當前位置:首頁 > 模擬 > 模擬
[導(dǎo)讀]分析了電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu),確定了觸摸點坐標校正的方法。針對51系列單片機與觸摸屏控制器ADS7846串行通信時,單片機串口方式1~3與A13S7846時序不相配,而方式O雖然與ADS7846時序相配,但輸入/輸出端數(shù)不相配。為此,提出了在單片機串口方式O的基礎(chǔ)上增加雙向傳輸GAL芯片,并據(jù)此設(shè)計了觸摸屏接口電路及軟件。分析和實驗表明,這種接口系統(tǒng)能夠正確獲得觸摸點坐標,電路簡化且易于實現(xiàn),實用性強。

觸摸屏作為智能儀器、儀表的輸入設(shè)備,是具有簡單、方便、自然的人機交互方式。按照工作原理和傳輸信息介質(zhì)的不同,觸摸屏主要分為電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏及表面聲波觸摸屏4類。電阻式觸摸屏對外完全隔離,不怕油污、灰塵、水,經(jīng)濟性很好,適應(yīng)于各種領(lǐng)域,其產(chǎn)品在觸摸屏產(chǎn)品中占90%的市場份額?,F(xiàn)介紹電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)及接口設(shè)計。

1 電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)
    電阻式觸摸屏的檢測部件是一塊與顯示器表面緊密配合的多層復(fù)合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面涂有一層阻性導(dǎo)體層(如銦錫氧化物ITO),上面再蓋有一層外表面被硬化處理、光滑防刮的塑料層,塑料層的內(nèi)表面也涂有一層阻性導(dǎo)體層。在兩導(dǎo)體層之間有一層具有許多細小隔離點的隔離層,把兩導(dǎo)體層隔開絕緣,如圖1所示。當手指觸摸屏幕時,兩導(dǎo)體層在觸摸點位置產(chǎn)生了接觸,控制器檢測到這個接通點后計算出X,Y坐標,這就是電阻式觸摸屏的檢測原理。


    電阻式觸摸屏根據(jù)引出線數(shù)的多少,分為4~8線等多種結(jié)構(gòu)。4線電阻觸摸屏最具代表性,其檢測原理如圖2所示。在外ITO層的上、下兩邊各渡一個狹長電極,引出端為Y+,Y-,在內(nèi)IT0層的左、右兩邊分別渡上狹長電極,引出端為X+,X-。為了獲得觸摸點在X方向的位置信號,在內(nèi)ITO層的兩電極X+,X-上分別加VREF,0 V電壓,使內(nèi)IT0層上形成了從O~VREF的電壓梯度,觸摸點至X-端的電壓為該兩端電阻對VR-EF的分壓,分壓值代表了觸摸點在X方向的位置,然后將外ITO層的一個電極(如Y-)端懸空,可從另一電極(Y+)取出這一分壓,將該分壓進行A/D轉(zhuǎn)換,并與VREF進行比較,便可得到觸摸點的X坐標。
    為了獲得觸摸點在Y方向的位置信號,需要在外ITO層的兩電極Y+,Y-上分別加VREF,O V電壓,而將內(nèi)ITO層的一個電極(X-)懸空,從另一電極(X+)上取出觸摸點在Y方向的分壓。

2 ADS7846的特性
2.1 基本特性

    ADS7846是美國BB公司推出的新一代4線制觸摸屏控制器,他由低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān),具有采樣/保持功能的逐次逼近型ADC、異步串行數(shù)據(jù)接口、溫度傳感器等組成。ADC是ADS7846的核心,其轉(zhuǎn)換速率可達125 kHz,分辨率可編程為8位或12位。該器件不僅具有X,Y坐標測量功能,還具有電池電壓、芯片溫度、觸摸壓力和外模擬量4種測量功能,其工作方式可由控制字決定,片內(nèi)的6選1模擬多路開關(guān)可根據(jù)微控制器送來的命令字選擇6個電壓量之一(X+,Y+,Y-,VBAT,TEMP,AUX-IN),并將其送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,然后再通過SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。ADS7846還集成有觸摸識別電路,當檢測到有觸摸時,該電路會在引腳輸出一個低電平信號,向微控制器提出測量觸點坐標的中斷請求。該芯片采用單電源供電,工作電壓為2.2~5.25 V,且內(nèi)部自帶+2.5 V的參考電壓。
2.2 引腳功能
    ADS7846的引腳排列如圖3所示,引腳功能見表1。


2.3 控制字
    ADS7846的控制功能主要是實現(xiàn)觸摸屏電極電壓的切換及觸摸點位置信號的A/D轉(zhuǎn)換。ADS7846的控制字如下:


    S:數(shù)據(jù)傳輸起始標志位。為1表示一個新的控制字節(jié)到來;為0則忽略DIN引腳上數(shù)據(jù)。
    A2A1A0:通道選擇位。用于控制通道選擇器的輸入,觸摸信號驅(qū)動開關(guān)及ADC的參考輸入電壓。當A2A1A0=001時,采集Y坐標信號;當A2A1A0=101時,采集X坐標信號。
    MODE:用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的精度。為1選擇8位精度;為0選擇12位精度。
    :用來選擇參考電壓的輸入模式。1為參考電壓非差動輸入模式;O為參考電壓差動輸入模式。
    PDl,PD0:低功率模式選擇位。若為11,器件總處于供電狀態(tài);若為OO,器件在兩次變換之間處于低功率模式。
2.4 轉(zhuǎn)換時序
    ADS7846的轉(zhuǎn)換時序如圖4所示。一次完整的電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換,需要ADS7846和微處理器進行3次串行數(shù)據(jù)傳送,每次傳送需要8個時鐘周期。


    第一次傳送由微處理器向ADS7846發(fā)送控制字,接下來的兩次傳送是微處理器從ADS7846讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果(最后4位自動補O)。由于串口支持雙向同時進行傳送,并且在一次讀數(shù)與下一次發(fā)控制字之間可以重疊,所以轉(zhuǎn)換速率可以提高到每次16個時鐘周期。
2.5 觸摸坐標計算
    由于四線電阻觸摸屏中,Y方向位置電壓從下向上逐漸增加,X方向位置電壓從右向左逐漸增加,因此Y,X位置電壓對應(yīng)的坐標原點在觸摸屏的右下角。為了獲得工程上使用的X,Y坐標值(即將坐標原點移為左下角),應(yīng)將X位置電壓轉(zhuǎn)換值求補。另外,X,Y位置電壓轉(zhuǎn)換值還必須與顯示屏幕的點陣(采用的液晶為240×160點陣)相對應(yīng)。因此校正后的X,Y坐標計算公式為:
   
式中:Xmax,Xmin為X位置電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果的最大、最小值;Ymax,Ymin為Y位置電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果的最大、最小值;Y,X為觸摸點位置電壓的轉(zhuǎn)換值;x,y為校正后的觸摸點坐標。

3 觸摸屏與微機的接口
3.1接口電路

    應(yīng)用ADS7846實現(xiàn)觸摸屏與單片機80C55的接口電路如圖5所示,觸摸屏的X+,X-,Y+,Y-分別與ADS7846的相應(yīng)端連接,當控制字中A2A1-A0=001時,通過片內(nèi)模擬開關(guān)的切換,將X+接電源VCC,X-接地,將Y+與Y-端以差動形式接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端,A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果就是Y位置電壓。類似當控制字中A2A1A0=101時,A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果就是X位置電壓。單片機與ADS7846間的數(shù)據(jù)傳送采用串行通信方式時,由于單片機串口方式1~3為異部通信方式,與ADS7846的時序不相配;串口方式0為移存器方式,雖然與ADS7846時序可以配合,但串口數(shù)據(jù)輸入/輸出使用同一端子RXD(TXD)為同步脈沖輸出端),ADS7846數(shù)據(jù)輸入/輸出采用不同端子DIN,DOUT。為了實現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)雙向傳送,設(shè)計了雙向數(shù)據(jù)芯片GAL,該芯片的功能是當E=O時,數(shù)據(jù)傳送方向為Y到A;當E=1時,傳送方向為B到Y(jié)。ADS7846的筆中斷信號接P2.4,當信號有效時,單片機發(fā)送控制字。ADS7846的忙信號BUSY接P2.6,在BUSY信號的下降沿,單片機接收A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。


3.2 接口程序
    當觸摸觸摸屏?xí)r,ADS7846中斷信號有效,單片機檢測到這一有效信號后,先送測量X坐標控制字,并檢測BUSY信號是否有下降沿到來,下降沿到來后,讀X位置電壓;再送測量Y坐標控制字,獲取Y位置電壓。將得到的X,Y位置電壓用式(1)、式(2)進行計算便得到觸摸點的X,Y坐標。軟件流程如圖6所示。



4 結(jié)語
    設(shè)計的觸摸屏接口電路具有下列優(yōu)點:通過增加雙向傳輸GAL芯片,解決了51系列單片機與觸摸屏控制器ADS7846的串行通信問題;通過對觸摸點位置電壓進行校正,獲得了正確的觸摸坐標;接口電路易于實現(xiàn),實用性強。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉