傳統的輸入控制采用的是按鈕、撥鍵、開關等操作元件，顯示控制采用的是工控機CRT顯示器。這些控制方式雖然比較簡單，但都需要較大的操作面板，既不美觀又不形象，接線也十分的復雜煩瑣，不適合小型系統。觸摸屏是一一種新型輸入設備，是通過接觸顯示屏表面(如用手指、筆或其它物體)，用電腦識別其位置的裝置。它具有體積小、操作簡單、功能齊全、穩定性高等優點。利用這種技術，用戶可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理或監控管理信息，只需要用手指在顯示屏上輕輕地按下，就能實現對豐機的操作。因此，觸摸屏非常適用于工業生產，而且，這種直截了當的人機交互方式，還極大地方便了不熟悉電腦操作的用戶。

1 人機界面系統的設計方案

    首先將行掃描信號線全部送高電平，列掃描信號線同時全部送低電平。然后檢測各行掃描信號線的電平是否有變化，如果有變化，則說明有鍵按下；如果沒有變化，則說明無鍵按下。

    掃描到有鍵按下后，將列掃描信號線逐列送低電平，同時其余各列送高電平。然后再檢測各行掃描信號線的電平變化，如果某一行由高電平變為低電平，就可以判定此行此列交叉點處的按鍵被按下。

    確定按鍵位置后，系統就把該按鍵對應的顯示數據如字符、圖形等，從數據存儲器送LCD顯示。

    系統中的所有芯片都由譯碼器74Ls138進行統一片選。各芯片的地址也由此確定。原理框圖見圖1。

2 觸摸屏的掃描與控制

    2．1 8x15行列式電阻觸摸屏工作原理

    電阻式觸摸屏利用壓力感應進行控制。圖2中當手指觸摸屏幕時，原本相互絕緣的兩層導電層接觸，出現一個接觸點。因其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變為非零，控制器偵測到這個接通后，進行A／D轉換，并將得到的電壓值與5V相比即可獲得觸摸點的Y軸坐標，同理得出X軸的坐標，這就是電阻技術觸摸屏共同的原理 。

圖1 系統原理框圖

圖2 電阻式觸摸屏控制原理圖

同樣的，本系統所選用的8*15行列式電阻觸摸屏也是通過按鍵來改變其節點的電阻，從而判斷按鍵的具體位置。這種觸摸屏是在一層玻璃的表面分別放置了8行15列的帶狀透明導電層ITO，并在兩層導電層之間用若干透明隔點隔開絕緣。它的主要特點是結構簡單，操作方便，編程也非常容易。

    現以圖3中的A點被按下為例，說明這種觸摸屏的按鍵識別原理。首先使所有行線處于高電平狀態，同時將所有列線送低電平，那么A點被按下時，其所在的第一行將變為低電平。根據這個變化便能判定此行有鍵按下，但還不能確定是A點被按下。為了進一步確定按鍵位置，對列線逐列送低電平，而其余列線處于高電平。當第一列送低電平時，因為此交叉處的透明導電層沒有接觸，所以第一行仍為高電平；當第-N送低電平時，第一行同樣為高電平；當第三列送低電平時，因為此處的透明導電層接觸，所以第一行將變為低電平， 因此就可以確定按鍵的位置。

圖3 8x15行列式觸摸屏結構圖

    2．2觸摸屏與MCU的接口電路

    本系統使用單片機的P0口通過雙向總線控制器74HC245讀取行掃描信號，因此將觸摸屏的8條行掃描信號線連在74HC245的B端。并且將74HC245的DIR端接地，即DIR=0，以保證它的驅動方向始終為B—A，處于讀狀態。

    根據觸摸屏的工作原理，需要將行線電平置高，因此將8條行掃描信號線的每一行都通過上拉電阻接N+5V電源端，這樣在觸摸屏沒有按鍵按下時，可保證所有行掃描信號線全部都為高電平；同時，將15條列掃描信號線全部通過兩片地址鎖存器74HC373送低電平，使得當有鍵按下時，對應的行能夠變為低電平。但是僅僅這樣還不能判定到底是哪一個鍵被按下。所以在掃描到有鍵按下后，需要對15條列掃描信號線逐列送低電平， 同時對其余的列掃描信號線送高電平，然后檢測行掃描線的變化，若某一行由高電平變為低電平，就可以判定是此處的按鍵被按下。

    電路中有一片74HC245和兩片74HC373，需要進行統一的片選，因此采用譯碼器74LS138來對它們進行控制。74HC245和兩片74HC373分別由Y2、y1、yO端控制， 且74LS138的輸入由三個I／O 口P1．5、P1．4和P1．3控制。由此可以確定這幾塊芯片的地址，分別為：10 0000H～17 FFFFH(Y2)、08 0000H～OF FFFFH(Y1)、00 0000H～07 FFFFH(Y0)。

    鎖存器的鎖存端LE均由單片機的ALE端控制，當單片機向列掃描信號線送數據時，將LE置1，當需要鎖存地址時，將LE由1變為0。

    觸摸式人機界面系統輸入端接口電路如圖4所示。

圖4 觸摸屏與MCU接口電路圖