基于单片机的触摸屏在电子艾灸仪中的应用研究

洪家平，周　炳，高美珍

(1.湖北师范大学 计算机科学与技术学院，湖北 黄石　435002;(2.湖北师范大学 物理与电子科学学院， 湖北 黄石　435002)



基于单片机的触摸屏在电子艾灸仪中的应用研究

洪家平1，周炳1，高美珍2

(1.湖北师范大学 计算机科学与技术学院，湖北 黄石435002;(2.湖北师范大学 物理与电子科学学院， 湖北 黄石435002)

介绍了WEINVIEW TK6070触摸屏在电子艾灸仪中的应用方案，触摸屏与单片机控制系统采用基于MODBUS 协议的串口通信，通过触摸屏，可以对艾灸仪的工作参数进行设置和运行状态进行监控并报警提醒患者，以达到方便、安全使用的目的。这一方案有效地提升了电子艾灸仪产品档次的同时也大大提高了其市场竞争力。

触摸屏; MODBUS协议; 单片机

现代医疗设备基本都实现了电子化，本文要介绍的是触摸屏在单片机控制的电子艾灸仪中的具体应用。传统的中医艾灸是通过在患处或某个穴位处燃烧植物艾草进行熏蒸来达到治疗或辅助治疗的作用，这种方法效果很好，但有一些不足的地方，比如燃烧艾草的时候烟雾比较大、有燃烧后的灰烬可能污染环境。经过很多次不同的临床试验证明，如果使用电子艾灸仪，治疗效果不仅能与传统的燃烧方法相媲美，而且还可以解决上述不足。

单片机控制的电子艾灸仪主要是利用单片机来控制一个加热装置，这个加热装置可以在患处或某个穴位处对植物艾进行加热，通过控制加热的温度和加热时间来达到艾灸治疗的功效。目前这一类的电子艾灸产品在国内有很多，对于温控的设置大多通过按键或电位器(或编码器)旋钮来调节，这样的产品档次相对比较低。如果配以触摸屏来进行操控的话，不仅操作方便、直观、安全，而且还提高了产品的档次，并且大大提高了产品的市场竞争力。

1　工作原理

如下图1所示是触摸屏在单片机控制的电子艾灸仪中的应用结构原理图。本文选用的是STC单片机作为控制系统核心，触摸屏选用的是WEINVIEW TK6070。

图1　触摸屏应用的结构原理图

本系统中单片机控制系统主要实现二个功能，一是对艾灸头的加热温度和加热时间进行准确控制，二是实现与触摸屏TK6070的通信。而TK6070触摸屏一方面实现对单片机控制参数(如加热温度、加热时间)的设定或修改，另一方面可以用来查询或显示设定参数与工作状态或实际值。

2　系统接口设计与实现

2.1系统接口的硬件设计

在图1中，单片机与触摸屏的硬件接口采用的是串口通信，如下图2是它们的串口连接示意图。图中单片机的串口是通过串口芯片MAX232和触摸屏串口连接的。

图2　单片机与触摸屏的硬件接口示意图

2.2系统接口的软件设计

单片机与触摸屏TK6070的通信采用的是MODBUS 协议。MODBUS协议可以通过使用RS232C实现串口通信，该协议主要应用于控制器之间或控制器经由网络和其它设备之间的串口通信，并不需要考虑通信设备之间是经过哪种网络进行数据交换的。

MODBUS串行通信协议的数据通信采用主从结构模式，主设备端发出数据请求信息，从设备端接收到这一信息后就将数据发送到主设备端口以响应主设备的请求，主设备端还能直接发信息修改从设备端的数据，实现双向数据传输完成数据的读、写操作。在数据传输的过程中，MODBUS这种串行通信协议要求对通信过程中交换的数据进行校验，可以采用奇偶校验算法，还可以使用LRC校验算法或CRC校验算法，这些校验算法分别适用于不同情况下的数据传输方式所使用。

MODBUS通信协议还设置了多种数据通信功能码，如01(0x01)、02(0x02)、03(0x03)、04(0x04)、05(0x05)、06(0x06)号功能码，它们在所有功能码中属于使用频度较高的功能码。通过这些数据通信功能码的使用，可以方便地实现主从设备间的数据通信与交换，如在程序设计过程中，使用这些通信功能码即可实现上位机对下位机系统中的物理量分别进行读、写操作。如图3是电子艾灸仪系统工作程序流程图。

下面的代码段是STC单片机及电子艾灸仪触摸屏TK6070初始化的部分代码。

Void main ()

{

P4SW|=0X70;

TMOD=0x21; //定时设置

TH0=0xd8; // 频率12M 定时10ms

TL0=0xf0;

ET0=1;

TR0=1;

AD_Init();

UartInit();

ES=1; //中断设置

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;//用户选择显示和设置的固定通道

channel=1;//后台循环检测的通道变量

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以上连发

T_bursts=T_INT_NUM(200); //连发间隔

T_timing=T_INT_NUM(1000); // 1s单位计时

T_error_bell=T_INT_NUM(T_error_bell); //超温失控后蜂鸣提示间隔

T_contr_error=T_INT_NUM(200); // 1路的超温检测时间

T_temp_dispay=T_INT_NUM(temp_display_time); //运行中设定温度的显示时间

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系统接口的仿真与应用

在easy builder 8000环境下，本系统触摸屏工作仿真示意图如图4所示。图中左边部分是艾灸仪系统参数的设定或修改界面，可以修改要设定的艾灸头的通道号、该通道艾灸头的温度设定值及本次艾灸治疗的设定延时时间。图4中右边部分是本次选定的艾灸头通道的工作状态，如实际工作温度值、本次治疗剩余时间。右下边有一个灸头监控按钮，是用来查看该设备上连接的所有艾灸头通道的工作状态的。如果工作状态异常的话，可以立即检查并排除对应艾灸头通道的故障。

图3　艾灸仪系统工作流程图

图4　在easy builder 8000环境下触摸屏工作仿真示意图

如图5是12通道的电子艾灸仪的触摸屏在实际使用过程中对接入该艾灸仪各艾灸头通道的温度显示及监测仿真截图界面。

3　本系统的特点

本系统不仅克服了传统艾灸燃烧艾草的时候烟雾大、有燃烧后的灰烬可能污染环境等缺点，而且加上了现代技术的元素，使用单片机和触摸屏进行控制，对温度控制的实时性和准确性等都有非常重要的意义，尤其是使用了触摸屏后，能图文并茂地显示电子艾灸仪运行时的各个艾灸头通道的工作参数和状态，并能实时在线地对工作参数进行触碰式修改。

图5　12通道的电子艾灸仪温度监控显示截图

4　结语

本系统采用WEINVIEW TK6070触摸显示屏，实现了触摸屏和STC单片机控制系统的实时数据通讯，如果这些参数越限还可以实时报警提醒患者。另外，触摸屏系统大容量的数据存储功能，保存了艾灸头详细的历史运行数据以备查询，经过实际使用，触摸屏能安全、可靠、稳定的运行，方便、灵活的操作，达到了预期的效果。提升了电子艾灸仪产品档次，大大提高电子艾灸仪产品的市场竞争力，取得了良好的社会效益和经济效益。最后，要特别感谢黄石鑫马电子科技有限公司的大力支持。

[1]蔡锦达，王亮. 基于工业触摸屏的多点数据通信系统设计 [J].计算机应用于软件，2012，(11)： 299～301.

[2]尹成明,陆倩. 基于Modbus协议的89C51单片机与台达触摸屏通信系统研究 [J].煤矿机械，2013，(1)：260～262.

[3]季鑫源.GP触摸屏扩展串口通信设计[J]．现代电子技术，2010，(5)：145～147.

[4]谭浩强.C程序设计(第四版)[M].北京：清华大学出版社，2010.

[5]郭天祥. 51单片机C语言教程[M]. 北京：电子工业出版社，2009.

[6]陈在平，岳有军.工业控制网络与现场总线技术[M].北京:机械工业出版社,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，主要研究方向为单片机与嵌入式系统应用、计算机控制技术。

TP635

A

1009-2714(2016)02- 0013- 05

10.3969/j.issn.1009-2714.2016.02.003