《電子技術應用》
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觸摸屏控制器在便攜裝置顯示中的應用
摘要: 觸摸屏顯示器能夠檢測顯示區域上是否有人觸摸以及觸摸位置,因此各種設備上的機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導航系統、數碼相機、筆記本電腦、游戲機和實驗室儀器等。
Abstract:
Key words :

   觸摸屏顯示器能夠檢測顯示區域上是否有人觸摸以及觸摸位置,因此各種設備上的機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導航系統、數碼相機、筆記本電腦、游戲機和實驗室儀器等。第一代此類設備不太精確,存在誤檢率高和功耗過大的問題。新型觸摸屏控制器,如AD7879等,可提供更高的精度、更低的功耗和結果濾波功能。這些器件還可以檢測溫度、電源電壓和觸摸壓力,有助于現代觸摸屏顯示器實現魯棒的檢測。

  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構和工作原理圖。

圖1. 電阻式觸摸屏的結構

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


 

 

圖2. X位置測量

  接下來,將電源電壓置于Y+和X–上,再進行兩次屏幕測量:測量X+上的電壓得出Z1,測量Y–上的電壓得出Z2。這些測量結果可以用來估計觸摸壓力,其方法有兩種。如果X板的電阻已知,則觸摸電阻的計算公式為:


 

  如果X板和Y板的電阻均已知,則觸摸電阻的計算公式為:

  觸摸電阻值越大,則表示觸摸壓力越小。

  AD7879觸摸屏控制器

  AD7879觸摸屏控制器設計用于與四線式電阻觸摸屏接口。除了檢測觸摸動作外,它還能測量溫度和輔助輸入端的電壓。所有四種觸摸測量加上溫度、電池、輔助電壓測量,均可以通過編程寫入其片內序列器。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(轉換時480 ?A,關斷模式0.5 ?A),使這款控制器可以靈活地用于各種產品。

  觸摸喚醒

  可以將AD7879配置為在發生觸摸屏幕事件時啟動并轉換,在釋放之后進入省電模式。這種配置非常適合注重節約電量的電池供電設備。每個轉換序列完成之后,AD7879向主機微控制器發送一個中斷,將其從低功耗模式喚醒,以便處理數據。這樣,屏幕被觸摸之前微控制器的功耗也會極低。圖3顯示了觸摸喚醒功能的設置。


 

圖3. 觸摸喚醒設置

  觸摸屏幕時,X板與Y板接觸,拉低限變器輸入,從而喚醒AD7879,隨后開始轉換。轉換結束時,AD7879向主機發送一個中斷。

  結果濾波

  在典型的顯示器中,電阻板位于液晶顯示器(LCD)之上,LCD會產生大量噪聲,影響位置測量。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。可以將序列器配置為利用2個、4個、8個或16個樣本進行位置測量,而不是利用單個樣本進行測量。這些樣本經過排序、中值濾波和均值濾波,便可得到噪聲更低、精度更高的結果。圖4清楚顯示了其原理。獲得16個位置測量結果,然后按由低到高的順序排序。剔除四個最大測量結果和四個最小測量結果,以消除脈沖噪聲;對剩余的八個采樣值求平均值,以降低高斯噪聲。這種方法還有一個額外好處,即可以降低所需的主機處理工作量和主機與觸摸屏控制器的通信量。

圖4. 中值和均值濾波


 

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