觸摸屏原理及應(yīng)用實例

1、觸摸屏原理及應(yīng)用實例一、觸摸屏的結(jié)構(gòu)及工作原理觸摸屏從工作原理上可以分為電阻式、電容式、紅外線式、矢量壓力傳感器式等，以四線電阻式觸摸屏為例。1、觸摸屏的結(jié)構(gòu)典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成，如下圖所示：兩層透明的阻性導(dǎo)體層、兩層導(dǎo)體之間的隔離層、電極。阻性導(dǎo)體層選用阻性材料，如鈿錫氧化物（ITO）涂在襯底上構(gòu)成，上層襯底用塑料，下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料，如聚脂薄膜。電極選用導(dǎo)電性能極好的材料（如銀粉墨）構(gòu)成，其導(dǎo)電性能大約為ITO（一種N型氧化物半導(dǎo)體氧化鈿錫，ITO薄膜即鈿錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜，通常有兩個重要的性能指標：電阻率和光透過率）的1000倍。HI喜點外ir

2、a防制鬢科層觸摸屏結(jié)構(gòu)手指觸僵點觸摸屏工作時，上下導(dǎo)體層相當于電阻網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示2、觸摸屏的測量過程工作原理電阻式觸摸屏有四線和五線兩種，四線最具有代表性。在外ITO層的上、下兩邊各渡一個狹長電極，引出端為丫+、丫_,在內(nèi)IT0層的左、右兩邊分別渡上狹長電極，引出端為X十、X_0為了獲得觸摸點在X方向的位置信號，在內(nèi)IT0層的兩電極X+，X上加J加VREF,0V電壓，使內(nèi)IT0層上形成了從了從0-VREF的電壓梯度，觸摸點至X_端的電壓為該兩端電阻對VREF的分壓，分壓值代表了觸摸點在X方向的位置，然后將外IT0層的一個電極（如YJ端懸空，可從另一電極（YJ取出這一分壓，將該分壓進行A/D轉(zhuǎn)

3、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,0V電壓，將內(nèi)IT0層的一個電極（XJ懸空，從另一電極上取出觸摸點在y方向的分壓。四線電阻觸摸屏測量原理內(nèi)原ITO方向分吒值）海*上坐標V展*A測sr坐標模擬電出測量點,人電被）模他電壓測址點（火電極）測量電壓與測量點關(guān)系等效電路測量觸摸點P處測量結(jié)果計算如下：VyVCCR2Vx:-VCC-RR2R3R4二、觸摸屏的硬件設(shè)計液晶觸摸屏包含圖形液晶顯示模塊和附著在顯示屏上的觸摸屏兩部分，借助于觸摸屏控制器ADS7846W單片機AT89S51實現(xiàn)軟硬件接口，通過檢

4、測用戶在觸摸屏上的觸摸位置，實現(xiàn)顯示與控制功能。1、ADS7846勺特性ADS7846是美國Burr-Brown公司推出的新一代屏控制器，它由低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)，具有采樣、保持功能的逐次逼近型ADG異步串行數(shù)據(jù)接口、溫度傳感器等組成。ADC是ADS7846勺核心，其轉(zhuǎn)換速率可達125kHz,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。ADS7846s集成有觸摸識別電路，當檢測到有觸摸時，該電路會在PENIRQ引腳輸出一個低電平信號,向微控制器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2.25.25V,且內(nèi)部

5、自帶+2.5V的參考電壓電池DI4IXll.Miin內(nèi)薩三5V噂&電用8局迷押器ADS7846的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ADS784的部由一個多路選擇器和一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。其工作方式可由控制字決定，根據(jù)申行控制口的控制字控制多路選擇開關(guān)的工作狀態(tài)，控制工作面的工作電壓，并把相應(yīng)電極上的觸點坐標位置對應(yīng)的工作電壓送到A/D轉(zhuǎn)換器，變成數(shù)字量通過串行經(jīng)過計算得到觸點的X、Y方向的坐標，確定觸點位置，程序根據(jù)觸點坐標位置顯示的信息執(zhí)行相應(yīng)的功能。則P點的二進制輸出代碼為：Dy=Vy/Vrefuu212Dx=Vx/Vref枷212Vef_fuii為加在ADSS7846J部A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓2、引腳功

6、能ADS7846勺引腳排列如下圖所示vccx+Y+GNDVBATAUX-ADS7MDCLKDINCBUSYDOUTPEN1AQVCCVREFADS7846的引腳圖ADS7846勺弓|腳功能表：到腳號引腳名功能1,10VCC2,3X+,Y+45X_.Y_6 GND7 VBAT8 AUX9 VREF11pEnTrq12,14,16DOUT.DINDCLK13BUSY15CS電源物入規(guī).2,7125VX.Y.拉林入艦X-.Y-住，人瑞電漳地電池魚現(xiàn)輸入端KAA/Di4it輸入A/D參考電耳輸人Voc名中斷輸出，雷外接電Pl(ioknlookn)串擰接口崎出、輸入鐘螭T也廿計下降淞數(shù)據(jù)移出，上升港移進

7、忙指示片選信號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空制字如下:D7D605D4DIDOSA2A】A0MODEser/DfrPDlPDOD2S：數(shù)據(jù)傳輸起始標志位。為1表個新的控制字節(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A2A1AO=00時，采集Y坐標信號；當A2A0A1=101寸，采集X坐標信號。MODE用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的精度。為1選才？8位精度；為0選才？12位精度。SER/DFR用來選擇參考電壓的輸入模式。1為參考電壓非差動輸入

8、模式；0為參考電壓差動輸入模式0PDl,PDQ低功率模式選擇位。若為11,器件總處于供電狀態(tài)；若為00,器件在兩次變換之間處于低功率模式。4、轉(zhuǎn)換時序ADS7846勺轉(zhuǎn)換時序如圖所示。一次完整的電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換，需要ADS7846f口微處理器行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實取轉(zhuǎn)換結(jié)果（最后4位自動補0）。由于用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。cs-DCLJCDIN中一空闞_!rDotrr-iADS7846

9、的轉(zhuǎn)換時序5、觸摸坐標的計算川期91g卜引回司3士山14多廠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(采用的液品為240X160點陣)相對應(yīng)。因此校正后的X,Y坐標計算公式：X=(XmaX-X)Xl60/(XmaX-Xmin)(1)y=(Y-Ymin)x240/(YmaX-Ymin)(2)式中：Xmin、Xmax為X位置電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果的最大、最小值；Ymin、Ymax為

10、丫位置電壓轉(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。5、接口電路ADS7046與單片機之間通過標準的SPI接口相連接。當檢測到有觸摸動作時，ADS7046勺筆中斷t1求端(PENIRQ)輸出一個低電平信號向單片機發(fā)出測量觸點坐標的中斷請求。單片機通過SPI接口，選中ADS7046發(fā)出坐標測量控制字，然后讀取ADS7046A/D專換結(jié)果數(shù)據(jù)，經(jīng)過兩次控制即可分別得到觸點位置的X、Y坐標。PLOPIJP1.2PL3VAINTOAT89C5110kl!DCLKCSDINBUSYD3IPENIRQXY+X+VREFdCCBATGDADS7S46ADS7046與單片機之間SPI接口三、觸摸屏的軟件流程