【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 S3C44B0X 引腳圖與嵌入式結(jié)構(gòu)圖 如圖 11所示， S3C44BOX擁 有 71個(gè)多功能 IO口， 其 分為 7組；每組端口都可以滿足不同的系統(tǒng)和設(shè)計(jì)需要，但在運(yùn)行程序前必須先對(duì)每一個(gè)用到的引腳功能進(jìn)行設(shè)置 ， 如果有些引腳的復(fù)用功能沒有被使用到 ， 就可以將該引腳設(shè)置成 IO口 [5]。 圖 11 S3C44B0X 微處理器引腳圖 S3C44B0X 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 S3C44B0X 微處理器的嵌入式結(jié)構(gòu)圖如圖 12所示。 圖 12 基于 S3C44B0X 嵌入式結(jié)構(gòu) 2 觸摸屏原理 觸摸屏簡(jiǎn)介 觸摸屏是一種附加在顯示器表面的透明介質(zhì) ， 通過使用者的手指觸摸該介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的操作定位，最終實(shí) 現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的查詢和輸入，從而大大簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的輸入方式，真正實(shí)現(xiàn)零距離操作 [6]。 觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成 ， 觸摸檢測(cè)部件主要完成檢測(cè)用戶觸摸位置并傳送給觸摸屏控制器的功能 ， 而觸摸屏控制器則完成觸摸信息的轉(zhuǎn)換以及接收處理器的控制命令并執(zhí)行的功能 [7]。當(dāng)用戶觸摸顯示器上的內(nèi)容時(shí)，實(shí)際上卻是觸摸到了觸摸屏控制器。它能將觸摸點(diǎn)轉(zhuǎn)換成觸 摸 點(diǎn)坐標(biāo)，再將觸 摸點(diǎn)坐標(biāo)傳送給微處理器。微處理器在接收到觸摸信息后就能作出相應(yīng)的畫面更新動(dòng)作。顯示器則用于顯示用戶數(shù)據(jù)和畫面等。 觸摸屏檢測(cè)部件簡(jiǎn)稱 為 觸摸屏，按其工作 原理 我們可以把它們分為 :電容感應(yīng)式、表面聲波式、電阻式和紅外線式等幾種。 它們 的特性比較表見表 21 所示。 LCD 顯示 基于 ARM 架構(gòu)的 32 位微處理器Samsung S3C44B0X 1MB 線性 Flash(BIOS) SMBSDRM (系統(tǒng)內(nèi)存 ) 16MB 非線性 Flash(硬盤 ) USB 接口 USBN9603 兩個(gè) RS232 串行通信接口 JTAG 調(diào)試端口 鍵盤輸入 TCP/IP 協(xié)議 CAN BUS 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 表 21 觸摸屏特性比較表 類別特性 紅外線式 觸摸屏 電阻式 觸摸屏 表面聲波 觸摸屏 電容式 觸摸屏 清晰度 一般 較好 很好 較差 透光率 100% 75% 92% 85% 分辨率 40*32 4096*4096 4096*4096 1024*1024 響應(yīng)速度 50— 300ms 10ms 10ms 15— 24ms 防刮擦 好 一般 非常好 一般 漂移 無 無 無 有 防塵 不能 擋住 透光部 不怕 不怕 不怕 壽命 紅外管壽命 大于 3500萬次 大于 5000萬次 大于 2020萬次 價(jià)格 低 中 高 中 由此可以看出電阻式觸摸屏 比 較便宜的價(jià)格， 良好的 的定位精度和穩(wěn)定性已經(jīng) 能夠滿足普通的使用要求，所以本設(shè)計(jì)使用的觸摸屏為電阻式。 電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu) 如圖 21所示，電阻式觸摸屏的屏體是一塊與顯示器表面非常貼合的多層復(fù)合薄膜，它的基層是一層玻璃或有機(jī)玻璃，表面與內(nèi)表面都涂了一層透明的導(dǎo)電層，上面再蓋一層經(jīng)過了硬化處理和光滑防刮的塑料層，為了絕緣，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小 (小于千分之一英寸 )的透明隔離點(diǎn)把它們隔開 [8]。 圖 21 電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)圖 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 如圖 21所示，當(dāng)你的手指或筆觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就會(huì)在觸摸點(diǎn)的位置有一個(gè)接觸，因?yàn)槠渲杏幸幻鎸?dǎo)電層 (頂層 )接通了 X 軸方向的 5V均勻電壓場(chǎng)，使得檢測(cè)層 (底層 )的電壓從零變?yōu)榉橇?，?dāng)控制器偵測(cè)到這個(gè)接通后，就會(huì)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與 5V作 對(duì)比即可得觸摸點(diǎn)的X 軸從坐標(biāo) (原點(diǎn)在在靠近接地點(diǎn)的那端 )[9]： Xi=Lx*Vi/V（即分壓原理） 同理得出 Y 軸的從坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原 理。 電阻式觸摸屏相關(guān)技術(shù) 電阻式觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常 貼合 的多層的復(fù)合薄膜，它 的 基層 是 一層玻璃或有機(jī)玻璃，表面 上 涂有一層透明導(dǎo)電層，上面再蓋一層塑料層 ，并將其進(jìn)行 硬化與光滑防刮處理，同時(shí)它的內(nèi)表面也涂有一層導(dǎo)電層 (ITO或鎳金 )。 電阻式觸摸屏兩層的導(dǎo)電層必須 要保持它的完整性 ，在每個(gè)工作面的兩條邊線上都要涂一條銀膠，一端加上 5V電壓，一端加上 0V電壓 ，這樣就能形成均勻連續(xù)的平行電壓分布在工作面的一個(gè)方向上。在偵測(cè)到有觸摸時(shí)，立刻對(duì)接觸點(diǎn)的模擬量電壓值進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換測(cè)量，根據(jù) 5V電壓下的等比公式就可以計(jì)算出觸摸點(diǎn)在這個(gè)方向上的位置。 透明的導(dǎo)電涂層材料 有 兩種： 1) ITO，氧化 銦 ，是 一種 弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到 1800 個(gè)埃 (埃 =10 米 )以下時(shí)就會(huì)突然變得透明，透光率達(dá)到 80%，但再薄下去后 它的 透光率反而會(huì) 變低 ， 當(dāng) 到 300 埃厚度時(shí)又會(huì)上升到 80%。但遺憾的是 ITO 在這個(gè)厚度下 韌性非常差 ，很容易產(chǎn)生 斷裂 。 ITO 是一種所有電阻式觸摸屏及電容式觸摸屏都會(huì)用到的主要透明導(dǎo)電材料，實(shí)際上電阻式觸摸屏及電容式觸摸屏的工作面就是 ITO涂層。 2) 鎳金涂層， 擁有 極好 的 延展性 ，因此 鎳金涂層材料 被作為 五線電阻 式觸摸屏的外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層由于會(huì)被頻繁觸摸，鎳金材料 良 好 的 延展性的能夠 有效 地延長(zhǎng) 其 使用壽命，但是它的成本 比較貴 ， 因此 只適合作為 觸摸屏的 透明導(dǎo)體，不適合作為觸摸屏的工作面 。 因?yàn)殒嚱鹜繉拥膶?dǎo)電性太好 了 ， 所以 不能 對(duì) 電阻進(jìn)行精密的測(cè)量，而且金屬 的 厚度 很難 做到非常均勻。 四線電阻式觸摸屏的基層大多 使用的 是有機(jī)玻璃，它不僅透光率低、易風(fēng)化和老化，因?yàn)橛袡C(jī)玻璃的剛性差， 所以 在安裝時(shí)存在 一定的 風(fēng)險(xiǎn)，而且安裝時(shí)還 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 不能捏邊上的銀膠，以免薄薄的 ITO 和相對(duì)厚實(shí)的銀膠 之間 會(huì)產(chǎn)生脫 落破裂 ，拉或壓觸摸屏 時(shí) 不可以用力，以免會(huì)拉斷 ITO 層。這就是有些四線電阻觸摸屏安裝后顯得不太平整的原因。 ITO 是一種無機(jī)物，有機(jī)玻璃是有機(jī)物，有機(jī)物和無機(jī)物無法良好地結(jié)合，只要時(shí)間一長(zhǎng)就容易剝落。如果能夠生產(chǎn)出曲面的玻璃板，玻璃是一種無機(jī)物，就能和 ITO 結(jié)合的非常好成為導(dǎo)電玻璃，這樣電阻觸摸屏的壽命就能夠得到大大的延長(zhǎng)。 不管是四線還是五線電阻觸摸屏，它們的工作環(huán)境都 與 外界完全隔離， 不管是 灰塵、水汽 還是 油污 都 不怕，你 能夠使 用任何物體觸摸它，它 能夠 用來寫字畫畫，比較適合辦公室 與 工業(yè)控制領(lǐng)域的人的使用。但電阻觸摸屏 有一個(gè) 共同 的 缺點(diǎn) ，那就 是不知道的人如果太用力 或使用銳器觸摸可能會(huì)劃傷整個(gè)觸摸屏從而導(dǎo)致報(bào)廢。不過，在限度之內(nèi)，劃傷只會(huì)傷到外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對(duì)于五線電阻 式 觸摸屏來說 并不會(huì)產(chǎn)生 影響，但對(duì)四線電阻觸摸屏來說卻是致命的。 觸摸屏工作原理 觸摸屏系統(tǒng)組成 觸摸屏系統(tǒng)的組成如圖 22 所示，他由 S3C44B0X 微處理器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)處理中心。利用 ADS7843 進(jìn)行觸摸屏信號(hào)轉(zhuǎn)換和液晶屏背光對(duì)比度控制電路連接處理器， A/D 部分負(fù)責(zé)將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供給處理器單元，由其進(jìn)行判斷、處理和顯示 ， DI/DO 部分負(fù)責(zé)將各種信號(hào)報(bào)警量采集進(jìn) 來，提供給處理器單元進(jìn)行判斷處理，并且輸出控制信號(hào)去控制相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作 ， 擴(kuò)展串口部分提供了兩個(gè)擴(kuò)展的 RS232/RS485 串行接口，可以使用此接口與現(xiàn)場(chǎng)的其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)，也可利用現(xiàn)場(chǎng)總線接口進(jìn)行通信，例如采用 Modbus、 Device協(xié)議通信 ， 顯示部分為一個(gè)觸摸液晶顯示屏，除了提供顯示功能以外，他還作為輸入設(shè)備，可替代常規(guī)鍵盤 [10]。 鹽城師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 22 觸摸屏系統(tǒng)的組成 觸摸屏控制器工作原理 現(xiàn)今被使用的觸摸屏控制器有多種，其主要功能 均是在微處理器的控制下對(duì)觸摸屏的兩個(gè)方向分時(shí)施加電壓，并將相應(yīng)的電壓信號(hào)傳送給自身的 A/D轉(zhuǎn)換器，在微處理 SPI口提供的同步時(shí)鐘作用下將數(shù)字信號(hào)讀入微處理器。 本系統(tǒng)中選用 BB(BurrBrown)公司生產(chǎn)的觸摸屏接口專用芯片 ADS7843。ADS7843是一種串行接口芯片，其中內(nèi)置了 l2位 A/D轉(zhuǎn)換和低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的。供電電壓為 — V，參考電壓為 1 V—+Vcc，轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0—Vref，最高轉(zhuǎn)換速率為 125 kHz。在 125kHz 吞吐速率和 750μW， 而在關(guān)閉模式下的功耗僅為 。由于具有低功耗和高速等特性，所以被廣泛應(yīng)用 ， ADS7843之所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制，是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電極電壓的切換，并能進(jìn)行快速 A/D轉(zhuǎn)換 [11]。 S A2 A1 A0 Mode ser/der PD1 PD0 圖 23 ADS7843 控制字 ADS7843的控制字如圖 23所示，其中 s為數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位，該位必須為1。 A2—A0為通道選擇位。 MODE用來選擇 A/D轉(zhuǎn)換的精度：“ 1”選擇 8 位，“ 0”選擇 l2 位。 SER/DFR用于選擇參考電壓的輸入模 式。 PD1和 PD0選擇省電模式：“ 00”為省電模式允許，在兩次 A/D轉(zhuǎn)換之間掉電，且中斷允許；“ 01”與“ 00”相同，只是不允許中斷；“ 10”為保留；“ 11”禁止省電模式。 為了完