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电阻式触摸屏根据引出线线线电阻触摸屏最具代
发布时间:2019-05-19 19:17

  的检测部件是一块与显示器表面紧密配合的多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层阻性导体层(如铟锡氧化物ITO),上面再盖有一层外表面被硬化处理、光滑防刮的塑料层,塑料层的内表面也涂有一层阻性导体层。在两导体层之间有一层具有许多细小隔离点的隔离层,把两导体层隔开绝缘,如图1所示。当手指触摸屏幕时,两导体层在触摸点位置产生了接触,控制器检测到这个接通点后计算出X,Y坐标,这就是

  电阻式触摸屏根据引出线线线电阻触摸屏最具代表性,其检测原理如图2所示。在外ITO层的上、下两边各渡一个狭长电极,引出端为Y+,Y-,在内IT0层的左、右两边分别渡上狭长电极,引出端为X+,X-。为了获得触摸点在X方向的位置信号,在内ITO层的两电极 X+,X-上分别加VREF,0 V电压,使内IT0层上形成了从O~VREF的电压梯度,触摸点至X-端的电压为该两端电阻对VR-EF的分压,分压值代表了触摸点在X方向的位置,然后将外ITO层的一个电极(如Y-)端悬空,可从另一电极(Y+)取出这一分压,将该分压进行A/D转换,并与VREF进行比较,便可得到触摸点的X坐标。

  为了获得触摸点在Y方向的位置信号,需要在外ITO层的两电极Y+,Y-上分别加VREF,O V电压,而将内ITO层的一个电极(X-)悬空,从另一电极(X+)上取出触摸点在Y方向的分压。

  ADS7846是美国BB公司推出的新一代4线制触摸屏控制器,他由低导通电阻模拟开关,具有采样/保持功能的逐次逼近型ADC、异步串行数据接口、温度传感器等组成。ADC是ADS7846的核心,其转换速率可达125 kHz,分辨率可编程为8位或12位。该器件不仅具有X,Y坐标测量功能,还具有电池电压、芯片温度、触摸压力和外模拟量4种测量功能,其工作方式可由控制字决定,片内的6选1模拟多路开关可根据微控制器送来的命令字选择6个电压量之一(X+,Y+,Y-,VBAT,TEMP,AUX-IN),并将其送入 A/D转换器转换,然后再通过SPI接口将转换值送入微控制器。ADS7846还集成有触摸识别电路,当检测到有触摸时,该电路会在引脚输出一个低电平信号,向微控制器提出测量触点坐标的中断请求。该芯片采用单电源供电,工作电压为2.2~5.25 V,且内部自带+2.5 V的参考电压。

  ADS7846的控制功能主要是实现触摸屏电极电压的切换及触摸点位置信号的A/D转换。ADS7846的控制字如下:

  S:数据传输起始标志位。为1表示一个新的控制字节到来;为0则忽略DIN引脚上数据。

  A2A1A0:通道选择位。用于控制通道选择器的输入,触摸信号驱动开关及ADC的参考输入电压。当A2A1A0=001时,采集Y坐标信号;当A2A1A0=101时,采集X坐标信号。

  MODE:用来选择A/D转换的精度。为1选择8位精度;为0选择12位精度。

  用来选择参考电压的输入模式。1为参考电压非差动输入模式;O为参考电压差动输入模式。

  PDl,PD0:低功率模式选择位。若为11,器件总处于供电状态;若为OO,器件在两次变换之间处于低功率模式。

  ADS7846的转换时序如图4所示。一次完整的电极电压切换和A/D转换,需要ADS7846和微处理器进行3次串行数据传送,每次传送需要8个时钟周期。

  第一次传送由微处理器向ADS7846发送控制字,接下来的两次传送是微处理器从ADS7846读取转换结果(最后4位自动补O)。由于串口支持双向同时进行传送,并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠,所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期。

  由于四线电阻触摸屏中,Y方向位置电压从下向上逐渐增加,X方向位置电压从右向左逐渐增加,因此Y,X位置电压对应的坐标原点在触摸屏的右下角。为了获得工程上使用的X,Y坐标值(即将坐标原点移为左下角),应将X位置电压转换值求补。另外,X,Y位置电压转换值还必须与显示屏幕的点阵(采用的液晶为 240×160点阵)相对应。因此校正后的X,Y坐标计算公式为:

  式中:Xmax,Xmin为X位置电压转换结果的最大、最小值;Ymax,Ymin为Y位置电压转换结果的最大、最小值;Y,X为触摸点位置电压的转换值;x,y为校正后的触摸点坐标。

  应用ADS7846实现触摸屏与单片机80C55的接口电路如图5所示,触摸屏的X+,X-,Y+,Y-分别与ADS7846的相应端连接,当控制字中 A2A1-A0=001时,通过片内模拟开关的切换,将X+接电源VCC,X-接地,将Y+与Y-端以差动形式接到A/D转换器的输入端,A/D转换器的结果就是Y位置电压。类似当控制字中A2A1A0=101时,A/D转换器的结果就是X位置电压。单片机与ADS7846间的数据传送采用串行通信方式时,由于单片机串口方式1~3为异部通信方式,与ADS7846的时序不相配;串口方式0为移存器方式,虽然与ADS7846时序可以配合,但串口数据输入/输出使用同一端子RXD(TXD)为同步脉冲输出端),ADS7846数据输入/输出采用不同端子DIN,DOUT。为了实现正确的数据双向传送,设计了双向数据芯片GAL,该芯片的功能是当E=O时,数据传送方向为Y到A;当E=1时,传送方向为B到Y。ADS7846的笔中断信号接P2.4,当信号有效时,单片机发送控制字。ADS7846的忙信号BUSY接P2.6,在BUSY信号的下降沿,单片机接收A/D转换结果。

  当触摸触摸屏时,ADS7846中断信号有效,单片机检测到这一有效信号后,先送测量X坐标控制字,并检测BUSY信号是否有下降沿到来,下降沿到来后,读X位置电压;再送测量Y坐标控制字,获取Y位置电压。将得到的X,Y位置电压用式(1)、式(2)进行计算便得到触摸点的X,Y坐标。软件流程如图6所示。

  设计的触摸屏接口电路具有下列优点:通过增加双向传输GAL芯片,解决了51系列单片机与触摸屏控制器ADS7846的串行通信问题;通过对触摸点位置电压进行校正,获得了正确的触摸坐标;接口电路易于实现,实用性强。