智能点菜机的人机交互设计

关键词：智能点菜机 人机交互设计 单片机 TFT LCD 触摸屏

智能化的点菜机是当今世界上众多餐饮企业的潮流服务模式，并且有越来越多的就餐地方设置了点菜机设备，而不再使用传统的纸质型的菜单和工作人员用笔手写记录顾客的点菜信息的古老的方式了。现在人们越来越致力于追求便捷智能化的生活方式，而触摸液晶显示屏是当今人机交互通道设计的流行技术，其形象逼真的文字和图片信息显示、直截了当的点击输入操作使得带触摸屏的液晶显示屏越来越被人们所喜爱。

1 智能点菜机概述

1.1 智能点菜机系统

智能点菜系统采用现在流行的TFT液晶显示技术和电阻式触摸屏技术完成顾客与点菜机器的信息交互，SD卡中存储要显示的图片信息。该系统包括点菜终端和接收终端，点菜终端用来完成顾客浏览菜谱、点菜、结账等功能，包括主控器、触摸液晶屏、SD卡存储器、无线传输收发器以及射频刷卡器。接收终端完成餐厅人员接收点菜的菜名，份数等信息，确认结账应付的交易金额等功能，包括控制器、触摸液晶屏和无线收发器件。点菜终端的系统组成框图如图1所示。

智能点菜系统的人机交互通道的设计主要包括液晶模块的驱动界面制作、触摸屏输入模块的驱动和设计。

2 驱动带触摸的液晶显示屏

2.1 液晶显示屏驱动方法

2.1.1 液晶显示屏显示文字信息

2.2 触摸屏原理和控制

2.2.1 触摸屏校准原理

点菜机的人机交互通道采用电阻触摸屏实现信息输入，控制显示屏的显示。电阻类型的触摸屏是由两层复合薄膜组成的，两层的薄膜内侧都涂有氧化物阻型导电材料，平常状态是绝缘的，但是一旦有了按压动作，就会触发触摸屏控制器在其中一个面的电极对上加电压，那么在另一面的接触位置就会形成电压信号，将这个电压信号引出到A/D转换器就可以得到转换后的坐标值，一般控制器会进行两次切换电压到不同的电极对上，两次的模数转换才能得到触摸位置的X和Y坐标。MCU检测到坐标值后就可以执行相应的功能。 在使用触摸屏之前必须要进行触摸屏坐标的校准，触摸屏和液晶显示屏幕的位置坐标不吻合。液晶显示器的显示屏幕是基于像素显示的，坐标系的原点是屏幕的左上角。而对于触摸屏上的坐标平面来说，它具有绝对的特性，接触到哪里就检测输出哪里的值。而且它的的坐标方向是和显示屏幕不一致的右下角为坐标原点，而且并不是基于像素的。触摸屏和液晶显示屏幕的坐标值存在着一定的偏移和缩放。校准就是要得到偏移因子和缩放因子，可以采用四点校准的算法，也就是在屏幕上显示四个已知坐标值的点，然后触摸相应点区域。进行四次点击触摸，就可以得到四组模数转换值，计算得到横纵坐标的缩放因子和偏移差值，可以多取几组值，确保参数的准确性。得到最终的缩放因子和偏移量后，每次测量到触摸位置的A/D转换值时就可以将其转换为液晶屏幕上的具体位置坐标。

2.2.2 控制驱动触摸屏

触摸屏控制器和单片机采用模拟的SPI通信，将触摸屏控制器XPT2046的引脚线接到单片机的通用I/O口。触摸屏控制器的引脚线包括：数据输入引脚DIN和数据输出引脚DOUT，代表SPI通信的主机输入从机输出线（MISO）和主机输出从机输入线（MOSI）线，在时钟信号上升沿数据输入，在下降沿数据输出；时钟信号输入引脚DCLK由单片机的I/O引脚提供同步时钟；片选线作为单片机选择触摸屏通信的使能信号。时钟信号提供主从机通信能够步调一致的同步信号，一般传一次数据要八个时钟，在时钟的高低电平跳变处数据传输；笔中断引脚，但是一旦有了触摸动作时就会变为低电平，作为向单片机申请中断的信号。单片机接到触摸屏的中断信号后，处理中断，向xpt2046发控制字，在不同的电极对上加电压采集X和Y坐标值，XPT2046再将最后的模数转换值送到单片机，单片机根据具体的坐标值判断位于哪个区域，进而选择相应的功能。驱动触摸屏控制器采集触摸点的位置坐标算法流程如图2所示。

3 结语

智能点菜机的人机交互设计包括点菜终端和接收终端的液晶屏幕的控制驱动显示和触摸屏模块的校准和驱动。按照汉字及图片的显示原理在液晶屏幕上制作相应的显示界面，设计好每一个信息和显示位置，画出相应的触摸有效区域；触摸屏和液晶屏幕校准好后，点击屏幕上相应的有效区域，触发选择不同的功能，切换信息显示，提示顾客的操作。本设计能很好的完成顾客的点菜流程，触摸输入直接便捷的实现了按键控制的功能，彩色液晶显示能将菜品的外观形象的展示给顾客，吸引顾客选择相应的菜品。

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