引 言
隨著信息技術的飛速發展人們對電子產品智能化便捷化人性化要求也不斷提高觸摸屏作為一種人性化的輸入輸出設備在我國的應用范圍非常廣闊是極富吸引力的多媒體交互沒備目前觸摸屏的需求動力主要來自於消費電子產品如手機PDA便攜導航設備等隨著觸摸屏技術的不斷發展它在其他電子產品中的應用也會得到不斷延伸現在市面上已有的觸摸屏控制器普遍價格比較高且性能相對比較固定一些場合下無法滿足用戶的實際需求本文基於上述考慮根據電阻式觸摸屏的工作原理選用系列單片機作為控制核心設計一種實用且低成本的觸摸屏控制系統
觸摸屏的工作原理
觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器件組成(如圖所示)觸摸檢測部件用於檢測用戶觸摸位置接收後送觸摸屏控制器而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息送給控制器它同時能接收控制器發來的命令並加以執行
觸摸屏的主要大種類是電阻技術觸摸屏表面聲波技術觸摸屏電容技術觸摸屏其中電阻式觸摸屏憑借低廉的價格以及對於手指及輸入筆觸摸的良好響應性涵蓋了多家觸摸屏元件制造商中的／成為過去年中銷售量最高的觸摸屏產品在這裡根據要設計應用的觸摸屏控制器重點介紹一下四線電阻式觸摸屏
電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復合薄膜由一層玻璃或有機玻璃作為基層表面塗有一層透明的導電層上面再蓋有一層外表面硬化處理光滑防刮的塑料層它的內表面也塗有一層透明導電層在兩層導電層之間有許多細小(小於千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣當手指觸摸屏幕時平常相互絕緣的兩層導電層就在觸摸點位置有了一個接觸因其中一面導電層接通Y軸方向的 V均勻電壓場使得偵測層的電壓由零變為非零這種接通狀態被控制器偵測到後進行A／D轉換並將得到的電壓值與 V相比即可得到觸摸點的Y軸坐標同理得出X軸的坐標這就是四線電阻式觸摸屏基本原理其原理如圖所示
觸摸屏控制系統硬件設計
根據四線電阻式觸摸屏的工作原理可以看出在硬件設計上的主要工作就在於將觸摸點所在的X軸及Y軸坐標通過控制驅動模塊加以精確識別
． 總體結構設計
觸摸屏控制器的設計關鍵在於對驅動模塊的控制本文采用ATC作為驅動電路的控制核心通過ADS模塊接收觸摸屏上得到的信號並控制驅動電路作出相應的反應通過RS串行通信發送到計算機上顯示出來其整體結構框圖如圖所示
． 觸摸屏驅動原理電路
在本文的觸摸屏驅動電路設計中應用了ADS芯片作為其中的驅動模塊它在控制器的作用下完成了觸摸坐標信息采集及A／D轉換並將處理後的信息送到控制器中實現了信息交互功能它的內部驅動電路原理如圖所示
從圖中可以看出控制信號通過簡單的電阻與三級管組合來驅動四線電阻式觸摸屏通過單片機輸出指令控制三極管的通斷形成對該驅動電路的循環掃描以檢測是否有按壓動作以及讀取XY的坐標
該驅動電路的主要工作時序為
()檢測是否有按壓動作
①YCTR+=YCTR=此時三極管VV都為關斷狀態
②XCTR+=XCTR=此時三極管VV都為開通狀態
③A／D轉換器讀ADC的電壓值若大於門限值則說明有按壓動作
()讀X坐標
①YCTR+=YCTR=此時三極管VV都為關斷狀態
②XCTR+=XCTR=此時三極管VV都為開通狀態
③A／D轉換器讀ADX的電壓值
()讀Y坐標
①XCTR+=XCTR=此時三極管VV都為關斷狀態
②YCTR+=YCTR=此時三極管VV都為開通狀態
③A／D轉換器讀ADY的電壓值
． 觸摸屏控制系統原理電路設計
本電路以單片機ATC為控制器件它有較少的精簡I／O端口體積很小非常適用做小型應用系統的處理器以ADS觸摸屏控制芯片為硬件驅動模塊ADS內部有一個由多個模擬開關組成的供電測量電路網絡和位的A／D轉換ADS根據微控制器發來的不同測量命令導通不同的模擬開關以便向工作面電極對提供電壓並把相應測量電極上的觸點坐標位置所對應的電壓模擬量引入A／D轉換器在觸摸點XY坐標的測量過程中測量電壓與測量點的關系如圖所示等效電路圖中P為測量點
參見圖的控制驅動電路當觸摸屏上有按壓動作時ADS芯片在單片機ATC的作用下完成了觸摸坐標X+XY+Y的信息采集及A／D轉換將數據信息返回到單片機單片機根據得到的數字信息作出處理後通過MAX芯片與計算機進行串行通信將輸入顯示出來
軟件設計
根據硬件電路設計原理控制驅動電路軟件設計中最為關鍵的就是根據ADS芯片內部原理及時序關系控制其實現對XY坐標的采集同時將信息通過 RS串行通信發送到計算機上程序設計框圖如圖所示
結束語
本系統針對傳統觸摸屏控制器的高成本低可控性等問題采用ADS觸摸屏驅動芯片通過ATC單片機編程產生驅動信號並由串行通信對測量過程進行信息傳遞通過進行實際的設計調試該設計觸摸響應迅速具有精度高體積小結構簡單可控性高且軟硬件系統成本預算低廉等特點具有廣闊的應用前景
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