新型工業(yè)觸摸屏和單片機(jī)的結(jié)合在LED農(nóng)業(yè)照明的應(yīng)用*

程劍釗，王巧彬，曾偉龍，黃鏡雄，嚴(yán) 懿，梁穎怡

（廣州市光機(jī)電技術(shù)研究院，廣東廣州 510000）

0 前言

隨著LED照明應(yīng)用的快速普及，LED農(nóng)業(yè)照明也得到了迅速發(fā)展，相關(guān)智能化設(shè)備發(fā)展迅速，LED的調(diào)光控制是LED農(nóng)業(yè)照明智能化的主要方向。單片機(jī)（Microcon?trollers）作為計算機(jī)發(fā)展的一個重要分支領(lǐng)域，以其價格低廉和功能強(qiáng)大的特點，經(jīng)過四十幾年的發(fā)展，長盛不衰。隨著智能化社會的提出，各種智能化儀器設(shè)備的涌現(xiàn)，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越發(fā)廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。智能化設(shè)備都要集成單片機(jī)和人機(jī)界面的應(yīng)用。本文介紹到的工業(yè)觸摸屏采用串口和單片機(jī)連接，通信協(xié)議簡單實用，編程簡單，是專門應(yīng)用在單片機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面。

1 系統(tǒng)說明

本系統(tǒng)采用新型工業(yè)觸摸屏和單片機(jī)結(jié)合作為控制器，實現(xiàn)LED植物生長燈的調(diào)光。利用觸摸屏的觸摸功能和友好的控制界面，用戶通過在觸摸屏上的觸控操作，輕松控制周圍LED植物生長燈的亮度和光譜組合。

2 硬件構(gòu)成

本控制器采用STM32F103系列單片機(jī)作為控制核心，以廣州大彩科技生產(chǎn)的新型工業(yè)觸摸屏作為人機(jī)界面并通過串口連接到單片機(jī)，串口采用DMA發(fā)送方式[5]，控制器和燈之間采用ZIGBEE無線連接。圖1是系統(tǒng)的硬件框圖。

STM32F103系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核，增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72 MHz，集成嵌入式Flash和SRAM存儲器的ARM Cortex-M3內(nèi)核。和8/16位設(shè)備相比，ARM Cortex-M3 32位RISC處理器提供了更高的代碼效率[1，3-4，6-7]。

觸摸屏采用M3+FPGA+DRAM技術(shù)，有8圖層，圖片速度領(lǐng)先；擁有按鈕、文本、儀表、進(jìn)度條、曲線、下拉、動畫和二維碼等組態(tài)控件；采用串口和單片機(jī)通訊，可通過跳線選擇232或TTL電平；屏上每一個觸控操作都會發(fā)送一串命令到單片機(jī)，而單片機(jī)也可以發(fā)送命令往屏上寫數(shù)字或文本[8]。圖2為本控制器觸摸屏的控制界面。

圖1 系統(tǒng)硬件

圖2 觸摸屏控制界面

3 軟件實現(xiàn)[2，9]

本控制器軟件主要分為主程序和串口中斷程序兩部分。采用串口中斷接收觸摸屏傳來的命令，一旦收到完整的命令就設(shè)置一個收到命令標(biāo)志通知主程序。主程序采取不斷循環(huán)查詢的方式，一旦發(fā)現(xiàn)收到觸摸屏的命令，就復(fù)位標(biāo)志位，并把命令取下來進(jìn)而根據(jù)命令去完成相應(yīng)的動作。本系統(tǒng)既可以通過觸摸屏上的操控改變燈的亮度，也可以通過無線模塊接收總控的命令改變燈的亮度。同時，也可以通過無線模塊收集溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏上，這樣就增加了軟件的復(fù)雜程度和編程的難度。本軟件采用了全局變量存放燈的更新位和燈的亮度值以及環(huán)境參數(shù)的更新位和數(shù)值。一旦這些值有改變，不用直接去設(shè)置它，而是把相應(yīng)的更新位置1，并把更改的數(shù)值放到相應(yīng)的變量。主程序采用輪詢的方式查看這些更新位，如果是1就做相應(yīng)的設(shè)置并清除更新位。這樣可以很大程度減低軟件的復(fù)雜度和減小編程難度。圖3就是主程序中觸摸屏控制燈部分的流程圖。

圖3 主程序中觸摸屏控制燈部分的流程圖

觸摸屏發(fā)送給單片機(jī)的命令采用的是命令頭加命令尾中間內(nèi)容不定長的格式。串口中斷程序在接收命令時采用先檢測命令頭，找到命令頭之后再檢測命令尾，找到命令尾后就設(shè)置收到命令標(biāo)志。在接收過程中加入了等待超時處理，前后字符之間超過了設(shè)定的時間就會把前面接收到的作廢，重新接收。圖4是串口中斷程序的流程圖。

圖4 串口中斷程序的流程圖

4 結(jié)束語

本應(yīng)用已經(jīng)成功應(yīng)用在24小時自動控制植物栽培室的控制系統(tǒng)，運行穩(wěn)定，受到用戶的一致好評。這款觸摸屏和單片機(jī)的結(jié)合還可以應(yīng)用其他智能家電以及智能儀器上面，跟傳統(tǒng)的工業(yè)觸摸屏和單片機(jī)結(jié)合相比，編程簡單，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，在價格上有明顯優(yōu)勢，具有較好的性價比，應(yīng)用前景廣闊。