基于C8051F021和ADS7846的觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．2 ADS7846的主要功能和特點(diǎn)
ADS7846是BB公司生產(chǎn)的一種四線制觸摸屏控制器?？蓮V泛應(yīng)用在電阻式觸摸屏系統(tǒng)中。ADS7846的核心是一個(gè)具有采樣和保持功能的12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速率可達(dá)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(biāo)測(cè)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(cè)量功能，其工作方式可由控制字決定，片內(nèi)的6選1模擬多路開關(guān)可根據(jù)微控制器送來(lái)的命令字來(lái)選擇6個(gè)電壓量之一(X+、Y+、Y-、VBAT、TEMP、AUX-IN)，并將其送入A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，然后再通過SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。此外，ADS7846還集成有觸摸識(shí)別電路，當(dāng)檢測(cè)到有觸摸時(shí)，該電路會(huì)在PENIRQ(筆中斷)引腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)，并以該信號(hào)向微控制器提出測(cè)量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)求。該芯片采用單電源供電，工作電壓為2．2~5．25 V，且內(nèi)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(jī)和ADS7846觸摸屏控制器的觸摸屏控制系統(tǒng)的硬件接口電路如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163440.htm
圖2中。TX+、TX-、TY+、TY-為位置輸入端，分別對(duì)應(yīng)四線制電阻式觸摸屏的四線制接口：
BUSY為忙信號(hào)指示，可在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期的高電平狀態(tài)，當(dāng)TCS為高時(shí)，BUSY為高阻狀態(tài)：
TCS為片選輸入，只有當(dāng)TCS為低時(shí)，串行數(shù)據(jù)才可以從DIN讀入；
DIN為串行數(shù)據(jù)輸入，在DCLK的上升沿讀入數(shù)據(jù)；
DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出，用于輸出轉(zhuǎn)換后的觸摸點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，12位工作方式下，其最大為4095，可在DCLK的下降沿輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)TCS為高時(shí)，DOUT為高阻狀態(tài)；
DCLK為外部時(shí)鐘輸人引腳，其輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定了電路的轉(zhuǎn)換速度，其推薦占空比為40％～60％；
PENIRQ為筆中斷引腳。工作時(shí)應(yīng)通過10～100 kΩ電阻器上拉，當(dāng)有觸摸事件發(fā)生時(shí)，可向微控制器申請(qǐng)中斷服務(wù)；
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(gè)附屬A／D輸入通道，本系統(tǒng)沒有用到，使用時(shí)可將其接地。
3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
ADS7846可通過片內(nèi)模擬多路開關(guān)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(zhuǎn)換器的輸入端。這樣，當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏的不同位置時(shí)，輸入到A／D轉(zhuǎn)換器中的電壓就不相同，然后再經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，就可得到觸點(diǎn)的輸出值，該輸出值與觸點(diǎn)的位置成近似線性關(guān)系。ADS7846通過一般控制字來(lái)設(shè)置工作方式，其控制字如表1所列。
在表1中，S為數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位，該位必為“1”；A2～A0用于通道選擇；MODE用來(lái)選擇A／D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)的SPI接口相連。并由C8051F021啟動(dòng)3次SPI傳送來(lái)完成轉(zhuǎn)換。第1次SPI傳送由C8051F021向ADS7846發(fā)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(zhuǎn)換后的結(jié)果數(shù)據(jù)，至此便完成了ADS7846和C8051F021之間的一次通信。其數(shù)據(jù)傳送時(shí)序如圖3所示。
評(píng)論