基于单片机的液晶显示触摸屏控制设计

2. 2 ADS7846 控制器

ADS7846 是Burr2Brown 公司的一款触摸屏专用控制器，其内部结构如图2 所示。

图2 ADS7846 内部结构图。

ADS7846 内部由一个多路选择器和一个12位的A/ D 转换器构成，根据串行控制口的控制字控制多路选择开关的工作状态，控制工作面的工作电压，并把相应电极上的触点坐标位置对应的工作电压送到A/ D 转换器，变成数字量通过串行口再传递给CPU ,经过计算得到触点的X 、Y 方向的坐标，确定触点位置，程序根据触点坐标位置显示的信息执行相应的功能。

则P 点的二进制输出代码为：

其中：V ref_full为加在ADS7846 内部A/ D 转换器上的参考电压。

ADS7846 控制字见表1 所示，S 为数据传输的起始标志位，改为必须为1;A2、A1、A0 用于通道选择控制，坐标与通道选择之间的关系见表2 所示。MODE用于控制A/ D转换的精度, 1选择8位, 0选择12 位。SER/ DFR 选择输入参考电压模式, 1为单端模式, 0为差分模式。PD1、PD0选择省电模式：00为省电模式允许，在两次A/ D转换之间掉电，且中断允许;01与00相似，但不允许中断;10保留;11禁止省电模式。

表1 ADS7846 的控制字

表2 ADS7846 的坐标与通道选择之间的关系

ADS7846 与MCU 之间通过标准的SPI 接口相连接，如图3 所示。当检测到有触摸动作时，ADS7846 的笔中断请求端( PENIRQ) 输出一个低电平信号向MCU 发出测量触点坐标的中断请求。MCU 通过SPI 接口，选中ADS7846 ,发出坐标测量控制字，然后读取ADS7846A/ D 转换结果数据，经过两次控制即可分别得到触点位置的X 、Y 坐标。ADS7846 工作时序如图4 所示。

图3 ADS7846 与MCU 之间SPI 接口。

图4 ADS7846 与MCU 通信时序。

3 触点坐标与液晶显示屏控制功能对应定位的确定

本例中ADS7846 采用差动参考电压方式，以减小测量误差，由于触摸屏存在着个体差异，不同触摸屏边沿的测量值不同，测量值达不到0 或者满量程(4096) ,而液晶显示屏具有较为准确的定位数值，很难实现触摸屏与液晶显示屏的点与点一一对应，给编程调试带来很大麻烦，只能实现触摸屏与液晶显示屏之间的区域对应，不影响液晶显示屏的显示功能和触摸屏的控制功能。

触摸屏控制器ADS7846 通过SPI 接口连接到微控制器A T89S51 上。当发生触摸时， 由ADS7846 向A T89S51 提出中断请求， 接着A T89S51 就会响应该中断请求，通过SPI 读取ADS7846 的转换结果，得到触摸点的坐标。图5为中断服务子程序与ADS7846 测量子程序流程图。

图5 中断服务子程序与ADS7846 测量子程序流程图。

为了有效地找到触摸屏触摸点与点阵式液晶显示屏对应区域坐标范围，按照液晶显示屏的显示功能区域的点阵坐标，按照液晶屏上显示的控制信息字符格式，合理选择水平线和竖直线，按照液晶显示和触摸屏控制功能区域进行触摸点数值测量，找到与液晶显示屏对应的触摸屏控制区域的触摸点数值范围。根据触摸屏触摸点坐标实测数据分析可以得到对应的液晶屏上像素点坐标。

液晶屏像素点坐标与触摸屏触摸点实测数值之间的关系可以表示为：

式中： X 、Y 为触点测量值; ( Xmin , Ymin ) 和( Xmax ,Xmax ) 分别为触摸屏上的最大值和最小值坐标触点测量; ( X1 , Y1 ) 为触点在液晶屏上的像素坐标，表3 、表4 中数据为实测数据。

表3 实测竖直直线上等距离测量坐标值

表4 实测水平直线上等距离测量坐标值

值得注意的是，经测量触摸屏X 方向的转换值为从大到小， Y 方向的转换值为从小到大，坐标值在一定范围内基本是成线性变化的。但是在触摸屏的边缘地带X 方向输出电阻和Y 方向输出电阻的变化较大，是非线性关系，因此为了比较准确地标定触摸屏坐标，在大范围内采用线性变化的规律，而在边缘地带需采用查表的方式。