触摸屏的应用与工作原理解析.pdf

Ofweek 光电新闻网 触摸屏的应用与工作原理解析  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 用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成，其导电性能大约为ITO 的1000 倍。 图2 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 1 Ofweek 光电新闻网 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。 2.1 ADS7843 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2.7~5 V，参 考电压VREF 为1 V~+VCC，转换电压的输入范围为0~ VREF，最高转换速率为125 kHz。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 Ofweek 光电新闻网  2.2 ADS7843 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。 3 Ofweek 光电新闻网 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。 2.3 ADS7843 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； 4 Ofweek 光电新闻网 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