多触点开关技术领域
本发明属于人机交互技术领域，具体说，涉及一种基于虚拟仪器的多触
点开关。
背景技术
长久以来，人们一直习惯于通过鼠标与键盘来操控电脑，进行人机之间
的交互。这种人机交流方式功能简单，操作繁杂。要么就是有着复杂的按钮，
人工操作起来极其繁琐。要么就是设备昂贵、易用性十分差。以此，亟需一
种简单易用的人机交互方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多触点开关，以解决上述问题。
本发明的实施例提供了一种多触点开关，包括：主控模块、数据采集模
块、数据显示模块、数据处理模块及人机交互模块；主控模块与数据采集模
块、数据显示模块、数据处理模块及人机交互模块通信，用于提供用户接口，
并根据用户发出的指令调度各模块实现用户意图；数据采集模块用于采集开
关两端的阻值变化数据，并将阻值变化数据转化为数字量；数据显示模块用
于对所采集的数据进行显示；数据处理模块用于对采集的数据进行处理；人
机交互模块用于数据输入及结果显示。
进一步，数据处理模块具体用于：采用对采集到的数据进行五次取样，
求平均值方法对数据进行处理。
进一步，数据采集模块为数据采集函数卡。
与现有技术相比本发明的有益效果是：具有较高的普及性和适用性，对
于人机之间的互动十分便捷。
附图说明
图1是本发明一种多触点开关的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的
是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施
方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保
护范围之内。
参图1所示，图1是本发明一种多触点开关的结构框图。
该多触点开关主要由主控模块10、数据采集模块20、数据显示模块30、
数据处理模块40及人机交互模块50组成。
主控模块10用于使各模块之间按照系统的框架协议协调动作和相互通
信，以及实现人机交互。主控模块提供用户接口，用户通过发出指令，主控
模块通过调度各功能模块实现用户意图。
数据采集模块20用于采集开关两端的阻值变化数据，并将变化的电阻
值转化为数字量并传递到计算机中进行分析处理。该模块的数据采集功能由
数据采集函数卡实现。
数据显示模块30用于对所采集的数据进行显示。
数据处理模块40用于对采集的数据进行处理，以使得多点触控开关的
按键更为稳定。在处理数据之前，先采集了一组信号数据，由于采集到的数
据存在一定的波动，所以需要对所采集到的数据需要进行处理。本实施例采
用多点取样的方式，对采集到的信号进行五次取样，求平均值方法对数据进
行处理。
人机交互模块50用于数据输入及结果显示，本实施例以LabWindows
为前面板，提供了丰富的图形控件，可以模拟传统仪器工作方式，在前面板
上放置所需要的控件和指示器，实现仪器控制以及数据输入与结果显示。当
运行程序时，只有前面板出现在计算机的屏幕上，作为虚拟测量和用户的接
口。只要按照要求在前面板上写入相应的控制参数，完成采样通道的设置，
便可以进行各种互动。
本实施例采用电阻式多点触控开关配合数据采集卡进行开关数据的采
集，再通过USB接口进行通信，将采集卡采集到的数据输送进终端设备的
虚拟仪器，并对采集卡所采集的数据进行分析与处理，从而实现人机交互。
即用前端采集卡采集多点触控面板电阻值的变化，而将其通过USB接口连
接到PC机，通过PC机进行高级的处理和各种进一步的分析，而且两者分
离开也可单独工作。其中，前端数据采集主要包括：通过人触摸多点触控开
关使开关两端阻值发生变化；通过数据采集卡，采集开关两端阻值的变化；
将变化的阻值通过USB接口传送入计算机；通过USB接口将阻值变化的信
号传送到计算机。计算机分析处理主要包括:接收并存储前端数据采集卡传
送过来的变化的阻值；显示时阻值的变化情况；对采集到的电阻变化值进
行分析；将分析得出的值与计算机进行互动。
前端多点触控开关又分为电阻开关、数据采集部分、处理和通信部分。
电阻开关部分，当人体触摸到电阻开关的时候将发生阻值的变化。数据采集
部分将对变化的阻值进行采集。系统在数据处理部分涉及使用了数据采集
卡。由数据采集卡采集电阻值的变化，并且对采集到的值进行初步处理，对
采集到的信号进行显示以及USB通讯模块的控制。
本实施例提供的电阻式多点触控开关，通过人手触摸多点触控开关，引
起阻值的变化，当人手触摸到多点触控开关的触摸面板以后，采集卡就会对
两端变化的阻值进行采集、送到计算机处理、分析。该多点触控开关具有灵
敏度高、操作简便、体积小、耗电低、使用方便等特点。
该多触点开关可设置五个触控点，电阻的变化值通过两端的数据采集口
进行采集，本实施例选用ADP0316和ARM工控板搭载方式对数据进行采集。
数据采集卡(DAQ-ADP0316)，适用于提供了USB接口的PC系列微机，
具有真正的热插拔、即插即用(PnP)功能。其操作系统可选用目前流行的
Windows系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系
统LabVIEW/LabWindowsCVI等软件环境。它从传感器和其它待测设备等模
拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析、
处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件
产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。通常，必须在数据采集设备采
集之前调制传感器信号，包括对其进行增益或衰减和隔离，放大，滤波等.
对待某些传感器，还需要提供激励信号。在硬件的安装上非常简单，使用时
只需将数据采集卡的USB接口插入计算机内任何一个USB接口插座中。其
模入、模出、I/O信号、脉冲输入及脉冲输出信号均由模块上的双排针插头
与外部信号源及设备连接。
本实施例选用ARM核心工控板搭载ADP0316板卡的方式实现数据的采
集，ARM工控板是一块可扩展可编程的多功能的板卡，用的编程工具为图
形化单片机编程系统CPUVIEW,此工控版为可扩展，上面有各种接口可实现
相应功能。
软件是虚拟仪器测控方案的关键。虚拟仪器的软件系统主要分为四层结
构：系统管理层、测控程序层、仪器驱动层和I/O接口层。
I/O接口驱动程序完成特定外部硬件设备的扩展、驱动和通信。DAQ(数
据采集卡)硬件是离不开相应软件的，大多数的DAQ应用都需要驱动软件。
驱动软件直接编制DAQ硬件的登录、操作管理和集成系统资源，如处理中
断、DMA和存储器等的软件层管理。驱动软件隐含了低级、复杂的硬件编
程细节，提供给用户的是容易理解的界面。控制DAQ硬件的驱动软件按功
能可分为模拟I/O、数字I/O和定时I/O。驱动软件有如下的基本功能：
以特定的采样频率获取数据。
在处理器运算的同时提取数据。
使用编程的I/O、中断和DMA传送数据。
在磁盘上存取数据流。
同时执行几种功能。
集成一个以上的DAQ卡。
同信号调理器结合在一起。
虚拟仪器硬件系统包括GPIB(IEEE 488.2)、VXI、插入式数据/图像采
集板、串行通信与网络等几类I/O接口。
GPIB(General Purpose Interface Bus)是目前使用最为广泛的仪器接口，
IEEE 488.2标准使基于GPIB的计算机测试系统进入了一个新的发展阶段。
GPIB总线的出现，提高了仪器设备的性能指标。利用计算机对带有GPIB接
口的仪器实现操作和控制，可实现系统的自动校准、自诊断等要求，从而提
高了测量精度，便于将多台带有GPIB接口的仪器组合起来，形成较大的自
动测试系统，高效地完成各种不同的测试任务，而且组建和拆散灵活，使用
方便。
VXI总线是VMEbus eXtension for Instrumentation的缩写，即VME总线
在测量仪器领域中的扩展。它能够充分利用最新的计算机技术来降低测试费
用，增加数据吞吐量和缩短开发周期。VXI系统的组建和使用越来越方便，
其应用面也越来越广，尤其是在组建大、中规模自动测量系统以及对精度、
可靠性要求较高的场合，有着其他仪器系统无法比拟的优势。
PCI(Peripheral Component Special Interest Group，PCISIG简称PCI)，
即外部设备互连。PCI总线是一种即插即用(PnP，Plug-and-Play)的总线标
准，支持全面的自动配置，PCI总线支持8位、16位、32位、64位数据宽
度，采用地址/数据总线复用方式。其主要特点有：突发传输，多总线主控方
式，同步总线操作，自动配置功能，编码总线命令，总线错误监视，不受处
理器限制，适合多种机型，兼容性强，高性能价格比，预留了发展空间等。
PC-DAQ测试系统以数据采集卡、信号调理电路及计算机为硬件平台组成的
测试系统。这种方式借助于插入PC中的数据采集卡和专用的软件，完成具
体的数据采集和处理任务。由于系统的组建方便，数据采集效率高，成本低
廉，因而得到广泛的应用。
本发明提供的多点触控开关具有较高的普及性和适用性，对于人机之
间的互动十分便捷。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式
的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精
神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细
节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形
式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，
而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因
此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发
明内。