基于單片機的觸摸屏在電子艾灸儀中的應用研究

洪家平，周　炳，高美珍

(1.湖北師范大學 計算機科學與技術學院，湖北 黃石　435002;(2.湖北師范大學 物理與電子科學學院， 湖北 黃石　435002)

?

基于單片機的觸摸屏在電子艾灸儀中的應用研究

洪家平1，周炳1，高美珍2

(1.湖北師范大學 計算機科學與技術學院，湖北 黃石435002;(2.湖北師范大學 物理與電子科學學院， 湖北 黃石435002)

介紹了WEINVIEW TK6070觸摸屏在電子艾灸儀中的應用方案，觸摸屏與單片機控制系統采用基于MODBUS 協議的串口通信，通過觸摸屏，可以對艾灸儀的工作參數進行設置和運行狀態進行監控并報警提醒患者，以達到方便、安全使用的目的。這一方案有效地提升了電子艾灸儀產品檔次的同時也大大提高了其市場競爭力。

觸摸屏; MODBUS協議; 單片機

現代醫療設備基本都實現了電子化，本文要介紹的是觸摸屏在單片機控制的電子艾灸儀中的具體應用。傳統的中醫艾灸是通過在患處或某個穴位處燃燒植物艾草進行熏蒸來達到治療或輔助治療的作用，這種方法效果很好，但有一些不足的地方，比如燃燒艾草的時候煙霧比較大、有燃燒后的灰燼可能污染環境。經過很多次不同的臨床試驗證明，如果使用電子艾灸儀，治療效果不僅能與傳統的燃燒方法相媲美，而且還可以解決上述不足。

單片機控制的電子艾灸儀主要是利用單片機來控制一個加熱裝置，這個加熱裝置可以在患處或某個穴位處對植物艾進行加熱，通過控制加熱的溫度和加熱時間來達到艾灸治療的功效。目前這一類的電子艾灸產品在國內有很多，對于溫控的設置大多通過按鍵或電位器(或編碼器)旋鈕來調節，這樣的產品檔次相對比較低。如果配以觸摸屏來進行操控的話，不僅操作方便、直觀、安全，而且還提高了產品的檔次，并且大大提高了產品的市場競爭力。

1　工作原理

如下圖1所示是觸摸屏在單片機控制的電子艾灸儀中的應用結構原理圖。本文選用的是STC單片機作為控制系統核心，觸摸屏選用的是WEINVIEW TK6070。

圖1　觸摸屏應用的結構原理圖

本系統中單片機控制系統主要實現二個功能，一是對艾灸頭的加熱溫度和加熱時間進行準確控制，二是實現與觸摸屏TK6070的通信。而TK6070觸摸屏一方面實現對單片機控制參數(如加熱溫度、加熱時間)的設定或修改，另一方面可以用來查詢或顯示設定參數與工作狀態或實際值。

2　系統接口設計與實現

2.1系統接口的硬件設計

在圖1中，單片機與觸摸屏的硬件接口采用的是串口通信，如下圖2是它們的串口連接示意圖。圖中單片機的串口是通過串口芯片MAX232和觸摸屏串口連接的。

圖2　單片機與觸摸屏的硬件接口示意圖

2.2系統接口的軟件設計

單片機與觸摸屏TK6070的通信采用的是MODBUS 協議。MODBUS協議可以通過使用RS232C實現串口通信，該協議主要應用于控制器之間或控制器經由網絡和其它設備之間的串口通信，并不需要考慮通信設備之間是經過哪種網絡進行數據交換的。

MODBUS串行通信協議的數據通信采用主從結構模式，主設備端發出數據請求信息，從設備端接收到這一信息后就將數據發送到主設備端口以響應主設備的請求，主設備端還能直接發信息修改從設備端的數據，實現雙向數據傳輸完成數據的讀、寫操作。在數據傳輸的過程中，MODBUS這種串行通信協議要求對通信過程中交換的數據進行校驗，可以采用奇偶校驗算法，還可以使用LRC校驗算法或CRC校驗算法，這些校驗算法分別適用于不同情況下的數據傳輸方式所使用。

MODBUS通信協議還設置了多種數據通信功能碼，如01(0x01)、02(0x02)、03(0x03)、04(0x04)、05(0x05)、06(0x06)號功能碼，它們在所有功能碼中屬于使用頻度較高的功能碼。通過這些數據通信功能碼的使用，可以方便地實現主從設備間的數據通信與交換，如在程序設計過程中，使用這些通信功能碼即可實現上位機對下位機系統中的物理量分別進行讀、寫操作。如圖3是電子艾灸儀系統工作程序流程圖。

下面的代碼段是STC單片機及電子艾灸儀觸摸屏TK6070初始化的部分代碼。

Void main ()

{

P4SW|=0X70;

TMOD=0x21; //定時設置

TH0=0xd8; // 頻率12M 定時10ms

TL0=0xf0;

ET0=1;

TR0=1;

AD_Init();

UartInit();

ES=1; //中斷設置

EA=1;

buzzer=1;

ALL_JDQ_OFF;

set_mode_flag=1;

run_mode_flag=0;

pause_mode_flag=0;

time_all_over_flag=0;

run_key=0;

set_parameter_enable=1;

set_time_enable=1;

temp_contr_enable=0;

timing_enable=0;

over_num=0;

first_hotup_flag=0;

bz_enable_do=0;

num_ch=1;//用戶選擇顯示和設置的固定通道

channel=1;//后臺循環檢測的通道變量

error_ch=1;

T_error_bell=100;

error_display_enable=0;

error_display_flag=0;

err_ch_display=0; err_tip=1;

err_tip_display=0;

T_error_display=T_INT_NUM(3000);

T_key=T_INT_NUM(1000); //按住1s以上連發

T_bursts=T_INT_NUM(200); //連發間隔

T_timing=T_INT_NUM(1000); // 1s單位計時

T_error_bell=T_INT_NUM(T_error_bell); //超溫失控后蜂鳴提示間隔

T_contr_error=T_INT_NUM(200); // 1路的超溫檢測時間

T_temp_dispay=T_INT_NUM(temp_display_time); //運行中設定溫度的顯示時間

T_over_bell=T_INT_NUM(1000);

T_contr_big_error=T_INT_NUM(500);

T_err_tip=T_INT_NUM(500);

Read_parameter();

delay_us();

delay_ms(50);

buzzer=0;

……

}

2.3系統接口的仿真與應用

在easy builder 8000環境下，本系統觸摸屏工作仿真示意圖如圖4所示。圖中左邊部分是艾灸儀系統參數的設定或修改界面，可以修改要設定的艾灸頭的通道號、該通道艾灸頭的溫度設定值及本次艾灸治療的設定延時時間。圖4中右邊部分是本次選定的艾灸頭通道的工作狀態，如實際工作溫度值、本次治療剩余時間。右下邊有一個灸頭監控按鈕，是用來查看該設備上連接的所有艾灸頭通道的工作狀態的。如果工作狀態異常的話，可以立即檢查并排除對應艾灸頭通道的故障。

圖3　艾灸儀系統工作流程圖

圖4　在easy builder 8000環境下觸摸屏工作仿真示意圖

如圖5是12通道的電子艾灸儀的觸摸屏在實際使用過程中對接入該艾灸儀各艾灸頭通道的溫度顯示及監測仿真截圖界面。

3　本系統的特點

本系統不僅克服了傳統艾灸燃燒艾草的時候煙霧大、有燃燒后的灰燼可能污染環境等缺點，而且加上了現代技術的元素，使用單片機和觸摸屏進行控制，對溫度控制的實時性和準確性等都有非常重要的意義，尤其是使用了觸摸屏后，能圖文并茂地顯示電子艾灸儀運行時的各個艾灸頭通道的工作參數和狀態，并能實時在線地對工作參數進行觸碰式修改。

圖5　12通道的電子艾灸儀溫度監控顯示截圖

4　結語

本系統采用WEINVIEW TK6070觸摸顯示屏，實現了觸摸屏和STC單片機控制系統的實時數據通訊，如果這些參數越限還可以實時報警提醒患者。另外，觸摸屏系統大容量的數據存儲功能，保存了艾灸頭詳細的歷史運行數據以備查詢，經過實際使用，觸摸屏能安全、可靠、穩定的運行，方便、靈活的操作，達到了預期的效果。提升了電子艾灸儀產品檔次，大大提高電子艾灸儀產品的市場競爭力，取得了良好的社會效益和經濟效益。最后，要特別感謝黃石鑫馬電子科技有限公司的大力支持。

[1]蔡錦達，王亮. 基于工業觸摸屏的多點數據通信系統設計 [J].計算機應用于軟件，2012，(11)： 299～301.

[2]尹成明,陸倩. 基于Modbus協議的89C51單片機與臺達觸摸屏通信系統研究 [J].煤礦機械，2013，(1)：260～262.

[3]季鑫源.GP觸摸屏擴展串口通信設計[J]．現代電子技術，2010，(5)：145～147.

[4]譚浩強.C程序設計(第四版)[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]郭天祥. 51單片機C語言教程[M]. 北京：電子工業出版社，2009.

[6]陳在平，岳有軍.工業控制網絡與現場總線技術[M].北京:機械工業出版社,2006.

The application research of the touch screen based on the sign chip microcomputer in the electric moxibustion instrument

HONG Jia-ping1,ZHOU Bing1,GAO Mei-zhen2

(1.College of Computer Science and Techloge, Hubei Normal University,Huangshi435002,China;2.College of Physics and Electron Science, Hubei Normal University,Huangshi435002,China)

This paper introduces an application Scheme of WEINVIEW TK6070 touch screen in the electric moxibustion instrument. The serial communication based on the Modbus Protocol is used in the control system of the sign chip microcomputer and touch screen, to set the electric moxibustion instrument working parameters and to monitor running state and to alarm to patients by used the touch screen, in order to achieve the purpose of convenient and safe use. This scheme not only improves the products of the electric moxibustion instrument, but also the ability of the market competition is increased greatly.

touch screen; MODBUS protocol; sign chip microcomputer

2015—10—22

洪家平(1964—)，男，教授，湖北仙桃市人，主要研究方向為單片機與嵌入式系統應用、計算機控制技術。

TP635

A

1009-2714(2016)02- 0013- 05

10.3969/j.issn.1009-2714.2016.02.003