很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這些觸摸屏等效于將物理位置轉換為代表X、Y坐標的電壓值的傳感器。通常有4線、5線、7線和8線觸摸屏來實現(xiàn)，本文詳細介紹了SAR結構、四種觸摸屏的組成結構和實現(xiàn)原理，以及檢測觸摸的方法。
電阻式觸摸屏是一種傳感器，它將矩形區(qū)域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉換為代表X坐標和Y坐標的電壓。很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這種屏幕可以用四線、五線、七線或八線來產生屏幕偏置電壓，同時讀回觸摸點的電壓。
過去，為了將電阻式觸摸屏上的觸摸點坐標讀入微控制器，需要使用一個專用的觸摸屏控制器芯片，或者利用一個復雜的外部開關網絡來連接微控制器的片上模數轉換器(ADC)。夏普公司的LH75400/01/10/11系列和LH7A404等微控制器都帶有一個內含觸摸屏偏置電路的片上ADC，該ADC采用了一種逐次逼近寄存器(SAR)類型的轉換器。采用這些控制器可以實現(xiàn)在觸摸屏傳感器和微控制器之間進行直接接口，無需CPU介入的情況下控制所有的觸摸屏偏置電壓，并記錄全部測量結果。本文將詳細介紹四線、五線、七線和八線觸摸屏的結構和實現(xiàn)原理。
SAR結構
SAR的實現(xiàn)方法很多，但它的基本結構很簡單，參見圖1。該結構將模擬輸入電壓(VIN)保存在一個跟蹤/保持器中，N位寄存器被設置為中間值(即100...0，其中最高位被設置為1)，以執(zhí)行二進制查找算法。因此，數模轉換器(DAC)的輸出(VDAC)為VREF的二分之一，這里VREF為ADC的參考電壓。之后，再執(zhí)行一個比較操作，以決定VIN小于還是大于VDAC：
如果VIN小于VDAC，比較器輸出邏輯低，N位寄存器的最高位清0。
2. 如果VIN大于VDAC，比較器輸出邏輯高(或1)，N位寄存器的最高位保持為1。
其后，SAR的控制邏輯移動到下一位，將該位強制置為高，再執(zhí)行下一次比較。SAR控制邏輯將重復上述順序操作，直到最后一位。當轉換完成時，寄存器中就得到了一個N位數據字。
圖2顯示了一個4位轉換過程的例子，圖中Y軸和粗線表示DAC的輸出電壓。在本例中：
1. 第一次比較顯示VIN小于VDAC，因此位[3]被置0。隨后DAC被設置為0b0100并執(zhí)行第二次比較。
2. 在第二次比較中，VIN大于VDAC，因此位[2]保持為1。隨后，DAC被設置為0b0110并執(zhí)行第三次比較。
3. 在第三次比較中，位[1]被置0。DAC隨后被設置為0b0101，并執(zhí)行最后一次比較。
4. 在最后一次比較中，由于VIN大于VDAC，位[0]保持為1。
觸摸屏原理
觸摸屏包含上下疊合的兩個透明層，四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成，五線和七線觸摸屏由一個阻性層和一個導電層組成，通常還要用一種彈性材料來將兩層隔開。當觸摸屏表面受到的壓力(如通過筆尖或手指進行按壓)足夠大時，頂層與底層之間會產生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產生代表X坐標和Y坐標的電壓。如圖3所示，分壓器是通過將兩個電阻進行串聯(lián)來實現(xiàn)的。上面的電阻(R1)連接正參考電壓(VREF)，下面的電阻(R2)接地。兩個電阻連接點處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。
為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標，需要對一個阻性層進行偏置：將它的一邊接VREF，另一邊接地。同時，將未偏置的那一層連接到一個ADC的高阻抗輸入端。當觸摸屏上的壓力足夠大，使兩層之間發(fā)生接觸時，電阻性表面被分隔為兩個電阻。它們的阻值與觸摸點到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點與接地邊之間的電阻相當于分壓器中下面的那個電阻。因此，在未偏置層上測得的電壓與觸摸點到接地邊之間的距離成正比。
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