【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)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(jìn)行3 次串行數(shù)據(jù)傳送,每次傳送需要8 個(gè)時(shí)鐘周期。第一次傳送由微處理器向ADS7846 發(fā)送控制字,接下來(lái)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(dòng)補(bǔ)0) 。由于串口支持雙向同時(shí)進(jìn)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(gè)時(shí)鐘周期[6]。圖25 ADS7846 的轉(zhuǎn)換時(shí)序 控制核心—STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，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(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)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(jī)）STC12LE5A60S2系列工作電壓：（3V單片機(jī)）；：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz；；；（36/40/44個(gè)），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(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開(kāi)漏，每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò)55Ma；7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器 可通過(guò)串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；(STC12C5A62S2/AD/PWM無(wú)內(nèi)部EEPROM)；9. 看門狗；（外部晶體12M以下時(shí)，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(shí)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(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)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(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)； 兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，但有獨(dú)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(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器；14. 2個(gè)時(shí)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(jì)數(shù)器陣列,2路）：——也可用來(lái)當(dāng)2路D/A使用——也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器——也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)；, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬(wàn)次)(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)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(jí)) / 0～75℃(商業(yè)級(jí))：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展I/O口, 還可用A/D做按鍵掃描來(lái)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(hào)線分別為時(shí)鐘線，數(shù)據(jù)輸入線和數(shù)據(jù)輸出線。SPI 接口信號(hào)的時(shí)序關(guān)系如圖27所示，SCK為時(shí)鐘信號(hào)，由主機(jī)發(fā)出；SI是主機(jī)輸出（從機(jī)輸入）信號(hào)，SI上的數(shù)據(jù)由主機(jī)在SCK下降沿發(fā)出，從機(jī)在SCK上升沿接收；SO是主機(jī)輸入（從機(jī)輸出）信號(hào)，SO上的數(shù)據(jù)由從機(jī)在SCK下降沿發(fā)出，主機(jī)在SCK上升沿接收；CE為片選信號(hào)。因SPI接口信號(hào)定義簡(jiǎn)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(hào)的時(shí)序關(guān)系圖SPI接口可以用全雙工方式同時(shí)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(jī)).(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(jiǎn)稱MOSI). 先送高位(MSB) 后送低位(LSB), 引腳可用RC4, 其作用是在一個(gè)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(gè)方向傳送數(shù)據(jù)(簡(jiǎn)稱MISO),也是先送高位(MSB)后送低位(LSB).(3)同步串行時(shí)鐘線同步串行時(shí)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(jiǎn)稱SCK) . 在八個(gè)時(shí)鐘之內(nèi),主從器件之間完成一個(gè)字節(jié)信息的交換.(4)從機(jī)方式選擇線從機(jī)方式選擇線(簡(jiǎn)稱SS),對(duì)于工作在從器件模式的單片機(jī),SS輸入線用作選通信號(hào)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(gè)傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中維持穩(wěn)定的低電平,對(duì)于工作在主器件模式的單片機(jī), 口可與主機(jī)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(gè)外圍接口的器件具有同步串行數(shù)據(jù)線及時(shí)鐘線,SCK、MISO、MOSI都是同名端相聯(lián),每個(gè)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(shí)，必須根據(jù)硬件的連接關(guān)系編程實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的控制。通常SPI實(shí)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(shí)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(gè)引腳，其中VDD 和VSS 是電源和地；nWP 和nHOLD 是寫保護(hù)和保持引腳，不用時(shí)可接至高電平；nCE 為片選信號(hào)，低電平有效；SCK為數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)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(shí)序，在發(fā)送時(shí)，可調(diào)用函數(shù)void SPI_SEND_Byte(Byte c)，一次發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；接收時(shí)，調(diào)用函數(shù)Byte SPI_READ_Byte(void)，一次接收一個(gè)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(gè)組成部分，詳細(xì)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(shuō)明了1T單片機(jī)的特點(diǎn)和組成；解釋了SPI接口是如何實(shí)現(xiàn)的。第三章 基于觸摸屏控制器ADS7846 的觸點(diǎn)坐標(biāo)和壓力的測(cè)量與計(jì)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(cè)量功能外，還支持測(cè)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(gè)物理量。ADS7846的核心是一個(gè)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(kāi)關(guān)根據(jù)微控制器送來(lái)的命令字選擇6個(gè)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(guò)SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。ADS7846 還設(shè)置有觸摸識(shí)別電路，當(dāng)檢測(cè)到有觸摸時(shí)，該電路輸出一個(gè)低電平信號(hào)，稱為PENIRQ(筆中斷)，ADS7846以這個(gè)信號(hào)向微控制器提出測(cè)量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)求[7]。 使用ADS7846測(cè)量坐標(biāo)模擬量時(shí)，AD轉(zhuǎn)換器使用的參考電壓方式有單端和差動(dòng)兩種。差動(dòng)參考電壓方式也稱比率度量轉(zhuǎn)換方式，能消除內(nèi)部開(kāi)關(guān)電阻帶來(lái)的轉(zhuǎn)換誤差，比用單端參考電壓方式測(cè)量誤差小，但功耗可能略大于單端方式。經(jīng)綜合考慮，在測(cè)量觸點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，采用差動(dòng)參考電壓方式，但發(fā)現(xiàn)觸摸屏邊沿點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值仍達(dá)不到0或滿量程(4096)，而且由于觸摸屏存在著個(gè)體差異，不同觸摸屏邊沿點(diǎn)的測(cè)量值一般是不同的。另外，在一個(gè)觸摸屏任一條水平或豎直線上等距離測(cè)量時(shí)，得到相鄰兩點(diǎn)測(cè)量值的差值是相同的，但對(duì)不同的觸摸屏采用相同的等距離測(cè)量時(shí)，這個(gè)差值是不同的。觸點(diǎn)位置與測(cè)量值之間的關(guān)系如圖31所示。在兩個(gè)觸摸屏上各選一條豎直直線，并進(jìn)行等距離(盡可能相等)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)難以絕對(duì)地分布在一條豎直線上，故表中各測(cè)點(diǎn)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(duì)觸點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果的分析，觸點(diǎn)測(cè)量值轉(zhuǎn)換為液晶屏上對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)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(diǎn)測(cè)量值，(XMIN,YMIN)和(XMAX,YMAX)分別為觸摸屏上最小、最大坐標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量值，(X1，Y1 )為觸點(diǎn)在液晶屏的像素點(diǎn)坐標(biāo)。表6 觸摸屏1在一條豎直線上等距離測(cè)量坐標(biāo)值X坐標(biāo)測(cè)量值230524002307230423082305230823072400230724002306230923092307Y坐標(biāo)測(cè)量值298543782102112661502174219852227246127042949319634353671表7 觸摸屏2在一條豎直線上等距離測(cè)量