1、基于ARM单片机的触摸屏控制器的设计班级：学号：姓名：日期：1第1章 绪论1.1触摸屏简介触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板“，是一个可接收触头等输入讯号的感应式显示装置，当接触了屏幕上的某位置时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程序给出操作者所触压的点，可用以取代机械式的按钮面板，并通过 LCD 液晶显示模块制造出生动的界面效果。触摸屏作为一种新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。随着多媒体信息查询的与日俱 ，人 多 用触摸屏， 触摸屏 用、反应 、 、 人机交互等 多 点。 用 种 ，用 用 触摸机显示屏上的currency1“fi机操作，fl 人机交互 为了
2、当， 种 方便了 电脑操作的用 。 1.2 触摸屏的fi ”点fl 触摸屏，可 为个种：压感 触摸屏、电 触摸屏、电 触摸屏、 触摸屏、面 触摸屏。 压感 触摸屏 出 触摸屏 ， ， 生， 面 电 触摸屏设 ， 根 电 触摸屏的 位 ， 面触摸屏 了以触摸屏的 种， 晰 被坏，适 种场 ， 点是屏幕面如果 水滴和尘土会 触摸屏变的迟钝，甚至工作。按照触摸屏的工作和输信息的介质，我 把触摸屏 为四种，它 为电式、电 感应式、 式以”面式。每一触摸屏都 自的 点， 了 哪种触摸屏适用 哪种场 ，关键在 每一触摸屏 的工作和点。1.3触摸屏的应用与发展趋势触摸屏起源 20 世纪 70 年代，早期多被
3、装 工控机、POS 机终端等工业商用备之 。2007 年 iPhone 机的推出，成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需 20 个按键的移动电话，设 仅需三四个键“搞 ，剩余操作则全部交由触控屏幕完成。除赋予了 用者 加接、便捷的操作体验之，还 机的形变 加时尚薄， 加了人机接互动的亲切感，引发消费者的热烈追捧，同时也开启了触摸屏向fi流操控界面迈进的征程。目前，触摸屏应用范围 变 广泛，fl工业用途的工厂设备的控制操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途的提款机， 消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看 触控屏幕的身影。触摸屏目前fi 还是集 在小尺寸上的应用，未
4、的发展将是一个触控和遥控的世界，所以尺寸触摸屏的发展是目前触摸屏发展的趋势，尤是多点触摸的应用领域。发展多点触摸、接近感应以”支持电 笔的 ，可以多点、多人同时应用，尤在一 尺寸屏幕上，“够 多人在同一块屏幕上共同完成一 同工作，如 、 、工程设、2影 等所以未 的世界是个触控的世界，是个遥控的世界，尺寸触摸屏的发展 着广泛的 。1.4设 的fi 设 论的fi 是以 STM31F103 系 单 机为 ，通过触摸屏接 ADS7843 完成触摸屏的数据 集工作， 点 了四 制电式触摸屏以”触摸屏接 ADS7843 体的工作。第2章 系统 设 2.1 体设 2.1.1设 触摸屏的设将以 STM32F
5、103 单 机和触摸屏接 ADS7843 为 ，时电 、 位电 、RS-232 通信接 电 ” LCD 显示电 为 ， 先 制 体 ， 晰的显示触摸屏输入系统的成，然通过触摸屏、触摸屏控制以” CPU的接 电 ， 体 引 ”“。在 晰 了 了电 的设 ， CPU 以”触摸控制currency1，完成“ 部 的设，最触摸屏的fi体工作，fl 设与“ 设的完 。 2.1.2 图 2.1 总体设计结构框图2.2CPU 的2.2.1 STM32F103 简介STM32F103 系 是 款 ARMv7- M 体系 的 32 位 RISC 简集 ，提 ”的代码效,在通 8 位和 16 位系统的 上发了AR
6、M 的”性“。STM32F103VCT6 系 工作 为 72MHz， 置”fl128K currency1 的 Flash 和 20K currency1 的 SRAM， 用 LQTP 装模式，引fl100 ， 的通用 I /O 端 。 fi 源与点如 ：31多fl 51 个 I /O 端 ， 所 I/O 可以 16 个部 ， 所 端 都 5V 信号输入。每个端 都可以由“ 置成输出 推 开、输入 上 它的设“ 。2 2 个 12 位模数 ，多fl 16 个部输入通 ， 可fl 1MHz, 范围为0 3.3V; 和 持“ 部 入 感，可方便的 。3 的 7 通用 DMA 可以 、设备 和 设备
7、的数据输， CPU 预。通过 DMA 可以 数据 移动， 了 CPU的源 进行操作。DMA 控制支持 形 的 ， 了控制输 fl时所 生的 。它支持的设： 时、ADC、SPI、I2C 和 USART等。4模式： 支持 的 20 JTAG 以” Cortex- M3 的 行单 SWD “。通 的接 是 JTAG 接 。5 部多fl 7 个 时，3 个通用 、1 个”级 、2 个看 以” 1 个系统时 。6 的通信接 ： 三个 USART 行通信接 、 个 I2C 接 、 个SPI接 、一个 CAN 接 和一个 USB 接 ， 为数据通信提了 。STM32F103VCT6 引如2.2 所示：4图
8、2.2 ARM 单片机 STM32F103VCT6 引脚图2.2.2STM32F103 的 FSMC 接 的介在 STM32F103 上开发 LCD 显示，可以 种方式 LCD 进行操作，一种是通过通的 IO ，接 LCD 的相应引 进行操作，第 2 种是通过 FSMC 进行操作。可变 控制(Flexible Static Memory Controller: FSMC)是 STM32 系 部集成256KB 以上 Flash， 为.c、.d 和.e 的” 控制 的 控制机制。之所以称为“可变”，是由 通过殊“ 的设置，FSMC “够根据同的部 发出相应的数据/ 址/控制信号以匹信号的 ，fl
9、STM32系 控制仅“够应用 种同、同 的部 ， “够在 加部 的同时扩展多种同的 ，满足系统设 、 品体积以”成的综 求。2.2.3SPI 接 简介SPI 是一种同 行设接 ，它可以 MCU 与 种围设备以 行方式进行通信以交 信息。SPI 三个 为：控制 SPCR，状 SPSR，数据 5 SPDR。围设置 FLASHRAM、网络控制、LCD 显示驱动、A/D 和 MCU等。SPI 系统可接与 个厂家生 的多种 围 接接 ，该接 一般 用4 条 ： 行时 SCLK、fi机输入/fl机输出数据 MI SO、fi机输出/fl机输入数据 MOSI 和 电平 效的fl机 SS( 的 SPI接 信号
10、INT、 的 SPI 接 没 fi机输出/fl机输入数据 MOSI) 。SPI 接 fi 应用在EEPROM,FLASH,时时 ,A /D ,还 数currency1信号 和数currency1信号 码之 。SPI接 是在 CPU 和围 之 进行同 行数据输,在fi 的移位脉 ,数据按位输,”位在前, 位在,为全 工通信,数据输 体 说比 I C , 可fl Mbps。2.3显示电 的设2.3.1LCD 的设 用 TFT-LCD 模式、24 位显示的 AT070TN92 液晶屏。AT070TN92 是AT070TN83 之又推出的一款群创 7 寸液晶屏，性“ 加 ，显示 晰。fi 参数如 2.
11、1 所示：2.3.2LCD 接 控制的设LCD 控制系统由 CPU、LCD 控制和 LCD 显示屏成， LCD 的显示和驱动fi 由 LCD 控制提。设 用 SSD1963QL9 系 (SSD1963QL9 引见附页) 2.3.3电压 电 由 LCD 液晶显示屏需 同电压，所以电 也相同，背灯电源 9.3V、数currency1电电源 3.3V、通用电源 5V、 极电压 16V 和-7V、模拟电 电源 10.4V 以” 位电 3.3V。因此，需 设电压 电 完成电源电压的 工作，fi个控制系统的稳。在电压 电 ， 用 压差电压 LM1117 以” 压差 性稳压SG2001-1.2 “、 噪、
12、耗等一系 点。升降压 用TPS61040 系 6”接 如 2.3 所示：图 2.3 电压调节电路2.4触摸屏的”接 电 的设2.4.1触摸屏的 设触摸屏用的四 电式触摸屏。电式触摸屏 多点：” ，” 输反应 面 ，减少擦伤、伤”防学 面”雾面 。一校稳 性”，永漂移。 的是四 电式触摸屏是种触摸屏 最的一个，性“ 、 简单 ，适 学生做础 。 2.4.2触摸屏接 的触摸屏fi 由触摸屏接 控制 驱动。设Burr -Brown公司的控制 ADS7843。ADS7843是一个 置12位模数 、 导通电模拟开关的 行接 。电电压2.75 V，参考电压VREF为1 V+VCC， 电压的输入范围为0 V
13、REF最”为125 kHz。ADS7843 个 输入:IN3、IN4,可设置为8位12位模式。该电 的 电压确 了 的输入范围. 输出数据 每个数currency1位代的模拟电压等 电压除以4096. 平 输入电流由ADS7843的 确 .ADS7843的引置如2.4所示，引说明如 2.2所示：7图 2.4 ADS7843 的引脚配置2.4.3接 电 的设 触摸屏控制接 电 触摸屏和所示：ADS7843控制 ， 体接 电 如 2.5所示：8图 2.5ADS7843 的硬件接口电路2.5通讯接 电 设 2.5.1RS-232C通信接 设1.RS-232 行通信接 ：RS-232C 是一种统一的
14、行通信 ，是数据通信设备和数据终端设备 输 行数据的接 。最输距离为 15m，最”输 约为 20kbps，信号的逻辑 0 电平为+3+15V,逻辑 1 电平为-3-15V。RS-232C 的“性 义了 25 接 的 20 根信号 ， 2 条 、4 条数据 、11 条控制 、3 条 时信号 ，剩 的 5 根 作备用未 义。2.专用 MAX232：MAX232 专 为电脑的 RS-232 设的单电源电平 , 用+5v 单电源电。由 TTL 电平和 RS232 电平互兼 ，所以 者接 时，必 进行电平 ，MAX232 可以完成电平 一工作，它由 部电压变 生负 10V。引排 以”与 RS- 232
15、接 电 如 2.6 所示：第3章 “ 设3.1 体设触摸屏模块的“ 部 体设 为：当触摸屏收 挤压点击时，ADS7843通过请求通知 ARM 触摸发生，此时引输出为 电平，fl 向 ARM 提出终端请求，进入 服务程序，关掉部 ，可以 多个触摸点发生 突。通过判终端输入 电平的变消除抖动，通过电压的切 ， 导通 Y 电极、X 电极， 集Y、X 的模拟，经过 A/D ，将 的 与事先设 的按键边界进行比较，9若在按键范围 ，则切 相应触点程序，否则开 并返回 fi程序继续等待部触摸，fi程序流程如 3.1 所示。“ 部 设 体上 部 ：第一是触摸屏控制ADS7843 驱动程序设 第二是触摸屏fi
16、驱动程序和校 程序设，第三是 LCD 屏的驱动程序设。图 3.1 主程序流程图3.2触摸屏的工作：典触摸屏的工作一般由三部 成， 层同名的性导体层、 层导体之 的隔离层”电极。触摸屏工作时，上 导体层相当 电网络，当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯 。如 上 层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以 接触点 的电压，经过 A/D 知 接触点 的坐。比如，在底层的电极 Y+,Y- 上加上电压，则在底层导体层上形成电压梯 ，当 上 层在某一点接触，在顶层可以 接触点 的电压，再根据该电压与电极 K+之 的距离关系，知 该 的 Y 坐。然，将电压切 K+，X-顶层电极上，并在底层 接触点 的电压，fl 知 X 坐。为了在电式触摸屏上的 方向 一个坐，需 一个性层进行偏置：将它的一边接 VREF，另一边接 。同时，将未偏置的一层接 一个 ADC 的”抗输入端。当触摸屏上的压足够， 层之 发生接触时，电性面被 隔为 个电。它 的 与触摸点 偏置边缘的距离成比。触摸点与接边之 的电相当 压 面的个电。因此，在未偏置层上 的电压与触摸点 接 边之 的距离成比，如 3.2 所示：10
