新闻  |   论坛  |   博客  |   在线研讨会
详细介绍四线电阻触摸屏的工作原理
hong60104 | 2011-08-29 17:23:44    阅读:966   发布文章
摘要:简要介绍触摸屏的结构及工作原理,并以Burr-Brown公司的触摸屏控制芯片ADS7843为例,介绍触摸屏应用的典型电路和操作。由于ADS7843内置12位A/D,理论上触摸屏的输入坐标识别精度为有效长宽的1/4096。

 

  1 触摸屏的基本原理   典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成,如图1所示:

  两层透明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层、电极。阻性导体层选用阻性材料,如铟锡氧化物(ITO)涂在衬底上构成,上层衬底用塑料,下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体材料,如聚脂薄膜。电极选用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成,其导电性能大约为ITO的1000倍。

  触摸屏工作时,上下导体层相当于电阻网络,如图2所示。

  当某一层电极加上电压时,会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触,则在电极未加电压的另一层可以测得接触点处的电压,从而知道接触点处的坐标。比如,在顶层的电极(X+,X-)上加上电压,则在顶层导体层上形成电压梯度,当有外力使得上下两层在某一点接触,在底层就可以测得接触点处的电压,再根据该电压与电极(X+)之间的距离关系,知道该处的X坐标。然后,将电压切换到底层电极(Y+,Y-)上,并在顶层测量接触点处的电压,从而知道Y坐标。   2 触摸屏的控制实现   现在很多PDA应用中,将触摸屏作为一个输入设备,对触摸屏的控制也有专门的芯片。很显然,触摸屏的控制芯片要完成两件事情:其一,是完成电极电压的切换;其二,是采集接触点处的电压值(即A/D)。本文以BB(Burr-Brown)公司生产的芯片ADS7843为例,介绍触摸屏控制的实现。   2.1 ADS7843的基本特性与典型应用   ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。供电电压2.7~5 V,参考电压VREF为1 V~+VCC,转换电压的输入范围为0~ VREF,最高转换速率为125 kHz。ADS7843的引脚配置如图3所示。

  表1为引脚功能说明,图4为典型应用。

  2.2 ADS7843的内部结构及参考电压模式选择   ADS7843之所以能实现对触摸屏的控制,是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换,并能进行快速A/D转换。

  图5所示为其内部结构,A2~A0和SER/为控制寄存器中的控制位,用来进行开关切换和参考电压的选择。

  ADS7843支持两种参考电压输入模式:一种是参考电压固定为VREF,另一种采取差动模式,参考电压来自驱动电极。这两种模式分别如图6(a)、(b)所示。

  采用图6(b)的差动模式可以消除开关导通压降带来的影响。表2和表3为两种参考电压输入模式所对应的内部开关状况。

  2.3 ADS7843的控制字及数据传输格式   ADS7843的控制字如表4所列,其中S为数据传输起始标志位,该位必为"1"。A2~A0进行信道选择(见表2和3)。MODE用来选择A/D转换的精度,"1"选择8位,"0"选择12位。SER/选择参考电压的输入模式(见表2和3)。PD1、PD0选择省电模式:"00"省电模式允许,在两次A/D转换之间掉电,且中断允许;"01"同"00",只是不允许中断;"10"保留;"11"禁止省电模式。

  为了完成一次电极电压切换和A/D转换,需要先通过串口往ADS7843发送控制字,转换完成后再通过串口读出电压转换值。标准的一次转换需要24个时钟周期,如图7所示。

  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,如图8所示。

  如果条件允许,CPU可以产生15个CLK的话(比如FPGAs和ASICs),转换速率还可以提高到每次15个时钟周期,如图9所示。

  2.4 A/D转换时序的程序设计   ADS7843的典型应用如图4所示。假设μP接口与51单片机的P1.3~P1.7相连,现以一次转换需24个时钟周期为例,介绍A/D转换时序的程序设计。

  ; A/D 接口控制线   DCLKBITP1.3   CSBITP1.4   DINBITP1.5   BUSYBITP1.6   DOUTBITP1.7   ; A/D 信道选择命令字和工作寄存器   CHXEQU094H;信道X+的选择控制字   CHYEQU0D4H;信道Y+的选择控制字   CH3EQU0A4H   CH4EQU0E4H   AD_CHEQU35H;信道选择寄存器   AD_DATAHEQU36H;存放12 bit A/D值   AD_DATALEQU37H   ; 存放信道CHX+的A/D值   CHX_AdHEQU38H   CHX_AdLEQU39H   ; 存放信道CHY+的A/D值   CHY_AdHEQU3AH   CHY_AdLEQU3BH   ;===============================   ; 采集信道CHX+的程序段(CHXAD)   CHXAD:   MOVAD_CH,#CHX   LCALLAD_RUN   MOVCHX_AdH,AD_DATAH   MOVCHX_AdL,AD_DATAL   RET   ; 采集信道CHY+的程序段(CHYAD)   CHYAD:   MOVAD_CH,#CHY   LCALLAD_RUN   MOVCHY_AdH,AD_DATAH   MOVCHY_AdL,AD_DATAL   RET   ;=====================================   ; A/D转换子程序(AD_RUN)   ; 输入: AD_CH-模式和信道选择命令字   ; 输出: AD_RESULTH,L ;12 bit的A/D转换值   ; 使用: R2 ;辅助工作寄存器   AD_RUN:   CLRCS; 芯片允许   CLRDCLK   MOVR2,#8;先写8 bit命令字   MOVA,AD_CH   AD_LOOP:   MOVC, ACC.7   MOVDIN,C;时钟上升沿锁存DIN   SETBDCLK;开始发送命令字   CLRDCLK;时钟脉冲,一共24个   RL A   DJNZR2,AD_LOOP   NOP   NOP   NOP   NOP   ADW0:   JNBBUSY,AD_WAIT;等待转换完成   SJMPADW1   AD_WAIT:   LCALLWATCHDOG   NOP   SJMPADW0   CLRDIN   ADW1:   MOVR2,#12;开始读取12bit结果   SETBDCLK   CLRDCLK   AD_READ:   SETBDCLK   CLRDCLK;用时钟的下降沿读取   MOVA,AD_DATAL   MOVC,DOUT   RLCA   MOVAD_DATAL,A   MOVA,AD_DATAH   RLCA   MOVAD_DATAH,A   DJNZR2,AD_READ   MOVR2,#4;最后是没用的4个时钟   IGNORE:   SETBDCLK   CLRDCLK   DJNZR2,IGNORE   SETBCS;禁止芯片   ANLAD_DATAH,#0FH;屏蔽高4 bit   RET   2.5 A/D转换结果的资料格式   ADS7843转换结果为二进制格式。需要说明的是,在进行公式计算时,参考电压在两种输入模式中是不一样的。而且,如果选取8位的转换精度,1LSB=VREF/256,一次转换完成时间可以提前4个时钟周期,此时串口时钟速率也可以提高一倍。

  结束语   在许多嵌入式系统中,CPU提供专门的模块来支持液晶显示和触摸屏的输入,使得接口非常简单。比如,MOTOROLAMC68VZ328(称为Dragon Ball)就提供专门的引脚来支持8位和4位的液晶显示,对触摸屏的支持通过SPI2借助ADS7843也很容易完成。

 

 

参与讨论
登录后参与讨论
当你觉得为时已晚的时候,恰恰是最早的时候!
推荐文章
最近访客