詳解四線電阻觸摸屏的工作原理
簡要介紹觸摸屏的結構及工作原理,并以Burr-Brown公司的觸摸屏控制芯片ADS7843為例,介紹觸摸屏應用的典型電路和操作。由于ADS7843內置12位A/D,理論上觸摸屏的輸入坐標識別精度為有效長寬的1/4096。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/227875.htm1 觸摸屏的基本原理
典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成,如圖1所示:
兩層透明的阻性導體層、兩層導體之間的隔離層、電極。阻性導體層選用阻性材料,如銦錫氧化物(ITO)涂在襯底上構成,上層襯底用塑料,下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料,如聚脂薄膜。電極選用導電性能極好的材料(如銀粉墨)構成,其導電性能大約為ITO的1000倍。
觸摸屏工作時,上下導體層相當于電阻網絡,如圖2所示。
當某一層電極加上電壓時,會在該網絡上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點接觸,則在電極未加電壓的另一層可以測得接觸點處的電壓,從而知道接觸點處的坐標。比如,在頂層的電極(X+,X-)上加上電壓,則在頂層導體層上形成電壓梯度,當有外力使得上下兩層在某一點接觸,在底層就可以測得接觸點處的電壓,再根據(jù)該電壓與電極(X+)之間的距離關系,知道該處的X坐標。然后,將電壓切換到底層電極(Y+,Y-)上,并在頂層測量接觸點處的電壓,從而知道Y坐標。
2 觸摸屏的控制實現(xiàn)
現(xiàn)在很多PDA應用中,將觸摸屏作為一個輸入設備,對觸摸屏的控制也有專門的芯片。很顯然,觸摸屏的控制芯片要完成兩件事情:其一,是完成電極電壓的切換;其二,是采集接觸點處的電壓值(即A/D)。本文以BB(Burr-Brown)公司生產的芯片ADS7843為例,介紹觸摸屏控制的實現(xiàn)。
2.1 ADS7843的基本特性與典型應用
ADS7843是一個內置12位模數(shù)轉換、低導通電阻模擬開關的串行接口芯片。供電電壓2.7~5 V,參考電壓VREF為1 V~+VCC,轉換電壓的輸入范圍為0~ VREF,最高轉換速率為125 kHz。ADS7843的引腳配置如圖3所示。
表1為引腳功能說明,圖4為典型應用。
2.2 ADS7843的內部結構及參考電壓模式選擇
ADS7843之所以能實現(xiàn)對觸摸屏的控制,是因為其內部結構很容易實現(xiàn)電極電壓的切換,并能進行快速A/D轉換。
圖5所示為其內部結構,A2~A0和SER/為控制寄存器中的控制位,用來進行開關切換和參考電壓的選擇。
ADS7843支持兩種參考電壓輸入模式:一種是參考電壓固定為VREF,另一種采取差動模式,參考電壓來自驅動電極。這兩種模式分別如圖6(a)、(b)所示。
采用圖6(b)的差動模式可以消除開關導通壓降帶來的影響。表2和表3為兩種參考電壓輸入模式所對應的內部開關狀況。
2.3 ADS7843的控制字及數(shù)據(jù)傳輸格式
ADS7843的控制字如表4所列,其中S為數(shù)據(jù)傳輸起始標志位,該位必為"1"。A2~A0進行信道選擇(見表2和3)。MODE用來選擇A/D轉換的精度,"1"選擇8位,"0"選擇12位。SER/選擇參考電壓的輸入模式(見表2和3)。PD1、PD0選擇省電模式:"00"省電模式允許,在兩次A/D轉換之間掉電,且中斷允許;"01"同"00",只是不允許中斷;"10"保留;"11"禁止省電模式。
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