基于C8051F021和ADS7846的觸摸屏系統設計

0 引言
隨著(zhù)現代電子產(chǎn)品設計技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的設計，尤其是人機交互界面的設計越來(lái)越趨向于人性化。觸摸屏憑借其獨特的操作特性，應用日益廣泛，它配合微控制器使用，能使嵌入式設備或手持式設備具有更加良好的人機交互界面，操作更加方便快捷。本文給出了一個(gè)基于C8051F021單片機和ADS7846觸摸屏控制器的觸摸屏控制系統的設計方法。

1 觸摸屏工作原理
觸摸屏有電阻式、電容式、紅外線(xiàn)式、表面聲波式等多種。其中電阻式觸摸屏是目前應用較為廣泛的一種，可分為四線(xiàn)、五線(xiàn)、七線(xiàn)等幾類(lèi)。其中四線(xiàn)制電阻式觸摸屏采用的是四線(xiàn)電阻模擬量技術(shù)，即兩個(gè)阻性層工作時(shí)，每層均加有5 V恒定電壓，一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向，含四根導線(xiàn)；其特點(diǎn)主要是傳輸反應快，解析度高，穩定性好，一次校正，不易漂移，比較適合于工業(yè)控制領(lǐng)域，但使用時(shí)要注意防止外導電層被劃傷。
電阻式觸摸屏實(shí)際上是一種傳感器，它采用分壓器原理將矩形區域中的觸摸點(diǎn)(X，Y)的物理位置轉換為代表X坐標和Y坐標的電壓，圖1所示是其原理圖。四線(xiàn)制觸摸屏一般包含兩個(gè)阻性層：其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線(xiàn)，而另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線(xiàn)。為了在X軸方向進(jìn)行測量，可將左側總線(xiàn)偏置為0 V，右側總線(xiàn)偏置為VREF，并將頂部或底部總線(xiàn)連接到ADC，這樣，當兩個(gè)阻性層相接觸時(shí)(即有觸摸時(shí))即可作一次測量；為了在Y軸方向進(jìn)行測量，可將底部總線(xiàn)偏置為0 V，頂部總線(xiàn)偏置為VREF，并將左側或右側總線(xiàn)連接到ADC，這樣，當兩個(gè)阻性層相接觸時(shí)，即可對電壓進(jìn)行測量；該屏最理想的連接方法是將偏置為VREF職的總線(xiàn)接在A(yíng)DC的正參考輸入端，而將偏置為OV的總線(xiàn)接在A(yíng)DC的負參考輸入端。

2 系統的硬件設計與實(shí)現
2．1 C8051F021的主要功能特點(diǎn)
本系統選用性能優(yōu)良且成本較低的SOC單片機C8051F021作為控制核心。它是完全集成的混合信號系統級MCU芯片，具有32個(gè)數字I／O引腳。其主要的內部資源有8通道12位ADC，2通道12位DAC，4 KB的RAM，64 KB的FLASH，以及硬件實(shí)現的SPI、SMBus／I2C和兩個(gè)UART串行接口，同時(shí)帶有時(shí)鐘振蕩器，看門(mén)狗定時(shí)器，VDD監視器，溫度傳感器等。其所有模擬和數字外設均可由IDE軟件使能／禁止和配置。同時(shí)，它還采用了與8051兼容的CIP－51微控制器內核，因采用流水線(xiàn)結構，其指令執行速度有了很大的提高。此外，C8051F021還配置了標準的JTAG接口，在IDE軟件的支持下，可對安裝在最終產(chǎn)品上的MCU進(jìn)行非侵入式、全速、在系統調試。該器件的封裝為T(mén)QFP－64，可在工業(yè)溫度范圍內(－45℃~+85℃)使用2．7~3．6 V的電壓工作。