新型工业触摸屏和单片机的结合在LED农业照明的应用*

程剑钊，王巧彬，曾伟龙，黄镜雄，严 懿，梁颖怡

（广州市光机电技术研究院，广东广州 510000）

0 前言

随着LED照明应用的快速普及，LED农业照明也得到了迅速发展，相关智能化设备发展迅速，LED的调光控制是LED农业照明智能化的主要方向。单片机（Microcon⁃trollers）作为计算机发展的一个重要分支领域，以其价格低廉和功能强大的特点，经过四十几年的发展，长盛不衰。随着智能化社会的提出，各种智能化仪器设备的涌现，单片机的应用领域越发广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。智能化设备都要集成单片机和人机界面的应用。本文介绍到的工业触摸屏采用串口和单片机连接，通信协议简单实用，编程简单，是专门应用在单片机系统的人机界面。

1 系统说明

本系统采用新型工业触摸屏和单片机结合作为控制器，实现LED植物生长灯的调光。利用触摸屏的触摸功能和友好的控制界面，用户通过在触摸屏上的触控操作，轻松控制周围LED植物生长灯的亮度和光谱组合。

2 硬件构成

本控制器采用STM32F103系列单片机作为控制核心，以广州大彩科技生产的新型工业触摸屏作为人机界面并通过串口连接到单片机，串口采用DMA发送方式[5]，控制器和灯之间采用ZIGBEE无线连接。图1是系统的硬件框图。

STM32F103系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，增强型系列时钟频率达到72 MHz，集成嵌入式Flash和SRAM存储器的ARM Cortex-M3内核。和8/16位设备相比，ARM Cortex-M3 32位RISC处理器提供了更高的代码效率[1，3-4，6-7]。

触摸屏采用M3+FPGA+DRAM技术，有8图层，图片速度领先；拥有按钮、文本、仪表、进度条、曲线、下拉、动画和二维码等组态控件；采用串口和单片机通讯，可通过跳线选择232或TTL电平；屏上每一个触控操作都会发送一串命令到单片机，而单片机也可以发送命令往屏上写数字或文本[8]。图2为本控制器触摸屏的控制界面。

图1 系统硬件

图2 触摸屏控制界面

3 软件实现[2，9]

本控制器软件主要分为主程序和串口中断程序两部分。采用串口中断接收触摸屏传来的命令，一旦收到完整的命令就设置一个收到命令标志通知主程序。主程序采取不断循环查询的方式，一旦发现收到触摸屏的命令，就复位标志位，并把命令取下来进而根据命令去完成相应的动作。本系统既可以通过触摸屏上的操控改变灯的亮度，也可以通过无线模块接收总控的命令改变灯的亮度。同时，也可以通过无线模块收集温湿度等环境数据显示在触摸屏上，这样就增加了软件的复杂程度和编程的难度。本软件采用了全局变量存放灯的更新位和灯的亮度值以及环境参数的更新位和数值。一旦这些值有改变，不用直接去设置它，而是把相应的更新位置1，并把更改的数值放到相应的变量。主程序采用轮询的方式查看这些更新位，如果是1就做相应的设置并清除更新位。这样可以很大程度减低软件的复杂度和减小编程难度。图3就是主程序中触摸屏控制灯部分的流程图。

图3 主程序中触摸屏控制灯部分的流程图

触摸屏发送给单片机的命令采用的是命令头加命令尾中间内容不定长的格式。串口中断程序在接收命令时采用先检测命令头，找到命令头之后再检测命令尾，找到命令尾后就设置收到命令标志。在接收过程中加入了等待超时处理，前后字符之间超过了设定的时间就会把前面接收到的作废，重新接收。图4是串口中断程序的流程图。

图4 串口中断程序的流程图

4 结束语

本应用已经成功应用在24小时自动控制植物栽培室的控制系统，运行稳定，受到用户的一致好评。这款触摸屏和单片机的结合还可以应用其他智能家电以及智能仪器上面，跟传统的工业触摸屏和单片机结合相比，编程简单，大大缩短产品开发周期，在价格上有明显优势，具有较好的性价比，应用前景广阔。