C8051F021和ADS7846的触摸屏系统设计.doc

C8051F021和ADS7846的触摸屏系统设计时间：2009-12-04 13:35:28 来源：电子元器件应用 作者：邓亚平，贾颢 西安理工大学22 ADS7846的主要功能和特点 ADS7846是BB公司生产的一种四线制触摸屏控制器。可广泛应用在电阻式触摸屏系统中。ADS7846的核心是一个具有采样和保持功能的12位逐次逼近式AD转换器，其转换速率可达125kHz且分辨率可编程为8位或12位。该器件不仅具有X、Y坐标测量功能，还具有电池电压、芯片温度、触摸压力和外模拟量4种测量功能，其工作方式可由控制字决定，片内的6选1模拟多路开关可根据微控制器送来的命令字来选择6个电压量之一(X+、Y+、Y-、VBAT、TEMP、AUX-IN)，并将其送入AD转换器转换，然后再通过SPI接口将转换值送入微控制器。此外，ADS7846还集成有触摸识别电路，当检测到有触摸时，该电路会在PENIRQ(笔中断)引脚输出一个低电平信号，并以该信号向微控制器提出测量触点坐标的中断请求。该芯片采用单电源供电，工作电压为22525 V，且内部自带+25 V的参考电压。23 C8051F021和ADS7846的硬件接口 基于C8051F021单片机和ADS7846触摸屏控制器的触摸屏控制系统的硬件接口电路如图2所示。 图2中。TX+、TX-、TY+、TY-为位置输入端，分别对应四线制电阻式触摸屏的四线制接口： BUSY为忙信号指示，可在数据转换时持续一个时钟周期的高电平状态，当TCS为高时，BUSY为高阻状态： TCS为片选输入，只有当TCS为低时，串行数据才可以从DIN读入； DIN为串行数据输入，在DCLK的上升沿读入数据； DOUT为串行数据输出，用于输出转换后的触摸点位置数据，12位工作方式下，其最大为4095，可在DCLK的下降沿输出数据，当TCS为高时，DOUT为高阻状态； DCLK为外部时钟输人引脚，其输入时钟信号的频率决定了电路的转换速度，其推荐占空比为4060； PENIRQ为笔中断引脚。工作时应通过10100 k电阻器上拉，当有触摸事件发生时，可向微控制器申请中断服务； VREF为AD参考电压输入； TCS、DCLK、 DIN、 BUSY、DOUT、PENIRQ分别接C8051F021的P10、P11、P12、P13、P14、PO3。另外，IN3、IN4为两个附属AD输入通道，本系统没有用到，使用时可将其接地。3 系统软件的设计与实现 ADS7846可通过片内模拟多路开关的切换，将X+/Y+端接VCC，将X-/Y-端接地，并将X+/Y+和X-/Y-以差分形式接到A/D转换器的输入端。这样，当点击触摸屏的不同位置时，输入到AD转换器中的电压就不相同，然后再经AD转换后，就可得到触点的输出值，该输出值与触点的位置成近似线性关系。ADS7846通过一般控制字来设置工作方式，其控制字如表1所列。 在表1中，S为数据传输起始标志位，该位必为“1”；A2A0用于通道选择；MODE用来选择AD转换精度： “1”选择8位， “0”选择12位；SERDFR选择参考电压的输入模式；PD1、PD0选择省电模式： “00”为省电模式，可在两次A/D转换之间掉电，且允许中断，而“01”同“00”相似，但不允许中断； “10”为保留； “11”为禁止省电模式。 ADS7846与C8051F021之间通过标准的SPI接口相连。并由C8051F021启动3次SPI传送来完成转换。第1次SPI传送由C8051F021向ADS7846发送控制字，含起始位、通道选择、812位模式选择、差分单端选择和掉电模式选