感應(yīng)顯示區(qū)域物理觸摸的發(fā)生和位置的觸摸屏顯示器越來(lái)越多地用于取代各種設(shè)備中的機(jī)械按鈕，包括智能手機(jī)、MP3 播放器、GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、視頻游戲和實(shí)驗(yàn)室儀器。第一代設(shè)備不是很準(zhǔn)確，存在錯(cuò)誤檢測(cè)，并且消耗太多功率。AD7879等新型觸摸屏控制器具有更高的精度、更低的功耗和結(jié)果濾波功能。它們還可以感測(cè)溫度、電源電壓和觸摸壓力，從而為現(xiàn)代觸摸屏顯示器提供可靠的傳感。

觸摸屏如何工作？

首先，讓我們看看電阻式觸摸屏是如何工作的。圖1顯示了觸摸屏的結(jié)構(gòu)和操作的基本示意圖。

圖1.電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)。

篩網(wǎng)由兩層塑料薄膜形成，每層塑料薄膜都涂有一層金屬導(dǎo)電層——通常是氧化銦錫（ITO）——它們被氣隙隔開(kāi)。一個(gè)板，即上圖中的X板，由電源電壓激勵(lì)。觸摸屏幕時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)電板會(huì)聚在一起，沿 X 板形成電阻分壓器。接觸點(diǎn)處的電壓（代表X板上的位置）通過(guò)Y+電極感測(cè)，如圖2所示。然后通過(guò)激發(fā)Y板并通過(guò)X +電極感測(cè)Y位置來(lái)重復(fù)該過(guò)程。

圖2.X 位置測(cè)量。

接下來(lái)，將電源放置在Y+和X–上，并進(jìn)一步進(jìn)行兩次屏幕測(cè)量：Z1測(cè)量為X+處的電壓，Z2測(cè)量為Y–處的電壓。這些測(cè)量值可用于以?xún)煞N方式之一估計(jì)觸摸壓力。如果 X 板的電阻已知，則觸摸電阻由下式給出：

如果 X 板和 Y 板電阻都已知，則觸摸電阻由下式給出：

觸摸電阻值越大表示觸摸壓力越輕。

AD7879 觸摸屏控制器

AD7879觸摸屏控制器設(shè)計(jì)用于與4線(xiàn)電阻式觸摸屏接口。除了感應(yīng)觸摸外，它還測(cè)量輔助輸入端的溫度和電壓。所有四個(gè)觸摸測(cè)量以及溫度、電池和輔助電壓測(cè)量都可以編程到其片內(nèi)定序器中。其寬電源電壓范圍（1.6 V 至 3.6 V）、小尺寸（12 引腳、1.6 mm × 2 mm WLCSP;或 16 引腳、4 mm × 4 mm LFCSP）和低功耗（轉(zhuǎn)換時(shí)為 480 μA，關(guān)斷模式下為 0.5 μA）使其可靈活地用于各種產(chǎn)品。

觸摸喚醒

AD7879可配置為在觸摸屏幕時(shí)啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換，并在釋放后關(guān)斷。這對(duì)于注重節(jié)能的電池供電設(shè)備非常有用。在每個(gè)轉(zhuǎn)換序列之后，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處理數(shù)據(jù)。因此，在觸摸屏幕之前，微控制器也消耗很少的功率。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板和Y板連接，將抗干擾輸入拉低并喚醒AD7879，然后AD<>開(kāi)始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)會(huì)向主機(jī)發(fā)送中斷。

結(jié)果過(guò)濾

在典型的顯示器中，電阻板放置在液晶顯示器（LCD）的頂部，這給位置測(cè)量帶來(lái)了很大的噪聲。這種噪聲是脈沖噪聲和高斯噪聲的組合。AD7879提供中值和平均濾波器來(lái)降低這種噪聲?？梢詫?duì)序列器進(jìn)行編程，而不是采集單個(gè)樣本進(jìn)行位置測(cè)量，以采集 16 個(gè)、4 個(gè)、<> 個(gè)或 <> 個(gè)樣本。對(duì)這些樣本進(jìn)行分類(lèi)、中值過(guò)濾和平均，以提供更低的噪聲、更準(zhǔn)確的結(jié)果。該原理在圖<>中得到了更清晰的說(shuō)明。進(jìn)行 <> 個(gè)位置測(cè)量，然后從低到高進(jìn)行排名。丟棄四個(gè)最大和四個(gè)最小測(cè)量值以消除脈沖噪聲;對(duì)其余<>個(gè)樣本進(jìn)行平均，以減少高斯噪聲。這還具有減少主機(jī)處理和主機(jī)到觸摸屏控制器通信所需的額外好處。

圖4.中位數(shù)和平均過(guò)濾。

審核編輯：郭婷