基于單片機(jī)的液晶顯示觸摸屏控制設(shè)計(jì)

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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 ADS7846 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

ADS7846 內(nèi)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，根據(jù)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(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)串行口再傳遞給CPU ,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：

其中：V ref_full為加在ADS7846 內(nèi)部A/ D 轉(zhuǎn)換器上的參考電壓。

ADS7846 控制字見(jiàn)表1 所示，S 為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹗紭?biāo)志位，改為必須為1;A2、A1、A0 用于通道選擇控制，坐標(biāo)與通道選擇之間的關(guān)系見(jiàn)表2 所示。MODE用于控制A/ D轉(zhuǎn)換的精度, 1選擇8位, 0選擇12 位。SER/ DFR 選擇輸入?yún)⒖茧妷耗Ｊ? 1為單端模式, 0為差分模式。PD1、PD0選擇省電模式：00為省電模式允許，在兩次A/ D轉(zhuǎn)換之間掉電，且中斷允許;01與00相似，但不允許中斷;10保留;11禁止省電模式。

表1 ADS7846 的控制字

表2 ADS7846 的坐標(biāo)與通道選擇之間的關(guān)系

ADS7846 與MCU 之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SPI 接口相連接，如圖3 所示。當(dāng)檢測(cè)到有觸摸動(dòng)作時(shí)，ADS7846 的筆中斷請(qǐng)求端( PENIRQ) 輸出一個(gè)低電平信號(hào)向MCU 發(fā)出測(cè)量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)求。MCU 通過(guò)SPI 接口，選中ADS7846 ,發(fā)出坐標(biāo)測(cè)量控制字，然后讀取ADS7846A/ D 轉(zhuǎn)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)。ADS7846 工作時(shí)序如圖4 所示。

圖3 ADS7846 與MCU 之間SPI 接口。

圖4 ADS7846 與MCU 通信時(shí)序。

3 觸點(diǎn)坐標(biāo)與液晶顯示屏控制功能對(duì)應(yīng)定位的確定

本例中ADS7846 采用差動(dòng)參考電壓方式，以減小測(cè)量誤差，由于觸摸屏存在著個(gè)體差異，不同觸摸屏邊沿的測(cè)量值不同，測(cè)量值達(dá)不到0 或者滿(mǎn)量程(4096) ,而液晶顯示屏具有較為準(zhǔn)確的定位數(shù)值，很難實(shí)現(xiàn)觸摸屏與液晶顯示屏的點(diǎn)與點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，給編程調(diào)試帶來(lái)很大麻煩，只能實(shí)現(xiàn)觸摸屏與液晶顯示屏之間的區(qū)域?qū)?yīng)，不影響液晶顯示屏的顯示功能和觸摸屏的控制功能。

觸摸屏控制器ADS7846 通過(guò)SPI 接口連接到微控制器A T89S51 上。當(dāng)發(fā)生觸摸時(shí)， 由ADS7846 向A T89S51 提出中斷請(qǐng)求， 接著A T89S51 就會(huì)響應(yīng)該中斷請(qǐng)求，通過(guò)SPI 讀取ADS7846 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，得到觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。圖5為中斷服務(wù)子程序與ADS7846 測(cè)量子程序流程圖。

圖5 中斷服務(wù)子程序與ADS7846 測(cè)量子程序流程圖。

為了有效地找到觸摸屏觸摸點(diǎn)與點(diǎn)陣式液晶顯示屏對(duì)應(yīng)區(qū)域坐標(biāo)范圍，按照液晶顯示屏的顯示功能區(qū)域的點(diǎn)陣坐標(biāo)，按照液晶屏上顯示的控制信息字符格式，合理選擇水平線(xiàn)和豎直線(xiàn)，按照液晶顯示和觸摸屏控制功能區(qū)域進(jìn)行觸摸點(diǎn)數(shù)值測(cè)量，找到與液晶顯示屏對(duì)應(yīng)的觸摸屏控制區(qū)域的觸摸點(diǎn)數(shù)值范圍。根據(jù)觸摸屏觸摸點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析可以得到對(duì)應(yīng)的液晶屏上像素點(diǎn)坐標(biāo)。

液晶屏像素點(diǎn)坐標(biāo)與觸摸屏觸摸點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)值之間的關(guān)系可以表示為：

式中： X 、Y 為觸點(diǎn)測(cè)量值; ( Xmin , Ymin ) 和( Xmax ,Xmax ) 分別為觸摸屏上的最大值和最小值坐標(biāo)觸點(diǎn)測(cè)量; ( X1 , Y1 ) 為觸點(diǎn)在液晶屏上的像素坐標(biāo)，表3 、表4 中數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

表3 實(shí)測(cè)豎直直線(xiàn)上等距離測(cè)量坐標(biāo)值

表4 實(shí)測(cè)水平直線(xiàn)上等距離測(cè)量坐標(biāo)值

值得注意的是，經(jīng)測(cè)量觸摸屏X 方向的轉(zhuǎn)換值為從大到小， Y 方向的轉(zhuǎn)換值為從小到大，坐標(biāo)值在一定范圍內(nèi)基本是成線(xiàn)性變化的。但是在觸摸屏的邊緣地帶X 方向輸出電阻和Y 方向輸出電阻的變化較大，是非線(xiàn)性關(guān)系，因此為了比較準(zhǔn)確地標(biāo)定觸摸屏坐標(biāo)，在大范圍內(nèi)采用線(xiàn)性變化的規(guī)律，而在邊緣地帶需采用查表的方式。