詳解四線電阻觸摸屏的工作原理

　　簡要介紹觸摸屏的結構及工作原理，并以Burr-Brown公司的觸摸屏控制芯片ADS7843為例，介紹觸摸屏應用的典型電路和操作。由于ADS7843內置12位A/D，理論上觸摸屏的輸入坐標識別精度為有效長寬的1/4096。

　　1 觸摸屏的基本原理

　　典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成，如圖1所示：

　　兩層透明的阻性導體層、兩層導體之間的隔離層、電極。阻性導體層選用阻性材料，如銦錫氧化物（ITO）涂在襯底上構成，上層襯底用塑料，下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料，如聚脂薄膜。電極選用導電性能極好的材料（如銀粉墨）構成，其導電性能大約為ITO的1000倍。

　　觸摸屏工作時，上下導體層相當于電阻網絡，如圖2所示。

　　當某一層電極加上電壓時，會在該網絡上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點接觸，則在電極未加電壓的另一層可以測得接觸點處的電壓，從而知道接觸點處的坐標。比如，在頂層的電極(X+,X－)上加上電壓，則在頂層導體層上形成電壓梯度，當有外力使得上下兩層在某一點接觸，在底層就可以測得接觸點處的電壓，再根據該電壓與電極(X+)之間的距離關系，知道該處的X坐標。然后，將電壓切換到底層電極（Y+,Y－）上，并在頂層測量接觸點處的電壓，從而知道Y坐標。

　　2 觸摸屏的控制實現(xiàn)

　　現(xiàn)在很多PDA應用中，將觸摸屏作為一個輸入設備，對觸摸屏的控制也有專門的芯片。很顯然，觸摸屏的控制芯片要完成兩件事情：其一，是完成電極電壓的切換；其二，是采集接觸點處的電壓值（即A/D）。本文以BB(Burr-Brown)公司生產的芯片ADS7843為例，介紹觸摸屏控制的實現(xiàn)。

　　2.1 ADS7843的基本特性與典型應用

　　ADS7843是一個內置12位模數轉換、低導通電阻模擬開關的串行接口芯片。供電電壓2.7~5 V，參考電壓VREF為1 V~+VCC，轉換電壓的輸入范圍為0~ VREF，最高轉換速率為125 kHz。ADS7843的引腳配置如圖3所示。

　　表1為引腳功能說明，圖4為典型應用。

　　2.2 ADS7843的內部結構及參考電壓模式選擇

　　ADS7843之所以能實現(xiàn)對觸摸屏的控制，是因為其內部結構很容易實現(xiàn)電極電壓的切換，并能進行快速A/D轉換。

　　圖5所示為其內部結構，A2~A0和SER/為控制寄存器中的控制位，用來進行開關切換和參考電壓的選擇。

　　ADS7843支持兩種參考電壓輸入模式：一種是參考電壓固定為VREF，另一種采取差動模式，參考電壓來自驅動電極。這兩種模式分別如圖6(a)、(b)所示。

　　采用圖6(b)的差動模式可以消除開關導通壓降帶來的影響。表2和表3為兩種參考電壓輸入模式所對應的內部開關狀況。

　　2.3 ADS7843的控制字及數據傳輸格式

　　ADS7843的控制字如表4所列，其中S為數據傳輸起始標志位，該位必為"1"。A2~A0進行信道選擇（見表2和3）。MODE用來選擇A/D轉換的精度，"1"選擇8位，"0"選擇12位。SER/選擇參考電壓的輸入模式（見表2和3）。PD1、PD0選擇省電模式："00"省電模式允許，在兩次A/D轉換之間掉電，且中斷允許；"01"同"00"，只是不允許中斷；"10"保留；"11"禁止省電模式。