觸摸屏技術在絞車深度系統中的應用

摘 要：文章介紹了使用觸摸式絞車的面板的理念與原理，這種面板也是在測井時的一個非常重要的東西，在絞車面板上使用了這種技術能夠使其在使用過程中方便快捷，這種新型的絞車面板也慢慢在滲入到我國的石油行業以及其他行業中。

關鍵詞：絞車面板；電阻式觸摸屏；EL屏；接口電路

引言

如今，觸摸屏已經越來越廣泛的運用在儀器顯示、自動化儀器、監控與檢測儀器之中。例如勝利油田所使用的地面型的絞車面板就將觸摸屏完美的融入其中，代替了原有的數碼管的顯示效果，在深度、張力與速度中都得到了很大的提高，另外還包括了報警的功能，定時的為工作人員提供電纜數據的變化，儀器與井口的距離等等。人機操作界面的人性化使其深受消費者喜愛。

1 觸摸屏系統原理及技術特點

1.1 觸摸屏系統的原理和分類

觸摸屏大概由兩個部分組成：觸屏的檢測與控制兩個方面。檢測設備是安置與顯示器的前部分，其作用是檢測使用者進行觸屏的中心點，信息接收之后反饋到控制中心；其控制的作用是：在接受到檢測設備反饋的信息之后，對其進行轉變，將轉換后的坐標再發送到處理器，再將處理器發送出的執行命令給予執行。由觸屏的原理就可將如今的觸屏系統分為四種方式：電阻式、電容式、表面聲波式以及紅外線式。

這是由電阻式進行設計的觸屏系統。其屏幕的主體是由多復合的薄膜組成。基層是由玻璃構成，在玻璃的表面涂上一層透明性質的導電層，在導電層上方覆上一層已經硬化過的外表光滑的塑料層。其塑料層的內面也必須加上一層導電層，兩塊導電層的中間必須用一些不大于1/1000英寸的隔光點。在用手指進行工作的時候，導電層之間成后產生了電阻的變化，電阻變化的信息傳送到控制器進行計算其坐標，根據計算的坐標執行操作命令。電阻觸摸屏可以有引出線的數量分為四線以及五線兩種類型。

1.2 觸摸屏的技術特點

觸摸屏（日本富士通）配帶一控制器，信號線CMP連接到單片機A的RXD上。另外兩根為電源和地線，使用+5V電源。當屏幕受到壓力后，觸摸屏控制器不斷發出串行數據，一直到壓力消失為止。

由于觸摸屏分辨率及觸摸屏與液晶屏黏貼位置不同，觸摸屏控制器輸出的座標與液晶的顯示座標是不一致的，但這并不影響使用，用戶只要知道液晶屏上某一矩形范圍（用戶設定的某一按鍵）的左上角及右下角對應的觸摸屏數據即可。在實際使用時只要比較觸摸屏控制器輸出的座標在那一個矩形區域內即可。由于觸摸屏輸出的是很微弱的電阻信號，偶爾可能出現干擾信號，所以用戶在設計時應收到3組以上數據在指定區域內方可確定為有效輸入。

1.3 顯示屏的技術特點

設計中采用一種無機電致EL顯示屏（注意并非液晶屏）與觸摸屏配套使用。

無機電致EL顯示屏是一種全固體的顯示器件，它具有主動發光、視角大（140°）、對比度高（150∶1）、響應速度快（10～9s）、使用溫度范圍寬（從液氮溫度到80°）、質輕超薄、制作工藝簡單等諸多優點，特別適用于大面積顯示和各種車載裝備的終端顯示。工作原理：其基本結構是通過加在兩極的交流電壓產生交流電場，被電場激發的電子撞擊熒光物質（zns），引起電子能級的跳躍，變化、復合而發射出高效率冷光的一種物理現象，即電致發光現象。無機電致發光顯示屏就是以上述原理工作的，由于EL發光具有超薄平整（0.12mm～0.4mm），質量輕，可曲面發光，可制成任意形狀，發光顏色豐富，可制成復雜的彩色閃動，光線均勻柔和，不產生熱量，不含紫外線，發光效率高，功耗低，壽命長（大于25000h），防震動，不需維護等優勢。

特性與使用范圍：這種是屬于自發光型的一個顯示器，所以并不需要背光管，這樣的機身就比液晶的更加薄，這是冷光源，其顏色分布的很均勻，相對于其他的來說，這種的優點就是所產生的光會很均勻的顯示于屏幕之上，其效率較高、耗電少、速度快、顯示的畫面流暢，其結構相對來說并不復雜，有較高的亮度、分辨率以及對比度，在多種環境下都能夠正常運行，目前，已經涉及到了多個方面、多個行業，例如：廣告、監控、數字視頻等。

2 觸摸屏型絞車面板功能及基本原理

勝利油田所使用的觸摸屏面板是進行測井的重要工具之一，其主要的作用就是：對井深進行測量以及設備在井下進行移動的速度與深度，能夠進行的最大測量為九千九百九十九點九米。能夠對井底的深度進行預測、跟正深度、轉換其正反向等功能。在儀器上升到了一百米的地方就會有警報，提示工作人員儀器馬上就出井了。能夠對電纜的張力進行詳細的顯示，微分與總張力都可以設定界限，在超過這個界限的時候，報警器就會起到作用。

該面板為其他面板提供下列信號3：

（1）電纜總張力：0～4V線性輸出，相應于0～20，000磅

（2）微分電纜張力：0～4V線性輸出，相應于0～5000磅

（3）校正后的深度脈沖：A、B兩相深度脈沖，每相脈沖數為1280/m或256/ft（1ft=304.8mm）

3 硬件電路

硬件電路結構如圖1所示。

圖1 硬件電路結構框圖

各部分電路功用如下：

（1）深度信號采集處理：主要有深度處理電路、256分頻、計數器。深度處理電路接收編碼器來的信號，經過緩沖、防抖等處理產生深度脈沖和方向信號送單片機控制電路完成深度的采集、校正、預置，功能的實現主要由一片CPLD完成。

（2）電纜總張力及微分電纜張力：主要有張力處理電路和模數轉換。張力處理電路接收張力計輸出信號，經過一系列放大或刻度，產生總張力和微分張力兩種信號送單片機控制板模數轉換。

（3）通訊對講：實現操作工程師和井口的對講聯絡（圖中沒畫出）。

（4）單片機電路、報警功能：這是能夠更好的協調多種電路同時工作，這也是面板中的中心電路，有A單片機存貯、B單片機進行計算。

（5）顯示終端：其接口是安裝容量為九百九十二K的flash存貯，存貯上的數據能夠重復的進行改動，切斷電源后自動進行保存，A單片機能夠將工作時的狀況向顯示屏進行顯示。

（6）觸摸控制：在手指隨屏幕進行觸碰的時候，所產生的電流會傳送出一些信息，知道沒有了壓力，每次傳遞的信息都是五個字節或者是七個字節，A單片機這樣就可以對其進行控制。

4 軟件設計

4.1 主控環節，這也是整個過程的中心操作，貯存在A單片機里。其中有程序的初始化、微分張力進行采集過程、深度、張力以與速度以及控制中心。

4.2 速度控制，這個程序是存貯于B單片機里。其作用是對于接受的數據進行速度的采集與計算，接著是A單片機完成采集，然后再由顯示屏進行結果的顯示。

4.3 面板啟動時的畫面前后順序是制定終端進行編寫，在終端的接口的閃存進行數據的存放。

5 結束語

在我國的石油行業中測井就是采用觸摸屏式的絞車面板，其具有穩定性以及界面開展友好，這深受石油行業中測井的歡迎。這種面板還有一個優點是：在使用時不僅僅是能采用654-983型號的編碼器，還適用于如今國內的任何一種編碼器，這個時候只要將軟件進行調整就可。有優點那必然有缺點，例如：使用時間長后觸屏靈敏度減小，這需要在以后的時間進行進一步提高。

參考文獻

[1]馬家辰.MCS-51單片機原理及接口技術[J].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版，2001.

[2]北京金創業科技開發中心.KY系列智能液晶終端用戶手冊.2000（資料）.

[3]山東勝利偉業石油工程技術服務有限公司.SL3000型測井系統用戶手冊.1997（資料）