Дана стаття описує конструкцію, принцип дії та використання цифрового матричного сенсорного екрану, працюючого спільно з графічною LCD панеллю.

Опис

Сенсорний екран є плівкову, прозору конструкцію, що розміщується на поверхні дисплея, в описуваному випадку LCD панелі. На поверхні екрану розташовані болшое кількість віртуальних кнопок замінюють механічні ключі. Таке рішення має ряд переваг над застосуванням механічних ключів.

Перше, очевидно. Це природне бажання оператора дотиком до зображення на дисплеї здійснити вибір відповідної відображеної функції.

Друге, універсалізм. Дизайнер, практично може користуватися будь-яким великим числом іконок-слів в якості кнопок. При цьому відпадає необхідність використання складних клавіатур з великим числом механічних кнопок. Таке рішення дозволяє дизайнеру простим зміною програм змінювати вид і призначення відображуваних кнопок, що звичайно-ж дешевше застосування безлічі механічних кнопок і ускладнення схем.

У третіх, завідомо дешевше розміщення інтерфейсів людина-машина на подібних простих програмованих пристроях.

Принцип дії

LCD сенсорний екран може бути представлений, як поле прозорих кнопкових ключів, розташованих на поверхні графічного дисплея.

Існує багато технологій здатних здійснити дане рішення. Найбільш часто з LCD панелями використовуються два методи, резистивний аналоговий і матричний цифровий.

Дана стаття огранічіваается розглядом матричного методу. Матричний дисплей являє собою поле механічних контактів з’єднаних в X / Y матрицю і зображений на Рис.1.


Рис.1.

Конструкція сенсорних ключів являє собою пластикову поверхню з нанесеними на неї прозорими метеллические контактами. Шар гнучких розпірок розташований між металевими контактами на поверхні пластику. Завершує цей сандвіч гнучкий майларовий шар з прозорими другими контактами сенсорів. Контакти одного шару з’єднані разом стовпцями, іншого шару – рядками. Рядки та стовпці виведені на контакти зовнішнього роз’єму. На Рис.2. наведена схема конструкції сенсорів.


Рис.2. Конструкція сенсорного екрану

Схеми та програми

Сенсорний екран звичайно з’єднується з мікро через його паралельний порт. На Рис.3. наведена схема з’єднання контактів сенсорного екрану містить 5 стовпців і 3 рядка.


Рис.3.

Лінії з’єднання 5 стовпців і 3 рядків з’єднуються з висновками 8 – бітного порту мікроконтролера. Дана матриця далі сканується програмно.

Висновки входів / виходів порту конфігуруються для 5 стовпців як входи з внутрішніми підтягуючими до напруги харчування резисторами. Висновки рядків конфігуруються як виходи. Принцип сканування здійснюється наступним чином: спочатку на рядку R1 встановлюється логічний 0, на R2 і R3 – 1, процесор здійснює зчитування рівнів на всіх лініях стовпців С1, С2 і т. д. Якщо жодна з кнопок рядка R1 НЕ натиснута, то на всіх входах буде присутній логічна 1. Потім сканується рядок R2, якщо натиснути кнопку у вузлі R1, C3 то на вході C3 в даному циклі сканування з’явиться логічний 0, що буде свідчити про натискання даної кнопки. Потім сканується рядок R3 і т. д. багаторазово циклічно повторюючись.

Типове застосування

Для прикладу в даній статті ми розмістимо просте меню з 4 кнопок на LCD дисплеї 320 × 240 з 70 позиційної сенсорною панеллю (HDM3224TS-1). Перш за все необхідно розробити меню з 4 зображеннями кнопок. Зображення кнопок необхідно розташувати точно під існуючими сенсорами. Див Рис.4.


Рис.4. Типове застосування.

Зображення кнопки може займати більше 1 сенсора. На другому етапі необхідно вибрати адреси сенсорів відповідні зображень кнопок. У нашому прикладі цими адресами є:

“SLOW” = C2, R7
“MEDIUM” = C2, R5
“FAST” = C2, R3
“STOP” = C9, R2 або C10, R2 або … C9, R7 або C10, R7

На закінчення необхідно присвоїти програмний вектор кожному сенсору, перерахованого вище для динамічної зміни кольору або виду кнопки, коли вона була дійсно натиснута оператором, для зорової зворотного зв’язку про виконання кожної дії.

Такий віртуальний дисплей може бути оперативно змінений за бажанням розробника. Він є найбільш гнучким і інтуїтивним з усіх відомих інтерфейсів людина-машина.