基于觸摸屏控制器動態(tài)簽名認證的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理
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測量觸摸壓力的原理與ITO(氧化銦)材料的自身特性有關(guān)。ITO導(dǎo)電膜的電導(dǎo)率公式為ρ=ρ0（1+3λ0/d)(d為導(dǎo)電膜的厚度)，即ITO電導(dǎo)率和ITO導(dǎo)電膜的厚度成反比。觸摸的壓力越大，接觸點的ITO導(dǎo)電膜就越薄，相應(yīng)的電導(dǎo)率就大、電阻越小。所以，觸摸壓力的測量實質(zhì)是測量接觸ITO導(dǎo)電膜的電阻值。
2 觸摸屏控制芯片ADS7846
ADS7846是 Burn-Brown公司生產(chǎn)的專門用于四線電阻觸摸屏數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部有一個多通道的模擬開關(guān)組成的測量電路網(wǎng)絡(luò)和12位的A/D轉(zhuǎn)換器。工作時，ADS7846根據(jù)數(shù)據(jù)輸入口DIN收到不同的命令字打開相應(yīng)的開關(guān)通道，并接受返回的模擬電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換得出對應(yīng)的數(shù)字量，再通過DOUT傳回單片機。表1是命令字每一位的具體含義。
S是開始標志位，只有S位為高時ADS7846才開始接收命令字。A0、A1、A2是通道選擇，根據(jù)測量的需要而改變，具體對應(yīng)的選擇如表2所列。 MODE選擇是8位還是12位的A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)實際要求在此選擇了12位的A/D轉(zhuǎn)換。SER/是工作方式選擇位。ADS7846有兩種工作方式：一種是單端輸入，一種是差分輸入。在需要進行壓力測量的時候，必須使用差分輸入的工作模式。PD1和PD0是用來控制內(nèi)部參考電壓和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的開關(guān)。
3 單片機AT89S51與ADS7846的數(shù)據(jù)通信
(1)AT89S51
AT89S51是Atmel公司新推出的89C51的升級產(chǎn)品，全面兼容89C51。與89C51相比，新增加了以下幾個主要功能：①可以通過數(shù)據(jù)下載線進行在線編程下載，使程序的寫入更加方便簡捷；②工作晶振可以達到33MHz，提高了運行速度；③新增了看門狗電路，提高了電路的抗干擾性。
(2)AT89S51與ADS7846的通信
AT89S51與ADS7846的通信主要通過單片機的I/O口與ADS7846的CLK、CS、DOUT、DIN、BUSY五個引腳進行。CLK是 ADS7846的工作脈沖，CS是ADS7846的片選信號，DOUT是數(shù)據(jù)輸出，DIN是數(shù)據(jù)輸入，BUSY是轉(zhuǎn)換判斷位。當系統(tǒng)工作時，單片機首先通過片選信號選中ADS7846，再通過DIN向ADS7846發(fā)送命令控制字數(shù)據(jù)，并通過CLK引腳配以相應(yīng)的時序脈沖。BUSY位被置位后，通過 DOUT數(shù)據(jù)輸出口獲取12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。
由于要求系統(tǒng)能采集包括X坐標、Y坐標和壓力在內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，所以，先送打開測量X通道的命令字，返回得到的數(shù)字值即為X坐標，再送打開測量Y通道的命令字，得到的值為Y坐標。再依次得到Z1、Z2的值，通過轉(zhuǎn)換公式
可計算出RTOUCH也就是壓力Z的值。其中RX是X軸電阻值大小，與觸摸屏的性能參數(shù)有關(guān)；是開始得到的X坐標值。
程序流程如圖4所示。
值得一提的是，Z1、Z2仍然是轉(zhuǎn)換后的12位A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，但通過轉(zhuǎn)換公式得到的Z值實際上是接觸點間兩層ITO氧化膜的電阻值大小。這樣就完成了在某一個時刻的三維信息采集。根據(jù)實際要求，利用定時器設(shè)定采樣時間為10ms，即1s采樣100個點。采集的數(shù)據(jù)通過USB接口送到PC機保存，以供后續(xù)匹配處理。同時，采集的數(shù)據(jù)可以通過液晶顯示屏顯示，以便書寫時觀察。
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