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1、电容式触摸屏的控制器电路设计上网时间：2011-01-11 作者：曹惠民,马勤弟,郭毓 来 源：南京理工大学信息学院中心议题： 电容式触摸屏的控制器电路设计 解决方案： 触摸屏激励信号源介绍 触摸电流处理电路介绍 自动调零电路介绍 通讯接口介绍 摘要：该文介绍一种适用于电容式触摸屏的控制器电路，该控制器由 8751 单片机系统及相 应的触摸感应电路组成，阐明了电容式触摸屏的结构和控制器的硬件电路及各部分的功能， 以及确定触摸位置坐标的原理与方法。利用该控制器可以获得手指在屏上触摸的位置和触 摸轻重度信息，通过串行口或并行口将信息传送给计算机，基于这些信息可以设计用户应 用程序。该控制器电路及相
2、应的控制软件已全部实现。计算机触摸屏是一种显著改善人机操作界面的输入设备，具有直接、简单、快捷的优点， 在各个领域中有着广泛的应用前景，尤其适用于计算机屏幕菜单式问答系统，例如工业控 制监控、军事指挥、商场导购、宾馆功能介绍、各种咨询系统等。目前国外触摸屏有电容 式、电阻式和红外式之分。由于电容式触摸屏具有数据连续、分辨率高、屏结构简单、内 藏式等优点，可以不改变原计算机结构，因而获得广泛应用。触摸屏是履盖在计算机显示 终端上的玻璃屏，透过玻璃屏能看到显示屏上的图象。电容式触摸屏是在玻璃屏上喷涂某 种金属氧化物薄膜，如可使用铟锡氧化物。在触摸屏的四周边缘上安排有若干电极，使得 交流电能够较均匀
3、地在一个方向上流过整个触摸屏，其结构如图 1 所示。触摸屏每一边可 安排 5 个或 6 个电极，以适合 14 、17 等不同触摸屏的需要。当用手指触摸玻璃屏 某一位置时，使用者的体电容加到电路中，引起电极之间电容的变化。为了感应电容值的 变化，并确定手指触摸的位置，必须设计 1 个能与主机 CPU 通讯的控制器。为此笔者研 制了适用于电容式触摸屏的控制器。本文主要介绍该控制器的硬件组成、各部分功能以及 确定触摸位置的原理和方法。图 1 电容式触摸屏结构 Fig. 1 St ructure of capacitive touch panel1 触摸屏控制器电路及其功能触摸屏控制器总体结构如图 2
4、 所示。控制器的所有时序都由单片机控制，各部分功能叙述 如下。 图 2 触摸屏控制器总体框图 Fig. 2 General diagram of controller for touch panel1. 1 触摸屏激励信号源 控制器的激励信号源如图 3 所示。信号由函数信号发生器 8038 产生，它能够输出正弦波 和方波，正弦波用作触摸屏的激励信号。单片机通过 8 位 D/ A 转换器可控制 8038 的振 荡频率，一般控制在 200 kHz 左右，以避开计算机显示器扫描信号产生的干扰。同时，由 8038 产生的方波信号提供给模拟解调器，作为解调信号参考源。由于 8038 输出的正弦波 信号功
5、率有限，为此在 8038 的正弦波信号输出端增加了功率放大电路。 图 3 控制器的激励信号源 Fig. 3 Excitat ion signal sour ce in cont roller1. 2 触摸电流处理电路 触摸电流处理电路如图 4 所示。假设在没有触摸时，调零电路已使变压器次级中心抽头上 的电流为零。当有触摸时，将使中心抽头上的电流产生变化，其波形为经信号激励源频率 X0 调制的信号。如果在位置坐标为 X、Y 的点上进行触摸，则中心抽头电流通过模拟解 调器解调输出，并由低通滤波器滤波后，可得到与坐标 X、Y 及触摸轻重度 Z 相对应的触 摸电流 i X、iY、iZ。由于测量值的变化
6、范围较宽，如果简单地将其信号放大后，接入 A/ D 转换器 ADC1001， 将使其位置测量精度大大下降。为此使用了积分器，使其输出的电压与 t XiX、tYiY、tZi Z 相对应，其中，tX、t Y、t Z 为积分因子，对应的积分时间由单片机控制模拟开关的开通 时间来实现，这样就能适合于测量值的变化。1. 3 自动调零电路 在没有触摸的情况下，由于元器件的误差等原因，变压器次级中心抽头上的电流不一定为 零，从而引起测量误差，为此本控制器设置了自动调零电路，如图 5 所示。该电路将 12 位 D/ A 转换器 DAC1230 的输出，通过电容耦合到 SIG-信号上，使得变压器次级中心抽 头上的电流调整为零。 原创文章：“http:/ 【请保留版权，谢谢！】文章出自电子元件技术网。
