基于单片机的触摸屏控制器的设计与实现

基于单片机的触摸屏控制器的设计与实现

摘要：由于触摸屏的轻便、方便灵活、占用时间少等优点，其被广泛用于各种消费类电子产品中，渐渐的取代了键盘作为为嵌入式的系统的输入设备。本文首先对单片机和触摸屏做简单的介绍，然后介绍触摸屏的类型及其工作原理，最后通过使用ADS7843模块设计基于单片机的触摸屏控制器系统。

关键词：单片机触摸屏

一、绪论

(1)触摸屏介绍

触摸屏亦称触控屏，是一种可通过简单的触摸来获取输入输出信号的液晶显示装置。控制器通过触摸屏输入的信号来控制相应的外设，其已成为目前最方便、简单、自然的人机交互方式。触摸屏作为一种个性化的输入输出设备，使得人们极易使用计算机，促进了其在电子行业的极大发展。

触摸屏有三个特征：其一是透明，其直接影响触摸屏的视觉效果。其二是绝对坐标系统，触摸屏物理上必须满足具有一套独立完整的坐标定位系统。其三是检测触摸和定位。

(2)单片机简介

单片机是一种嵌入式微控制器，其将中央处理器CPU、存储器（RAM\ROM）、中断控制系统、定时器、脉宽调制器、A/D、D/A、看门狗、串行口等各种功能的外设集成在一个芯片上。

二、触摸屏类型和工作原理

(1)触摸屏类型

按照触摸屏的特点和传输信息的介质，大致可分为四大种类型：电阻式触摸屏、红外线式触摸屏、电容式触摸屏以及表面声波式触摸屏。各类触摸屏都有其各自的特点和适用场合，要很好的使用哪种触摸屏，必须弄清楚每一类触摸屏的工作原理和特点。其中电阻式触摸屏和电容式触摸屏是比较常用的两种触摸屏类型。

(2)电阻式触摸屏工作原理

电阻式触摸屏是利用压力感应来控制的。电阻式触摸屏最主要的部分是一块电阻薄膜屏，其与显示器表面非常配合。其工作原理是当我们用手指或其他东西触摸屏幕时，内外两层导电层在触摸点位置就发生了接触，进而引起了电阻的变

化，在X和Y两个方向上产生信号，然后把信号传给触摸屏控制器。控制器通过传感器检测到这一接触并根据其信号计算出绝对坐标位置，最后模拟鼠标的方式进行控制。

(3)电容式触摸屏工作原理

电容式触摸屏是利用人体的电流感应来控制的。其工作原理是当我们用手指触摸到屏上时，人和触摸屏表面就形成了一个耦合电容，于是一部分很小的电流就从触摸屏流进了手指。该电流是分别分从触摸屏的四个角上的电极中流出的，并且从这四个电极流出的电流与手指到四角的距离成正比，控制器然后通过对这四个电流的精确计算，进而得出了触摸点的位置。

三、基于单片机的触摸屏控制器系统设计

（1）总体结构设计

本系统主要是基于单片机AT89C2051设计四线电阻式触摸屏的软硬件控制系统。本系统整体的设计方案是通过4线电阻触摸屏转换接口芯片ADS7843接受触摸屏上得到的信号，然后把该信息传递给单片机AT89 C2051，单片机根据信息做出相应的控制。单片机通过把相应的信息发送到ADS7843，进而控制相应的触摸屏显示。我们这里为了检测相关的信息是否正确，通过串口把单片机和计算机连在一起。

（1）硬件设计

该系统为了实现与上位机通讯，我们必须进行电平转换，用的是MAX232芯片，其中的ADS7843实现对触摸屏的控制，还包括了51单片机的最小系统，即：复位电路，时钟产生电路等。

通过对其内部结构的分析可知控制信号通过三极管来驱动四线电阻式从触摸屏。其工作时序如下：

1.检测是否有触摸，具体为：

①YCT+为1，YCT-为0，三极管V2、V3为断开状态。

②XCT+为0，XCT-为1，三极管V1、V4为开通状态。

③启动单片机A/D，读取ADC的电压值，若大于阀值，则有有触摸。

2.读取X坐标

①YCT+为1，YCT-为0，三极管V2、V3为断开状态。

②XCT+为0，XCT-为1，三极管V1、V4为开通状态。

③启动单片机A/D，读取ADC的电压值做为X坐标值。

3.读取Y坐标

①XCT+为1，XCT-为0，三极管V1、V4为断开状态。

②YCT+为0，YCT-为1，三极管V2、V3为开通状态。

③启动单片机A/D，读取ADC的电压值做为Y坐标值。

（2）软件设计

通过对硬件电路的详细设计，我们知道我们关键的是需要根据ADS7843芯片的控制时序获得X、Y的坐标，然后把坐标信息通过RS232串口发送到计算机上。

四、总结

传统的触摸屏控制器存在高成本、低可控性等问题，本系统采用ADS7843触摸屏控制模块，通过单片机软件编程进行控制，并通过RS232串行通信把数据信息传递到计算机上。通过设计和调试，该系统灵敏度高，精度高、结构简单、体积小、可控性强且设计成本低等特点，具有很好的市场应用价值。

参考文献：

[1]郑建彬.基于ADS7846动态签名认证的数据采集和预处理[J]. 单片机与嵌入式应用, 2004, (11)

[2]王晖.基于触摸屏控制器ADS7846的触点坐标和压力的测量与计算[J]. 电子设计与应用,2003, (9)

[3]李广第.单片机基础. 北京航天航空大学出版社2010.

[4]胡冰，吴升艳. ADS7843触摸屏控制器[J]. 国外电子元器件, 2002.