摘要：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*的材料（如银粉墨）构成，其导电性能大约为ITO的1000倍。本文介绍了触摸屏的工作原理与应用，供大家了解。
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*的材料（如银粉墨）构成，其导电性能大约为ITO的1000倍。
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。
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。
2.1ADS7843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2.7~5V，参考电压VREF为1V~+VCC，转换电压的输入范围为0~VREF，zui高转换速率为125kHz。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。
2.2ADS7843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。
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。
2.3ADS7843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。
2.4A/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
DCLKBITP1.3
CSBITP1.4
DINBITP1.5
BUSYBITP1.6
DOUTBITP1.7
;A/D通道选择命令字和工作寄存器
CHXEQU094H;通道X+的选择控制字
CHYEQU0D4H;通道Y+的选择控制字
CH3EQU0A4H
CH4EQU0E4H
AD_CHEQU35H;通道选择寄存器
AD_RESULTHEQU36H;存放12bitA/D值
AD_RESULTLEQU37H
;存放通道CHX+的A/D值
CHXAdResultHEQU38H
CHXAdResultLEQU39H
;存放通道CHY+的A/D值
CHYAdResultHEQU3AH
CHYAdResultLEQU3BH
;采集通道CHX+的程序段（CHXAD）
CHXAD:MOVAD_CH,#CHX
LCALLAD_RUN
MOVCHXAdResultH,AD_RESULTH
MOVCHXAdResultL,AD_RESULTL
RET
;采集通道CHY+的程序段（CHYAD）
CHYAD:MOVAD_CH,#CHY
LCALLAD_RUN
MOVCHYAdResultH,AD_RESULTH
MOVCHYAdResultL,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;12bit的A/D转换值
;使用:R2;辅助工作寄存器
AD_RUN:
CLRCS;芯片允许
CLRDCLK
MOVR2,#8;先写8bit命令字
MOVA,AD_CH
AD_LOOP:
MOVC,ACC.7
MOVDIN,C;时钟上升沿锁存DIN
SETBDCLK;开始发送命令字
CLRDCLK;时钟脉冲，一共24个
RLA
DJNZR2,AD_LOOP
NOP
NOP
NOP
NOP
ADW0:JNBBUSY,AD_WAIT;等待转换完成
SJMPADW1
AD_WAIT:
LCALLWATCHDOG
NOP
SJMPADW0
CLRDIN
ADW1:MOVR2,#12;开始读取12bit结果
SETBDCLK
CLRDCLK
AD_READ:
SETBDCLK
CLRDCLK;用时钟的下降沿读取
MOVA,AD_RESULTL
MOVC,DOUT
RLCA
MOVAD_RESULTL,A
MOVA,AD_RESULTH
RLCA
MOVAD_RESULTH,A
DJNZR2,AD_READ
MOVR2,#4;zui后是没用的4个时钟
IGNORE:
SETBDCLK
CLRDCLK
DJNZR2,IGNORE
SETBCS;禁止芯片
ANLAD_RESULTH,#0FH;屏蔽高4bit
RET
2./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。
3、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DragonBall）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。
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