【文章內(nèi)容簡介】 OFFOFF011+INMX,ONY+,ON100+INMX,ONY+,ON101+INMONOFF110+INOFFOFF111+INOFFOFF 表5 差分基準(zhǔn)模式輸入配置A2A1A0+REFREFYX+Y+Y POSITIONX POSITIONZ1 POSITIONZ2 POSITIONDRIVES ON001Y+Y+INMeasureY+,Y011Y+X+INMeasureMeasureY+,X100Y+X+INY+,X101X+X+INMeasureX+,XADS7846 的轉(zhuǎn)換時序如圖4 所示。一次完整的電極電壓切換和A/ D 轉(zhuǎn)換,需要ADS7846 和微處理器進行3 次串行數(shù)據(jù)傳送,每次傳送需要8 個時鐘周期。第一次傳送由微處理器向ADS7846 發(fā)送控制字,接下來的兩次傳送是微處理器從ADS7846 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果(最后4 位自動補0) 。由于串口支持雙向同時進行傳送,并且在一次讀數(shù)與下一次發(fā)控制字之間可以重疊,所以轉(zhuǎn)換速率可以提高到每次16 個時鐘周期[6]。圖25 ADS7846 的轉(zhuǎn)換時序 控制核心—STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快812倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；：STC12C5A60S2系列工作電壓：（5V單片機）STC12LE5A60S2系列工作電壓：（3V單片機）；：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz；；；（36/40/44個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過55Ma；7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)；9. 看門狗；（外部晶體12M以下時，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）；:，誤差為+/5%,，誤差為+/3%；：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/5%到+/10%以內(nèi)) 1用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘，常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：：11MHz～，：8MHz～12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準(zhǔn)； 兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器；14. 2個時鐘輸出口，；,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊， Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/( ), CCP1/ ()；16. PWM(2路）/PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路）：——也可用來當(dāng)2路D/A使用——也可用來再實現(xiàn)2個定時器——也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持)；, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S(每秒鐘25萬次)(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口；19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/()，TxD2/()；：40～+85℃(工業(yè)級) / 0～75℃(商業(yè)級)：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展I/O口, 還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口。圖26 　STCRC5A60S2 引腳圖 SPI接口SPI（Serial Peripheral Interface）是MOTOROLA公司提出的同步串行總線方式，是一種三線同步接口，三根信號線分別為時鐘線，數(shù)據(jù)輸入線和數(shù)據(jù)輸出線。SPI 接口信號的時序關(guān)系如圖27所示，SCK為時鐘信號，由主機發(fā)出；SI是主機輸出（從機輸入）信號，SI上的數(shù)據(jù)由主機在SCK下降沿發(fā)出，從機在SCK上升沿接收；SO是主機輸入（從機輸出）信號，SO上的數(shù)據(jù)由從機在SCK下降沿發(fā)出，主機在SCK上升沿接收；CE為片選信號。因SPI接口信號定義簡單，嵌入式應(yīng)用中的大部分芯片都采用了此接口，如溫度控制芯片，串行Flash 芯片等[8]。圖27 SPI接口信號的時序關(guān)系圖SPI接口可以用全雙工方式同時發(fā)送接收8位數(shù)據(jù), 它共用4條引腳. (本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機).(1)主器件輸出/從器件輸入線主器件輸出/從器件輸入線即在主器件中作為輸出線, 在從器件中作為輸入線(簡稱MOSI). 先送高位(MSB) 后送低位(LSB), 引腳可用RC4, 其作用是在一個方向傳送數(shù)據(jù).(2)主器件輸入/從器件輸出線主器件輸入/從器件輸出線即在主器件中作為輸入線, 在從器件中作為輸出線,引腳可用RC5,其作用也是在一個方向傳送數(shù)據(jù)(簡稱MISO),也是先送高位(MSB)后送低位(LSB).(3)同步串行時鐘線同步串行時鐘線即在主器件中作為輸出線,從器件中作為輸入線, 引腳可用RC3(簡稱SCK) . 在八個時鐘之內(nèi),主從器件之間完成一個字節(jié)信息的交換.(4)從機方式選擇線從機方式選擇線(簡稱SS),對于工作在從器件模式的單片機,SS輸入線用作選通信號輸入端,該引腳必須在傳送數(shù)據(jù)之前被設(shè)置為低電平, 并且在整個傳送數(shù)據(jù)過程中維持穩(wěn)定的低電平,對于工作在主器件模式的單片機, 口可與主機I/O 引腳連接、SS口、I/O口可用RC引腳.SPI總線上可掛接多種具有SPI外圍接口的器件,每個外圍接口的器件具有同步串行數(shù)據(jù)線及時鐘線,SCK、MISO、MOSI都是同名端相聯(lián),每個外圍接口的器件都有片選端CS.多數(shù)MCU不帶有專門的SPI控制器，因此，在使用具有SPI 接口的芯片時，必須根據(jù)硬件的連接關(guān)系編程實現(xiàn)對它們的控制。通常SPI實現(xiàn)方式有2種軟件方式和硬件方式，本文采用的是軟件編程方式實現(xiàn)，這里以SST25VF080B 為例。SST25VF080B 是SST 公司推出的8Mbit，8 位數(shù)據(jù)寬度的串行Flash 芯片。芯片共有8個引腳，其中VDD 和VSS 是電源和地；nWP 和nHOLD 是寫保護和保持引腳，不用時可接至高電平；nCE 為片選信號，低電平有效；SCK為數(shù)據(jù)時鐘；SI和SO分別是數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出[9]。MCU與SST25VF080B的連接關(guān)系如圖28所示，MCU的四個可編程IO引腳分別與SST25VF080B的nCE，SCK，SI，SO引腳相連，可編程的IO引腳模擬SPI接口的時序，在發(fā)送時，可調(diào)用函數(shù)void SPI_SEND_Byte(Byte c)，一次發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)；接收時，調(diào)用函數(shù)Byte SPI_READ_Byte(void)，一次接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，從SST25VF080B內(nèi)部讀取N字節(jié)數(shù)據(jù)的流程圖如圖29所示。 圖28 MCU 與SST25VF080B 的連接 調(diào)用發(fā)送函數(shù)，發(fā)送讀命令0X03調(diào)用發(fā)送函數(shù)，發(fā)送3字節(jié)FLASH地址調(diào)用接收函數(shù)，接收N字節(jié)的數(shù)據(jù)結(jié)束圖29讀取N 字節(jié)數(shù)據(jù)流程圖 本章小結(jié)本章介紹了觸摸屏系統(tǒng)的各個組成部分，詳細介紹了觸摸屏的分類，原理；介紹了觸摸屏控制器ADS7846的基本特性，工作方式；說明了1T單片機的特點和組成；解釋了SPI接口是如何實現(xiàn)的。第三章 基于觸摸屏控制器ADS7846 的觸點坐標(biāo)和壓力的測量與計算ADS7846是BB公司生產(chǎn)的一種四線式觸摸屏控制器，目前廣泛用于電阻式觸摸屏輸入系統(tǒng)中。ADS7846與其前代產(chǎn)品ADS7843相比，除了基本的X、Y坐標(biāo)測量功能外，還支持測量系統(tǒng)供電電池電壓、芯片溫度、觸摸壓力和外模擬量4個物理量。ADS7846的核心是一個具有采樣和保持功能的12位的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部的6選1模擬多路開關(guān)根據(jù)微控制器送來的命令字選擇6個電壓量：X＋、Y＋、Y－、VBAT(電池電壓)、TEMP(溫度)和AUXIN(外模擬量)之一送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，通過SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。ADS7846 還設(shè)置有觸摸識別電路，當(dāng)檢測到有觸摸時，該電路輸出一個低電平信號，稱為PENIRQ(筆中斷)，ADS7846以這個信號向微控制器提出測量觸點坐標(biāo)的中斷請求[7]。 使用ADS7846測量坐標(biāo)模擬量時，AD轉(zhuǎn)換器使用的參考電壓方式有單端和差動兩種。差動參考電壓方式也稱比率度量轉(zhuǎn)換方式，能消除內(nèi)部開關(guān)電阻帶來的轉(zhuǎn)換誤差，比用單端參考電壓方式測量誤差小，但功耗可能略大于單端方式。經(jīng)綜合考慮，在測量觸點坐標(biāo)時，采用差動參考電壓方式，但發(fā)現(xiàn)觸摸屏邊沿點對應(yīng)的測量值仍達不到0或滿量程(4096)，而且由于觸摸屏存在著個體差異，不同觸摸屏邊沿點的測量值一般是不同的。另外，在一個觸摸屏任一條水平或豎直線上等距離測量時，得到相鄰兩點測量值的差值是相同的，但對不同的觸摸屏采用相同的等距離測量時，這個差值是不同的。觸點位置與測量值之間的關(guān)系如圖31所示。在兩個觸摸屏上各選一條豎直直線，并進行等距離(盡可能相等)測量實驗，其結(jié)果列于表6 和表7。這里需指出，由于存在著手工操作誤差，觸點難以絕對地分布在一條豎直線上，故表中各測點的X 坐標(biāo)值也存在著一定的偏差。 英寸、分辨率為480x272 的真彩TFT 屏。根據(jù)前面對觸點坐標(biāo)實測結(jié)果的分析，觸點測量值轉(zhuǎn)換為液晶屏上對應(yīng)像素點坐標(biāo)應(yīng)該按照下面的公式標(biāo)定。 （31） （32）式中：(X, Y)為觸點測量值，(XMIN,YMIN)和(XMAX,YMAX)分別為觸摸屏上最小、最大坐標(biāo)點的測量值，(X1，Y1 )為觸點在液晶屏的像素點坐標(biāo)。表6 觸摸屏1在一條豎直線上等距離測量坐標(biāo)值X坐標(biāo)測量值230524002307230423082305230823072400230724002306230923092307Y坐標(biāo)測量值298543782102112661502174219852227246127042949319634353671表7 觸摸屏2在一條豎直線上等距離測量