2024年6月2日发(作者：)
InternalCombustionEngine&Parts
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基于单片机的机械设备显示器触摸屏控制系统设计
曲鸣飞曰陈楠
（北京电子科技职业学院机电工程学院，北京100176）
摘要院为解决目前机械设备显示器触摸屏控制中存在的问题袁提出基于单片机的机械设备显示器触摸屏控制系统设计遥系统分为
硬件与软件两部分袁在硬件设计部分通过对触摸屏结构设计袁对硬件电路及工作原理进行设计遥以硬件为基础袁对控制系统软件结构
设计与系统主控制模块进行设计袁从而完成整体控制系统遥通过实验袁对设计控制系统与传统控制系统的控制精准度与控制反应时间
进行对比袁证明本文系统的有效性遥
关键词院单片机曰机械设备曰显示器曰触屏
0引言
机械设备显示器不断更新发展，其主要原理为利用单
片机控制发光二极管实现屏幕显示
[1]
。随着机械设备显示
器应用需求的不断提高，触摸屏作为一种全新的显示设
备，相对于传统单片机显示器来说，具有操作便捷、节省空
间、反应速度较快、坚固耐用等各种优点。机械设备显示器
触摸屏只需要用户触碰计算机显示屏上的对应文字或图
表即可实现对主机操作，从而使人机交互更为便捷。在机
械设备中，经常利用触控屏显示器进行操作与显示
[2]
。常规
情况下，机械设备触摸屏主要选择厂家指定的PLC相联，
但由于PLC成本较高，且在实际应用过程中对系统运算
能力也有着较高要求。因此对基于单片机的机械设备显示
器触摸屏控制系统设计进行研究。
1机械设备显示器触摸屏控制系统硬件设计
在集成电路与激光器的生产与研究，通常需要在较为
净化的环境中进行。设计过程要求整个环境实现恒温与恒
湿，且空气尘埃粒子需要达到生产需求
[3]
。所设计系统需要
满足操作简单，反应速度，以及能够对多台机械设备与数
据及其进行同时控制与保护。机械设备显示器触摸屏控制
系统在开机后，县食品对整体系统部件进行显示，同时进
行开机动画显示。操作人员通过对屏幕上显示设备进行操
作，操作过程中若遇到判别需求，系统显示正常操作规程。
机械设备数据通过显示屏全部显示在相应位置，且运行更
加智能化，在不同环境能够进行不同参数调整。
1.1触摸屏结构设计
机械设备显示器触摸屏的主要工作原理为通过手指
或其他物体对屏幕进行触碰，触摸屏控制器对触摸反应进
行检测，将其坐标位置发送到PC口，经由系统对坐标信
息进行确定，明确输入信息。触摸屏系统一般包括控制器
与检测装置两部分。触控屏主要负责接收到触摸点检测装
置
CPU
上
情况
，
的触摸信息，并将其转换成触电坐标，并将其发送到
下
接
安
收
装
CPU
于显示
返回
器前
命令
，
并加以
用于检
执
测
行。
用户
触
触
摸
摸
检
位
测
置，
装置
将其
通常
传
送给触摸屏控制器。触摸屏主要分为电容触摸屏、电阻触
摸屏
要要要
、红外触摸屏以及表面声波触摸屏等几种类
基金项
要要要
目
要要
院
要要
北京
要要
市
要要
教
要要
委
要要
一
要要
型。通过
般
要要
项
要
目：一种基于单片机触摸屏的真空
包装机设计与实现（KM2）遥
作者简介院曲鸣飞（1979-），男，辽宁沈阳人，副教授，工程硕士，
研究方向为电气自动化、微机控制技术。
对其性能进行对比，电阻屏能够有效对任何接触物体作出
反应，并且具有成本低、系统稳定、使用寿命长以及反应灵
敏等特点，因此设计中选择电阻屏作为设计材料。当手指
接触到显示器触摸屏后，电脑对电流与电压进行检查，从
而计算出触摸位置。
1.2硬件电路及工作原理
ADS7843
根据触摸屏结构，其硬
成。ADS7843
触摸屏
作为
控制器
电阻式触
、SED1335
件电
摸屏的
液
路设计中，主要由
专
晶
用接
显示
口芯
控制器等组
片，能够实
现与单片机进行对接，对转换信号进行处理。ADS7843作
为具有可编程的逼近型转换器，带有一个同步串行接口，
最高可支持125kHz转化速率，支持2.7~5V工作电压，其
电压范围主要由电压数值所决定，从而影响转换器输入电
压范围。
表1引脚功能说明
引脚
CS
名功能描述
BUSY
上升沿移进，在
忙
片选
时
信号输
钟下降
出
沿
端
DCLK，DOUT，DIN
数据移出
，串行接
口引脚
PENIRQ
VREF参考电压输入输出端
IN3，辅助
中
模拟
断输
输
出
入
端
通道
X-
GND
IN4
X+
，Y-接
+Vcc
，Y+接
触
触
摸屏
接地
逻辑
摸屏
负
正电
正电
电极
源
极
其中，X+，Y+为触摸屏输入通道。在触摸屏完成A/D
转换后，监控器检测到低电平时，DCLK下降从而得到相
应
27-SNCW-HCDTC
对应输出数据。设计中采用显示器模块为DGA-32240-
点。显示器触摸屏支
，具有体
持文本
积小
显示与图
、反应
形显示
灵敏、
两种
重量
形式
轻等
。
特
为
方便用户操作，对辅助功能模块进行集成化处理。而I/O
接口采用与外部电路相连的方式。硬件电路如图1所示。
如图1所示，硬件电路组成为供电电路、单片机、存储
器以及显示模块接口等部分。单片机存储程序与资料显示
采用E-PROM27512，LCD上D0~D7接到89C51外部数据
总线，LCD对比度调节端VO接到电位器以实现对比度调
节。触摸屏下反相器与单片机外部中断相连，将触摸点数
据传送到单片机中。
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图1硬件电路图
2机械设备显示器触摸屏控制系统软件设计
2.1控制系统软件结构设计
为实现系统显示器触摸屏控制需求，需要减少传统显
示
Corporation
器控制操
件包，能满
的
作台
足
GP-PRO
空间，因此
大部分用
显示
显示
户需
器
求
。
，
显示
屏选
且能
器中
择Digital
够与
带
大多
有二
Electronics
数
次开
PLC
发软
连
接。考虑到系统检测设备需要连接串口，而且内部运算较
为复杂等，涉及到模块较多，开发费用较多，协议制定也不
方便，因此选择单片机控制。单片机与GP通讯占用一串
行口，其余数据设备也采用串行通讯。其结构如图2所示。
图2控制系统软件结构
2.2系统主控制模块
机械设备显示器触摸屏控制系统主要以系统主控制
模块为主，主控制模块完成通讯功能、初始化功能以及主
控制功能。通过采样计算后，完成主系统专用地址，主控制
模块从本地内存中读取地址。在控制系统中，系统通过一
并一串完成通讯，确保通讯能够实现中断控制。在实际使
用中，通过直接改写内存地址能够控制GP，一旦通讯时没
有对导入数据进行及时更新，则无法实现控制。在设计过
程中，主控制模块通过内存影响实现两边对应内存数据一
致。根据这一原理，进行主程序循环通讯，保证两边数据一
致，并将这一原理运用到通讯中，让系统更加稳定。系统利
用DS12887中存储的设置参数，为系统提供GP状态，利
用输出提供V/F采样中断。在主控制模块中，主要针对读
取命令、相应命令、编写命令与中断输出四个部分进行反
应。在系统发出一个指令后，主控制模块给出一个相应命
令后，发出一个读取命令后，给出一个响应命令。
在命令反应过程中，中断输出则根据触摸屏设定按钮
内燃机与配件
被按下后，其数值被输入到控制模块地址中，控制模块刷
新产生一个新的中断信号输出，并对上一个地址进行清
零，避免对下次响应产生影响，由此完成整体主控制模块
设计。
3仿真实验
3.1实验准备
为对基于单片机的机械设备显示器触摸屏控制系统
的实用性进行验证，对搭载单片机的机械显示器触摸屏控
制系统与传统机械显示器触摸屏控制系统进行对比。将基
于单片机的机械设备显示器触摸屏控制系统作为实验组，
传统控制系统作为对照组，分别对两组系统的控制精准度
与控制反应时间进行对比。在实验过程中，以控制单一变量
为前提，对两组实验数据设置相同条件，保证实验公平性。
3.2控制精准度对比
在实验过程中，设定允许控制误差为燮0.1%。实验组
与对照组对不同图文指令进行反应，对200个控制指令进
行反应，并对两组实验系统的控制精准度进行统计。为保
证实验结果有效，将实验过程反复进行5次，实验组与对
照组控制精准度，如图3所示。
图3控制精准度对比
分析图3可以看出，当接收到控制指令较少时，对照
组控制精准度较高。而随着控制指令的不断增加，对照组
精准率逐渐下降，实验组控制精准度逐渐增加。在控制指
令逐渐增加过程中，对照组对控制指令进行反应时，对整
体计量影响较小，甚至发生遗漏现象。
3.3控制反应时间对比
根据实验步骤，对实验组与对照组控制反应时间进行
对比，其结果如图4所示。
图4控制反应时间对比
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数控电加工实践课程教学改革探究
邢国芬曰刘丽鸿
（天津石油职业技术学院，天津301607）
摘要院基于数控电加工实践课程教学改革探究遥首先分析出数控电加工实践课程教学的特点和存在的问题遥其次分析出数控电
加工实践课程教学改革的有效策略袁通过营造真实的工作氛围尧任务式考核学习成果尧改变传统教学模式尧创新综合实训项目四种途
径袁以及数控电加工实践课程教学改革的效果与反思遥最后分析出数控电加工实践课程教学改革袁需要高职院校和教师不断的探索
与总结袁来提高数控电加工实践教学的质量袁提高学生数控电加工的理论知识和技能水平遥
关键词院数控电加工曰实践教学曰课程改革
0引言
伴随着社会经济的迅速发展，制造工业也不断进步，
数控电加工技术开始广泛的应用。因此需要对数控电加工
实践课程教学进行改革与创新，制定一套完整合理的教学
方案，打破传统的实践课程教学模式，提高课程教学的科学
性、合理性和创新性，以培养学生的综合职业素质作为教育
教学的基础，增强教育支撑产业发展的能力，加强对数控电
加工实践课的教学设计，来培养新型的技术应用型人才。
1数控电加工实践课程教学的特点
数控电加工应用是机械类专业课，适用于模具设计与
制造、机械制造、数控加工等专业，用来专业培养学生理论
知识和实践综合能力的一门技能课程。数控电加工主要包
括电火花线切割机床操作基础、直线轮廓零件的线切割加
工、弧形轮廓零件的线切割加工、零件的跳步加工、锥度零
件的线切割加工、利用软件进行零件的自动编程及程序仿
真、电火花成形加工机床操作基础、电火花成形加工机床
[1]
电极设计与装夹、典型工件的电火花成形加工与编程等。
数控电加工课程的实践性较强，不仅要求学生熟悉加工工
艺、数控编程的基本知识，还要求学生掌握手工编程和自
动编程的技巧，来培养学生调试加工程序的能力。并且与
新加坡相比，我国的数控电加工技术人才的培养比较薄
弱，为满足中国制造工业对数控电加工技术人才的需求，
天津石油职业技术学院要培养出一批既懂数控电加工工
艺，又懂数控机床编程与操作的高素质应用型人才，也是
要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
课题项目院天津市高等职业技术教育研究会2018年度课题《基于
国家职业标准的数控电切削加工课程建设与教学研
究》（批准号：XV芋4003）的研究成果。
高职院校的数控电加工教学目标。
2数控电加工实践课程教学存在的问题
在传统的数控电加工实践课程教学中，受教学资源的
限制，学生无法独立完成课程学习。首先由于学生的数量
大于机床数量，教师在教学过程中为学生进行分组，但教
师没有结合学生的性格特征和实际学习情况进行合理的
小组分配，使学生的学习态度和学习兴趣降低，导致学生
的实践动手能力水平参差不齐。并且学生进行数控电加工
的练习，会加工多个工件，直到断丝后重新安装，这样的安
装操作使学生的练习较少。
[2]
其次为了方便学生课题的完
成，加工过程中会缩小零件的加工尺寸，工件安装好后便
可进行多个零件的加工，使机床加工效率相对较低。而且
零件只需要进行图形的绘制，导致机床操作自动化程度
高，不利于学生的学习。从而教师不能正确的检验学生对
数控电加工知识的掌握程度，影响了实践课程教学的质量
和教学效率。
3数控电加工实践课程教学改革的有效策略
3.1营造真实的工作氛围在数控电加工的实践课程
教学中，教师要根据学生的实际学习情况、对数控电加工
的掌握程度，制定一套完整合理的教学方案，并给学生分
发制定了产品加工要求的工单，为学生营造出真实的工作
氛围，培养学生的数控电加工技能。
[3]
因此在实践教学中，
要让学生感受到与企业相似的工作环境，让学生将实训作
为在企业的岗位上，用企业规定来严格要求学生，使学生
养成良好的行为规范。并且在设备的选择上，要选择本地
企业常用的加工设备和操作系统，缩小学校实践教学和企
业的差距，保证教学的质量和实用性。并且教师要结合实
择利用PLC相连，其开发过程较为简单且开发周期短。但
考虑到控制灵活性、开发成本以及运算能力等影响因素，
因此改PLC为单片机。提出基于单片机的机械设备显示
器触摸屏控制系统设计，通过仿真实验证明设计有效性。
参考文献院
[1]郝迎吉，梁云龙，程晓茹，等.基于单片机的采煤机变频器
安全预警系统的设计[J].煤炭技术，2017，56（4）：215-217.
[2]邢小琛，武佩，刘宇，等.捆草机电气控制系统的设计研究-
基于MCGS与单片机技术[J].农机化研究，2017，39（6）：219-222.
[3]高艳，高飞.基于PLC和触摸屏的气动机械手控制系统设
计及应用[J].科技通报，2017，33（9）：105-108.
分析图4可以看出，随着系统控制指令数量的不断增
加，实验组与对照组控制反应所需时间都呈现增加的趋
势。随着控制质量总数的增加，对照组控制反应时间最小
为0.26，反应时间最大为1.43；实验组控制反应时间最小
为0.06s，反应时间最大为0.58。因此，可以证明，基于单片
机的机械设备显示器触摸屏控制系统能够有效提升控制
反应时间。
4结束语
机械设备显示器想要满足目前实际应用需求，需要在
工业发展过程中，降低生成成本的同时，让显示器触摸屏
在任何控制设备上都能使用。在大多数情况下，通常会选
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