您的位置:首页> 技术文章>内容正文
触摸屏的基本工作原理及应用
[正文]: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。
点击查看大图片
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。
点击查看大图片
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。
点击查看大图片
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。
点击查看大图片
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。
点击查看大图片
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。
点击查看大图片
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。
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。
点击查看大图片
点击查看大图片
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 dclk bit p1.3 cs bit p1.4 din bit p1.5 busy bit p1.6 dout bit p1.7 ; a/d 通道选择命令字和工作寄存器 chx equ 094h ;通道x+的选择控制字 chy equ 0d4h;通道y+的选择控制字 ch3 equ 0a4h ch4 equ 0e4h ad_ch equ 35h ;通道选择寄存器 ad_resulth equ 36h ;存放12 bit a/d值 ad_resultl equ 37h ; 存放通道chx+的a/d值 chxadresulth equ 38h chxadresultl equ 39h ; 存放通道chy+的a/d值 chyadresulth equ 3ah chyadresultl equ 3bh ; 采集通道chx+的程序段(chxad) chxad: mov ad_ch,#chx lcall ad_run mov chxadresulth,ad_resulth mov chxadresultl,ad_resultl ret ; 采集通道chy+的程序段(chyad) chyad: mov ad_ch,#chy lcall ad_run mov chyadresulth,ad_resulth mov chyadresultl,ad_resultl ret ; a/d转换子程序(ad_run) ; 输入: ad_ch-模式和通道选择命令字 ; 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: clr cs ; 芯片允许 clr dclk mov r2,#8 ;先写8 bit命令字 mov a,ad_ch ad_loop: mov c, acc.7 mov din,c ;时钟上升沿锁存din setb dclk ;开始发送命令字 clr dclk ;时钟脉冲，一共24个 rl a djnz r2,ad_loop nop nop nop nop adw0: jnb busy,ad_wait ;等待转换完成 sjmp adw1 ad_wait: lcall watchdog nop sjmp adw0 clr din adw1: mov r2,#12 ;开始读取12bit结果 setb dclk clr dclk ad_read: setb dclk clr dclk ;用时钟的下降沿读取 mov a,ad_resultl mov c,dout rlc a mov ad_resultl,a mov a,ad_resulth rlc a mov ad_resulth,a djnz r2,ad_read mov r2,#4 ;最后是没用的4个时钟 ignore: setb dclk clr dclk djnz r2,ignore setb cs ;禁止芯片 anl ad_resulth,#0fh ;屏蔽高4 bit ret 2.5 a/d转换结果的数据格式 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，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。
网站首页 培训课程 维修指南
技术文章 家电专栏 供应信息
求购信息 培训资讯 展会信息
电脑专栏 教程下载 资料下载
常用软件 PLC教程 PLC资料
变频伺服 低压电器 维修资料
人机界面 自控仪表 工控机类
文章标题:
中国工控资源网手机版 2012
电话：010-67577139 13811659603
培训咨询QQ：657167934 471895637 销售咨询QQ：623769457
联系邮箱：zggkzyw@163.com
京ICP备11002135号
报时(2026-04-02 14:21:07)