觸摸屏原理及應(yīng)用實(shí)例

1、觸摸屏原理及應(yīng)用實(shí)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(gè)重要的性能指標(biāo)：電阻率和光透過(guò)率）的1000倍。HI喜點(diǎn)外ir

2、a防制鬢科層觸摸屏結(jié)構(gòu)手指觸僵點(diǎn)觸摸屏工作時(shí)，上下導(dǎo)體層相當(dāng)于電阻網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示2、觸摸屏的測(cè)量過(guò)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(gè)狹長(zhǎng)電極，引出端為丫+、丫_,在內(nèi)IT0層的左、右兩邊分別渡上狹長(zhǎng)電極，引出端為X十、X_0為了獲得觸摸點(diǎn)在X方向的位置信號(hào)，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(diǎn)至X_端的電壓為該兩端電阻對(duì)VREF的分壓，分壓值代表了觸摸點(diǎn)在X方向的位置，然后將外IT0層的一個(gè)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(jìn)行A/D轉(zhuǎn)

3、換，并與Vref進(jìn)行比較，便可得到觸摸點(diǎn)的X坐標(biāo)。為了獲得觸摸點(diǎn)在y方向的位置信號(hào)，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(gè)電極（XJ懸空，從另一電極上取出觸摸點(diǎn)在y方向的分壓。四線電阻觸摸屏測(cè)量原理內(nèi)原ITO方向分吒值）海*上坐標(biāo)V展*A測(cè)sr坐標(biāo)模擬電出測(cè)量點(diǎn),人電被）模他電壓測(cè)址點(diǎn)（火電極）測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)關(guān)系等效電路測(cè)量觸摸點(diǎn)P處測(cè)量結(jié)果計(jì)算如下：VyVCCR2Vx:-VCC-RR2R3R4二、觸摸屏的硬件設(shè)計(jì)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(jī)AT89S51實(shí)現(xiàn)軟硬件接口，通過(guò)檢

4、測(cè)用戶在觸摸屏上的觸摸位置，實(shí)現(xiàn)顯示與控制功能。1、ADS7846勺特性ADS7846是美國(guó)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(kāi)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(dá)125kHz,分辨率可編程為8位或12位。該器件不僅具有X,Y坐標(biāo)測(cè)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(cè)量功能。ADS7846s集成有觸摸識(shí)別電路，當(dāng)檢測(cè)到有觸摸時(shí)，該電路會(huì)在PENIRQ引腳輸出一個(gè)低電平信號(hào),向微控制器量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)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(gè)多路選擇器和一個(gè)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(kāi)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(diǎn)坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的工作電壓送到A/D轉(zhuǎn)換器，變成數(shù)字量通過(guò)串行經(jīng)過(guò)計(jì)算得到觸點(diǎn)的X、Y方向的坐標(biāo)，確定觸點(diǎn)位置，程序根據(jù)觸點(diǎn)坐標(biāo)位置顯示的信息執(zhí)行相應(yīng)的功能。則P點(diǎn)的二進(jìn)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(hào)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(yú)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?dāng)Q接口崎出、輸入鐘螭T也廿計(jì)下降淞數(shù)據(jù)移出，上升港移進(jìn)

7、忙指示片選信號(hào)3、控制字ADS7846的控制功能主要是實(shí)現(xiàn)觸摸屏電極電壓的切換及觸摸點(diǎn)位置信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。ADS7846空制字如下:D7D605D4DIDOSA2A】A0MODEser/DfrPDlPDOD2S：數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位。為1表個(gè)新的控制字節(jié)到來(lái)；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(hào)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)及ADC的參考輸入電壓。當(dāng)A2A1AO=00時(shí)，采集Y坐標(biāo)信號(hào)；當(dāng)A2A0A1=101寸，采集X坐標(biāo)信號(hào)。MODE用來(lái)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(lái)選擇參考電壓的輸入模式。1為參考電壓非差動(dòng)輸入

8、模式；0為參考電壓差動(dòng)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(shí)序ADS7846勺轉(zhuǎn)換時(shí)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(gè)時(shí)鐘周期。第一次傳送由微處理器向ADS7846發(fā)送控制字，接下來(lái)的兩次傳送是微處理器從ADS7846實(shí)取轉(zhuǎn)換結(jié)果（最后4位自動(dòng)補(bǔ)0）。由于用口支持雙向同時(shí)進(jìn)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(gè)時(shí)鐘周期。cs-DCLJCDIN中一空闞_!rDotrr-iADS7846

9、的轉(zhuǎn)換時(shí)序5、觸摸坐標(biāo)的計(jì)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(duì)應(yīng)的坐標(biāo)原點(diǎn)在觸摸屏的右下角。為了獲得工程上使用的X,Y坐標(biāo)值(即將坐標(biāo)原點(diǎn)移為左下角)，應(yīng)將X位置電壓轉(zhuǎn)換值求補(bǔ)。另外，X,Y位置電壓轉(zhuǎn)換值還必須與顯示屏幕的點(diǎn)陣(采用的液品為240X160點(diǎn)陣)相對(duì)應(yīng)。因此校正后的X,Y坐標(biāo)計(jì)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(diǎn)位置電壓的轉(zhuǎn)換值；x,y為校正后的觸摸點(diǎn)坐標(biāo)。5、接口電路ADS7046與單片機(jī)之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口相連接。當(dāng)檢測(cè)到有觸摸動(dòng)作時(shí)，ADS7046勺筆中斷t1求端(PENIRQ)輸出一個(gè)低電平信號(hào)向單片機(jī)發(fā)出測(cè)量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)求。單片機(jī)通過(guò)SPI接口，選中ADS7046發(fā)出坐標(biāo)測(cè)量控制字，然后讀取ADS7046A/D專換結(jié)果數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)兩次控制即可分別得到觸點(diǎn)位置的X、Y坐標(biāo)。PLOPIJP1.2PL3VAINTOAT89C5110kl!DCLKCSDINBUSYD3IPENIRQXY+X+VREFdCCBATGDADS7S46ADS7046與單片機(jī)之間SPI接口三、觸摸屏的軟件流程