單片機的液晶顯示觸摸屏控制系統的工作方案介紹

在分析液晶觸摸屏的工作原理基礎上，分析觸摸屏專(zhuān)用控制器ADS7846 的工作原理與控制方式。通過(guò)ADS7846 與MCU 的SPI 接口，給出AT89S51 的測量子程序流程圖，提出觸摸屏觸點(diǎn)坐標的獲得方法與液晶屏顯示實(shí)現同步的算法，以提高設計觸摸屏與液晶屏的效率，滿(mǎn)足控制精度。

1 引 言

嵌入式觸摸屏裝置是人機交互設備，一般將觸摸屏安裝在液晶顯示屏上面，利用微處理器對觸摸屏與液晶顯示屏進(jìn)行控制，實(shí)現觸摸屏對液晶顯示屏的控制，方便、直觀(guān)，取代了傳統的鍵盤(pán)輸入，成為嵌入式計算機系統的輸入設備，廣泛應用于電子產(chǎn)品與工業(yè)控制中。由于觸摸屏邊緣電阻不均勻，不易找到變化規律，難于實(shí)現觸摸屏坐標與點(diǎn)陣式液晶顯示屏相互對應，會(huì )出現觸摸點(diǎn)與液晶顯示屏顯示信息錯位，造成觸摸控制信息不靈敏。本文基于A(yíng)T89C51 單片機和ADS7846芯片，輔以點(diǎn)陣式液晶顯示屏，進(jìn)行嵌入式觸摸屏輸入與顯示系統的軟硬件設計，實(shí)現觸點(diǎn)測量與液晶屏上像素相對應，實(shí)現預期的控制功能，提高觸摸控制的靈敏度。

2 液晶顯示觸摸屏的硬件設計

液晶觸摸屏包含圖形液晶顯示模塊和附著(zhù)在顯示屏上的觸摸屏兩部分，借助于觸摸屏控制器ADS7846 與微處理器A T89S51 實(shí)現軟硬件接口，通過(guò)檢測用戶(hù)在觸摸屏上的觸摸位置，實(shí)現顯示與控制功能。

2. 1 觸摸屏的工作原理

觸摸屏從工作原理上可以分為電阻式、電容式、紅外線(xiàn)式、聲表面波式、矢量壓力傳感器式等多種形式，本文采用目前使用最為普遍的四線(xiàn)電阻式觸摸屏。

電阻式觸摸屏由4 層透明的復合薄膜組成，底層是玻璃或有機玻璃構成的基層，頂層則是經(jīng)過(guò)硬化處理的光滑防刮塑料層，底層、頂層內表面間為兩層銦錫氧化物( ITO) 透明導電層，形成觸摸屏的兩個(gè)工作面，在每個(gè)工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱(chēng)為該工作面的一對電極，若在一個(gè)工作面的電極對上施加電壓，則在該工作面上就會(huì )形成均勻連續的平行電壓分布。當在X 方向的電極對上施加一確定的電壓，而Y 方向電極對上不加電壓時(shí)，在X 平行電壓場(chǎng)中，觸點(diǎn)處的電壓值可以在Y+ (或Y - ) 電極上反映出來(lái)，通過(guò)測量Y+ 電極對地的電壓大小，經(jīng)過(guò)A/ D 轉換便可得知觸點(diǎn)的X 坐標值。同理，當在Y 電極對上加電壓，而X 電極對上不加電壓時(shí)，通過(guò)測量X +電極的電壓，經(jīng)過(guò)A/ D 轉換便可得知觸點(diǎn)的Y坐標。電阻式觸摸屏有四線(xiàn)和五線(xiàn)兩種，四線(xiàn)式觸摸屏的測量過(guò)程工作原理如圖1 所示。

圖1 四線(xiàn)電阻式觸摸屏測量原理

觸摸點(diǎn)P 處測量結果計算如下：

2. 2 ADS7846 控制器

ADS7846 是Burr2Brown 公司的一款觸摸屏專(zhuān)用控制器，其內部結構如圖2 所示。

圖2 ADS7846 內部結構圖。

ADS7846 內部由一個(gè)多路選擇器和一個(gè)12位的A/ D 轉換器構成，根據串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，并把相應電極上的觸點(diǎn)坐標位置對應的工作電壓送到A/ D 轉換器，變成數字量通過(guò)串行口再傳遞給CPU ,經(jīng)過(guò)計算得到觸點(diǎn)的X 、Y 方向的坐標，確定觸點(diǎn)位置，程序根據觸點(diǎn)坐標位置顯示的信息執行相應的功能。

則P 點(diǎn)的二進(jìn)制輸出代碼為：

其中：V ref_full為加在A(yíng)DS7846 內部A/ D 轉換器上的參考電壓。