基于C8051F021和ADS7846的觸摸屏系統設計
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2．2 ADS7846的主要功能和特點
ADS7846是BB公司生產的一種四線制觸摸屏控制器。可廣泛應用在電阻式觸摸屏系統中。ADS7846的核心是一個具有采樣和保持功能的12位逐次逼近式A／D轉換器，其轉換速率可達125kHz．且分辨率可編程為8位或12位。該器件不僅具有X、Y坐標測量功能，還具有電池電壓、芯片溫度、觸摸壓力和外模擬量4種測量功能，其工作方式可由控制字決定，片內的6選1模擬多路開關可根據微控制器送來的命令字來選擇6個電壓量之一(X+、Y+、Y-、VBAT、TEMP、AUX-IN)，并將其送入A／D轉換器轉換，然后再通過SPI接口將轉換值送入微控制器。此外，ADS7846還集成有觸摸識別電路，當檢測到有觸摸時，該電路會在PENIRQ(筆中斷)引腳輸出一個低電平信號，并以該信號向微控制器提出測量觸點坐標的中斷請求。該芯片采用單電源供電，工作電壓為2．2~5．25 V，且內部自帶+2．5 V的參考電壓。
2．3 C8051F021和ADS7846的硬件接口
基于C8051F021單片機和ADS7846觸摸屏控制器的觸摸屏控制系統的硬件接口電路如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/163440.htm
圖2中。TX+、TX-、TY+、TY-為位置輸入端，分別對應四線制電阻式觸摸屏的四線制接口：
BUSY為忙信號指示，可在數據轉換時持續一個時鐘周期的高電平狀態，當TCS為高時，BUSY為高阻狀態：
TCS為片選輸入，只有當TCS為低時，串行數據才可以從DIN讀入；
DIN為串行數據輸入，在DCLK的上升沿讀入數據；
DOUT為串行數據輸出，用于輸出轉換后的觸摸點位置數據，12位工作方式下，其最大為4095，可在DCLK的下降沿輸出數據，當TCS為高時，DOUT為高阻狀態；
DCLK為外部時鐘輸人引腳，其輸入時鐘信號的頻率決定了電路的轉換速度，其推薦占空比為40％～60％；
PENIRQ為筆中斷引腳。工作時應通過10～100 kΩ電阻器上拉，當有觸摸事件發生時，可向微控制器申請中斷服務；
VREF為A／D參考電壓輸入；
TCS、DCLK、 DIN、 BUSY、DOUT、PENIRQ分別接C8051F021的P1．0、P1．1、P1．2、P1．3、P1．4、PO．3。另外，IN3、IN4為兩個附屬A／D輸入通道，本系統沒有用到，使用時可將其接地。
3 系統軟件的設計與實現
ADS7846可通過片內模擬多路開關的切換，將X+/Y+端接VCC，將X-/Y-端接地，并將X+/Y+和X-/Y-以差分形式接到A/D轉換器的輸入端。這樣，當點擊觸摸屏的不同位置時，輸入到A／D轉換器中的電壓就不相同，然后再經A／D轉換后，就可得到觸點的輸出值，該輸出值與觸點的位置成近似線性關系。ADS7846通過一般控制字來設置工作方式，其控制字如表1所列。
在表1中，S為數據傳輸起始標志位，該位必為“1”；A2～A0用于通道選擇；MODE用來選擇A／D轉換精度： “1”選擇8位， “0”選擇12位；SER／DFR選擇參考電壓的輸入模式；PD1、PD0選擇省電模式： “00”為省電模式，可在兩次A/D轉換之間掉電，且允許中斷，而“01”同“00”相似，但不允許中斷； “10”為保留； “11”為禁止省電模式。
ADS7846與C8051F021之間通過標準的SPI接口相連。并由C8051F021啟動3次SPI傳送來完成轉換。第1次SPI傳送由C8051F021向ADS7846發送控制字，含起始位、通道選擇、8／12位模式選擇、差分／單端選擇和掉電模式選擇；后兩次SPI傳送則是C8051F021讀取A/D轉換后的結果數據，至此便完成了ADS7846和C8051F021之間的一次通信。其數據傳送時序如圖3所示。
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