單片機的液晶顯示觸摸屏控制系統的工作方案介紹

在分析液晶觸摸屏的工作原理基礎上，分析觸摸屏專用控制器ADS7846 的工作原理與控制方式。通過ADS7846 與MCU 的SPI 接口，給出AT89S51 的測量子程序流程圖，提出觸摸屏觸點坐標的獲得方法與液晶屏顯示實現同步的算法，以提高設計觸摸屏與液晶屏的效率，滿足控制精度。

1 引 言

嵌入式觸摸屏裝置是人機交互設備，一般將觸摸屏安裝在液晶顯示屏上面，利用微處理器對觸摸屏與液晶顯示屏進行控制，實現觸摸屏對液晶顯示屏的控制，方便、直觀，取代了傳統的鍵盤輸入，成為嵌入式計算機系統的輸入設備，廣泛應用于電子產品與工業控制中。由于觸摸屏邊緣電阻不均勻，不易找到變化規律，難于實現觸摸屏坐標與點陣式液晶顯示屏相互對應，會出現觸摸點與液晶顯示屏顯示信息錯位，造成觸摸控制信息不靈敏。本文基于AT89C51 單片機和ADS7846芯片，輔以點陣式液晶顯示屏，進行嵌入式觸摸屏輸入與顯示系統的軟硬件設計，實現觸點測量與液晶屏上像素相對應，實現預期的控制功能，提高觸摸控制的靈敏度。

2 液晶顯示觸摸屏的硬件設計

液晶觸摸屏包含圖形液晶顯示模塊和附著在顯示屏上的觸摸屏兩部分，借助于觸摸屏控制器ADS7846 與微處理器A T89S51 實現軟硬件接口，通過檢測用戶在觸摸屏上的觸摸位置，實現顯示與控制功能。

2. 1 觸摸屏的工作原理

觸摸屏從工作原理上可以分為電阻式、電容式、紅外線式、聲表面波式、矢量壓力傳感器式等多種形式，本文采用目前使用最為普遍的四線電阻式觸摸屏。

電阻式觸摸屏由4 層透明的復合薄膜組成，底層是玻璃或有機玻璃構成的基層，頂層則是經過硬化處理的光滑防刮塑料層，底層、頂層內表面間為兩層銦錫氧化物( ITO) 透明導電層，形成觸摸屏的兩個工作面，在每個工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱為該工作面的一對電極，若在一個工作面的電極對上施加電壓，則在該工作面上就會形成均勻連續的平行電壓分布。當在X 方向的電極對上施加一確定的電壓，而Y 方向電極對上不加電壓時，在X 平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+ (或Y - ) 電極上反映出來，通過測量Y+ 電極對地的電壓大小，經過A/ D 轉換便可得知觸點的X 坐標值。同理，當在Y 電極對上加電壓，而X 電極對上不加電壓時，通過測量X +電極的電壓，經過A/ D 轉換便可得知觸點的Y坐標。電阻式觸摸屏有四線和五線兩種，四線式觸摸屏的測量過程工作原理如圖1 所示。

圖1 四線電阻式觸摸屏測量原理

觸摸點P 處測量結果計算如下：

2. 2 ADS7846 控制器

ADS7846 是Burr2Brown 公司的一款觸摸屏專用控制器，其內部結構如圖2 所示。

圖2 ADS7846 內部結構圖。

ADS7846 內部由一個多路選擇器和一個12位的A/ D 轉換器構成，根據串行控制口的控制字控制多路選擇開關的工作狀態，控制工作面的工作電壓，并把相應電極上的觸點坐標位置對應的工作電壓送到A/ D 轉換器，變成數字量通過串行口再傳遞給CPU ,經過計算得到觸點的X 、Y 方向的坐標，確定觸點位置，程序根據觸點坐標位置顯示的信息執行相應的功能。

則P 點的二進制輸出代碼為：

其中：V ref_full為加在ADS7846 內部A/ D 轉換器上的參考電壓。