觸摸屏控制器在便攜裝置顯示中的應(yīng)用

   觸摸屏顯示器能夠檢測(cè)顯示區(qū)域上是否有人觸摸以及觸摸位置，因此各種設(shè)備上的機(jī)械按鈕正日漸被這種顯示器所取代，包括智能電話、MP3播放器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、游戲機(jī)和實(shí)驗(yàn)室儀器等。第一代此類設(shè)備不太精確，存在誤檢率高和功耗過(guò)大的問(wèn)題。新型觸摸屏控制器，如AD7879等，可提供更高的精度、更低的功耗和結(jié)果濾波功能。這些器件還可以檢測(cè)溫度、電源電壓和觸摸壓力，有助于現(xiàn)代觸摸屏顯示器實(shí)現(xiàn)魯棒的檢測(cè)。

　　觸摸屏的工作原理

　　首先，讓我們看看電阻式觸摸屏如何工作。圖1顯示了觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖。

圖1. 電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)

　　觸摸屏由兩層塑料薄膜組成，各薄膜層上均涂有一層導(dǎo)電金屬（通常是氧化銦錫），中間的空氣間隙將二者分開(kāi)。電源電壓激勵(lì)其中的一塊板，上圖中為X板。觸摸屏幕時(shí)，兩塊導(dǎo)電板碰到一起，在X板上構(gòu)成一個(gè)電阻分壓器。接觸點(diǎn)的電壓通過(guò)Y+電極檢測(cè)，代表X板上的位置，如圖2所示。然后重復(fù)上述過(guò)程，電源電壓激勵(lì)Y板，并通過(guò)X+電極檢測(cè)Y位置。

圖2. X位置測(cè)量

　　接下來(lái)，將電源電壓置于Y+和X–上，再進(jìn)行兩次屏幕測(cè)量：測(cè)量X+上的電壓得出Z1，測(cè)量Y–上的電壓得出Z2。這些測(cè)量結(jié)果可以用來(lái)估計(jì)觸摸壓力，其方法有兩種。如果X板的電阻已知，則觸摸電阻的計(jì)算公式為：

　　如果X板和Y板的電阻均已知，則觸摸電阻的計(jì)算公式為：

　　觸摸電阻值越大，則表示觸摸壓力越小。

　　AD7879觸摸屏控制器

　　AD7879觸摸屏控制器設(shè)計(jì)用于與四線式電阻觸摸屏接口。除了檢測(cè)觸摸動(dòng)作外，它還能測(cè)量溫度和輔助輸入端的電壓。所有四種觸摸測(cè)量加上溫度、電池、輔助電壓測(cè)量，均可以通過(guò)編程寫入其片內(nèi)序列器。寬電源電壓范圍（1.6 V至3.6 V）、小尺寸（12引腳、1.6 mm × 2 mm WLCSP封裝或16引腳、4 mm × 4 mm LFCSP封裝）以及低功耗（轉(zhuǎn)換時(shí)480 ?A，關(guān)斷模式0.5 ?A），使這款控制器可以靈活地用于各種產(chǎn)品。

　　觸摸喚醒

　　可以將AD7879配置為在發(fā)生觸摸屏幕事件時(shí)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)換，在釋放之后進(jìn)入省電模式。這種配置非常適合注重節(jié)約電量的電池供電設(shè)備。每個(gè)轉(zhuǎn)換序列完成之后，AD7879向主機(jī)微控制器發(fā)送一個(gè)中斷，將其從低功耗模式喚醒，以便處理數(shù)據(jù)。這樣，屏幕被觸摸之前微控制器的功耗也會(huì)極低。圖3顯示了觸摸喚醒功能的設(shè)置。

圖3. 觸摸喚醒設(shè)置

　　觸摸屏幕時(shí)，X板與Y板接觸，拉低限變器輸入，從而喚醒AD7879，隨后開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，AD7879向主機(jī)發(fā)送一個(gè)中斷。

　　結(jié)果濾波

　　在典型的顯示器中，電阻板位于液晶顯示器(LCD)之上，LCD會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，影響位置測(cè)量。這種噪聲由脈沖噪聲和高斯噪聲組合而成。AD7879提供的中值濾波器和均值濾波器可降低這種噪聲?？梢詫⑿蛄衅髋渲脼槔?個(gè)、4個(gè)、8個(gè)或16個(gè)樣本進(jìn)行位置測(cè)量，而不是利用單個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)量。這些樣本經(jīng)過(guò)排序、中值濾波和均值濾波，便可得到噪聲更低、精度更高的結(jié)果。圖4清楚顯示了其原理。獲得16個(gè)位置測(cè)量結(jié)果，然后按由低到高的順序排序。剔除四個(gè)最大測(cè)量結(jié)果和四個(gè)最小測(cè)量結(jié)果，以消除脈沖噪聲；對(duì)剩余的八個(gè)采樣值求平均值，以降低高斯噪聲。這種方法還有一個(gè)額外好處，即可以降低所需的主機(jī)處理工作量和主機(jī)與觸摸屏控制器的通信量。

圖4. 中值和均值濾波