专利名称：带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面的制作方法
技术领域：
本发明属于工业自动化控制技术领域，涉及利用红外无线通讯技术实现人机对话的用户操作界面，具体地说是一种带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面。
背景技术：
工业触摸屏人机界面(以下简称人机界面)作为PLC(可编程控制器)的前端显示设备，是一种提供触摸控制的人机交互图形用户操作界面，主要应用于工业控制领域和自动化领域。目前的人机界面主要由液晶显示屏、触摸屏和控制板构成，支持多种通讯口，如串口通讯、Modem通讯、以太网通讯等。在人机界面和上位机如PC机之间主要采用RS-232串口通讯和以太网通讯等有线通讯。在用RS-232串口通讯中，人机界面和上位机上设置有RS-232串口，通过RS-232串口用电缆把人机界面和上位机连接起来，实现相互间的通讯。这种人机界面不足之处在于RS-232串口通讯传输速度较慢。在用以太网通讯中，同用RS-232串口通讯相类似，所不同的是在人机界面和上位机上设置有网口。这种人机界面不足之处在于所需设备体积庞大、价格昂贵。另外，用RS-232串口通讯和以太网通讯的人机界面都需要用电缆进行连接通讯，两者的共同弊端是容易受到电磁干扰的影响。
现有的工业触摸人机界面的结构是，在人机界面前面板的中间有触摸屏，触摸屏的后面是显示屏。人机界面的内部设置控制板，通过控制板上的中央处理器、通讯控制器等部件，进行信号编码、调制解调和串行数据传送，以及编程控制通讯模式等过程，完成人机界面和上位机之间的通讯操作。
发明内容
为了解决在计算机应中用户操作过程通讯传输速度慢，克服电磁干扰的缺陷，本发明把红外通讯技术应用于人机界面，目的是提供一种带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面。
下面结合
本发明的构成。
本发明主要由人机界面前面板7、触摸屏6和人机界面控制板4，及中央处理器3、红外收发器1和红外通讯控制器2等构成。在人机界面内的人机界面控制板4上安装有中央处理器3和红外通讯控制器2。中央处理器3和红外通讯控制器2两者相连接，使得在中央处理器3和红外通讯控制器2之间能够传输信号，红外通讯控制器2同红外收发器1相连接，使中央处理器3能够通过红外通讯控制器2与红外收发器1进行信号传输。
在人机界面前面板7上是触摸屏6，在人机界面前面板7开一个通光口，或在人机界面的侧面开一个通光口。通光口上加装一个滤色片5，用来滤掉自然光、日光灯光和其它光源中的干扰光。红外收发器1安在通光口上，滤色片5的后面，使红外收发器1经滤色片5发射和接收光信号。
本发明的中央处理器3完成对红外通讯控制器2传输状态的编程控制和通讯信号的输出和读取。红外通讯控制器2实现信号编码、调制解调和串行数据传送，控制红外线通讯的模式进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯。红外收发器1接收和发射光信号，完成光电信号转换。
本发明通过滤色片5，并采用传输时数据的断点传送和高速红外传输奇偶校验位的软件编程设置，可提高红外无线通讯的抗干扰能力和数据传输质量。
本发明的动态过程是，中央处理器3将要输出的数据和红外通讯传输状态的编程控制信号输出给红外通讯控制器2，红外通讯控制器2一方面控制红外线通讯的模式，进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯，另一方面将要传输的信号编码、调制解调后送给红外收发器1。红外收发器1的电光变换电路将电信号转换成红外光信号发射，相应地，红外收发器1接收上位机发射的红外光信号，并由红外收发器1光接收部分将红外光信号变换为电信号，并传输回红外通讯控制器2进行解调，然后传输到中央处理器3完成工业环境中人的机界面与上位机间的红外无线通讯。
本发明将红外通讯技术应用于人机界面，其高速红外无线通讯传输速度可达4Mbps，远高于RS-232串口通讯传输速度。通讯设备成本、体积远小于以太网通讯，解决了采用RS-232串口通讯方案中传输速度慢和以太网通讯所需设备体积庞大、价格昂贵的问题。用光信号代替电信号在人机界面与上位机之间进行通讯，同时省去了有线通讯的连接电缆和连接器，实现了通讯的无绳化，解决了电缆连接容易受到电磁干扰的问题。这样可在人机界面上扩展出连接方式简单、抗电磁干扰能力强、安全可靠的红外无线通讯接口。
图1是本发明的结构示意图。图中1为红外收发器，2红外通讯控制器，3中央处理器，4人机界面控制板，5滤色片，6触摸屏，7人机界面前面板。图1也是本发明的摘要附图。
图2是中央处理器3和红外收发器1及红外通讯控制器2的连接方式图，其ADDR为地址总线，DATA为数据总线，CON为控制总线。
图3是高速红外4PPM调制的红外无线通讯FIR模式图。
具体实施例方式
图2是人机界面的中央处理器3和红外通讯控制器2同红外收发器1的连接方式图，图3是红外无线通讯的FIR模式图。按照图2所示把红外收发器1和红外通讯控制器2同中央处理器3进行连接，根据图3所示的模式进行红外无线通讯。
实施例按照图2所示的连接方式图，本发明可用内部集成了中央处理器3和红外通讯控制器2的Xscale PXA-250芯片。红外收发器1可采用HP公司的HSDL3600，红外收发器1的管脚TXD与红外通讯控制器2的管脚RXD直接相连，红外收发器1的管脚RXD与红外通讯控制器2的管脚TXD直接相连。人机界面控制板4上的红外通讯控制器2的三根数据线D0、D1、D2，连接到红外收发器1的MD0、MD1和FIR-SEL上，这样就可以通过软件编程控制红外收发器1的工作模式，选择低速或高速红外通讯模式。表1为红外收发器1控制真值表。人机界面控制板4上的中央处理器3的数据总线DATA、地址总线ADDR和控制总线CON分别接到红外通讯控制器2数据总线DATA、地址总线ADDR和控制总线CON上。中央处理器3将要输出的数据和红外通讯传输状态的编程控制信号输出给红外通讯控制器2，红外通讯控制器2一方面控制红外线通讯的模式，进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯，另一方面将要传输的信号编码、调制解调后送给红外收发器1。红外收发器1的电光变换电路将电信号转换成红外光信号发射，相应地，红外收发器1接收上位机发射的红外光信号，并由红外收发器1光接收部分将红外光信号变换为电信号，并传输回红外通讯控制器2进行解调，然后传输到中央处理器3完成人机界面与上位机间的红外无线通讯。本发明通过中央处理器3、红外收发器1和红外通讯控制器2实现人机界面与上位机之间的组态软件上传、下载、数据传输、信息更新等功能。
表1
图3是红外无线通讯的FIR模式，红外通讯控制器2的TXD/RXD管脚和红外收发器1的RXD/TXD管脚之间传送的串行数据都根据4PPM标准调制/解调。编码时，把一个字节分为四个单独的码元组，两个数据位组合成一对。最低的码元组首先传送，但每个码元组不重新排序。这样，一个字节由四个“片”组成，每片500ns，每个“片”分为四个时隙，每个时隙125ns。每帧由64片引导标志、8片起始标志、4片(8位)地址区、4片控制区、最大8180片数据、16片CRC-32循环冗余位校验和8片停止标志组成。
表2为红外无线通讯的FIR模式表表2
本实施例除了用于人机界面与上位机进行通讯外，也可用于人机界面与在工作角度范围内、近距离的笔记本电脑、便携式设备等带有红外无线通讯接口的通讯设备进行通讯。
权利要求
1.一种带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，包括人机界面控制板(4)，触摸屏(6)，人机界面前面板(7)等，其特征是在人机界面上开一个通光口，在通光口加装一个滤色片(5)；红外收发器(1)安在通光口上，滤色片(5)的后面，使红外收发器(1)经滤色片(5)发射和接收光信号；人机界面控制板(4)上的中央处理器(3)和红外通讯控制器(2)相连接，红外通讯控制器(2)同红外收发器(1)相连接，使中央处理器(3)能够通过红外通讯控制器(2)的传输状态设置和对数据的调制、解调，实现与红外收发器(1)之间能够传输信号；通过红外收发器(1)和上位机上的红外收发器，完成工业环境中的人机界面同上位机的红外无线通讯。
2.根据权利要求1所述的带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，其特征是人机界面上所开的通光口在人机界面前面板(7)上。
3.根据权利要求2所述的带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，其特征是用内部集成了中央处理器(3)和红外通讯控制器(2)的Xscale PXA-250芯片，红外收发器(1)的管脚TXD与红外通讯控制器(2)的管脚RXD直接相连，红外收发器(1)的管脚RXD与红外通讯控制器(2)的管角TXD直接相连，红外通讯控制器(2)的D0、D1、D2接到红外收发器(1)的MD0、MD1和FIR-SEL上；中央处理器(3)通过数据总线DATA、地址总线ADDR和控制总线CON与红外通讯控制器(2)连接。
4.根据权利要求3所述的带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，其特征是中央处理器(3)将要输出的数据和红外通讯传输状态的编程控制信号输出给红外通讯控制器(2)，红外通讯控制器(2)一方面控制红外线通讯的模式，进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯，另一方面将要传输的信号编码、调制解调后送给红外收发器(1)；红外收发器(1)的电光变换电路将电信号转换成红外光信号发射，相应地，红外收发器(1)接收上位机发射的红外光信号，并由红外收发器(1)光接收部分将红外光信号变换为电信号，并传输回红外通讯控制器(2)进行解调，然后传输到中央处理器(3)完成工业环境中的人机界面与上位机间的红外无线通讯。
5.根据权利要求4所述的带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，其特征是通过红外通讯控制器(2)软件编程控制红外收发器(1)，选择低速或高速红外通讯模式；红外收发器(1)的控制真值为下表
6.根据权利要求5所述的带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面，其特征是红外收发器(1)调制高速红外4PPM的红外无线通讯FIR模式，按下表的式样进行。
全文摘要
本发明属于工业自动化控制技术领域，是一种带有红外无线通讯接口的工业触摸屏人机界面。本发明主要由中央处理器、红外收发器、红外通讯控制器等构成。红外收发器接收和发射光信号完成光电信号变换，中央处理器完成信号编码、调制解调和串行数据传送，并通过红外通讯控制器编程控制红外线通讯模式，实现工业触摸屏人机界面与上位机之间的组态软件上传、下载、数据传输、信息更新等无线通讯功能。本发明将红外通讯技术应用于人机界面，其高速红外无线通讯传输速度可达4Mbps，远高于RS－232串口通讯传输速度，通讯设备成本、体积远小于以太网通讯，同时解决了电缆连接容易受到电磁干扰的问题。具有连接方式简单、抗电磁干扰能力强、安全可靠等特点。
文档编号G08C23/00GK1534552SQ03111360
公开日2004年10月6日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者于涛, 安吉宇, 仲崇亮, 张航, 孙铁铮, 张志伟, 张睿鹏, 董磊, 于 涛 申请人:吉林北方彩晶集团有限公司