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四线电阻式触摸屏的工作原理及在激光治疗仪中的应用__周长勇张晓冬引言随着社会自动化程度的提高,人机交互能力急需大的转变,向着更方便使用、更直观的方向发展激光治疗机主要应用激光的物理特性作用于人体,产生机体化学反应从而达到治疗疾病的目的激光治疗机作为一种精密仪器需要精确的控制及防尘、防静电、防潮等方面的严格要求激光治疗机输入设备采用触摸屏控制,既是基于以上要求也是从方便使用者操作和界面直观的角度考虑的触摸屏的应用使得数据的显示和数据的输入结合为一体,简化了整个设备1触摸屏原理触摸屏附着在显示器的表面,与显示器配合使用通过触摸产生模拟电__,经过转换为数字__由微处理器计算得出触摸点的坐标,从而得到操__的意图并执行触摸屏按其技术原理可分为五类矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式和表面声波式,其中电阻式触摸屏在实际应用中用的较多电阻式触摸屏由4层的透明薄构成,最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层,最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层,附着在上下两层内表面的两层为金属导电层(OTI,氧化铟),这两层由细小的透明隔离点进行绝缘当手指触摸屏幕时,两导电层在触摸点处接触触摸屏的两个金属导电层分别用来测量X轴和Y轴方向的坐标用于X坐标测量的导电层从左右两端引出两个电极,记为X+和X-用于Y坐标测量的导电层从上下两端引出两个电极,记为Y+和Y-这就是四线电阻触摸屏的引线构成当在一对电极上施加电压时,在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布若在X方向的电极对上施加一确定的电压,而Y方向电极对上不加电压时,在X平行电压场中,触点处的电压值可以在Y+或Y-电极上反映出来,通过测量Y+电极对地的电压大小,便可得知触点的X坐标值同理,当在Y电极对上加电压,而X电极对上不加电压时,通过测量X+电极的电压,便可得知触点的Y坐标测量原理如图1所示五线式触摸屏与四线式不同主要区别在于五线触摸屏将其中一导电层的四端均引出来作为四个电极,另一导电层仅仅作为测量的导体输出X向和Y向的电压,测量时要交替在X向和Y向上施加电压2触摸屏控制器工作原理触摸屏控制器有多种,主要的功能均是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压,并将相应的电压__传送给自身A/D转换器,在微处理器SPI口提供的同步时钟作用下将数字__读入微处理器控制器ADS7846基本结构如图2所示图1触摸点P处测量结果计算如下ADS7846内部可以通过寄存器的设置将A/D转换器的分辨率设为8位或12位,在本系统中A/D转换器的分辨率取12位则P点的二进制输出代码为其中为加在ADS7846内部A/D转换器上的参考电压触摸屏控制器的运行是通过串行数据输入口DIN输入控制命令进行控制的bit7指明发送命令开始,高电平有效A2:A0用于选择数据输入通道,101选择X坐标测量,001选择Y坐标测量MODE将内部模数转换器的分辨率定义为8位(MODE=1)或12位(MODE=0)SER/DFR为单端/双端参考电压选择位PD1:PD0根据省电模式的需要进行选择设置这些命令控制位的设置将在程序代码部分得以应用3系统硬件设计激光治疗机的输入系统由三部分组成触摸屏、触摸屏控制器和微控制器微控制器采用Microchip公司的新型芯片PIC16F876内部总线采用哈佛双总线结构在内部频率相同的情况下,加快了数据的传输速度,避免了瓶颈现象此芯片采用精简指令集(RISC)易于使用,加快了__速度内部含有8KB程序存储器(分页操作),256字节EEPROM,368字节RAM,8路模数转换器,1个通用串行口(SCI),1个I2C接口,1个串行__接口(SPI),3个定时器及看门狗电路(WathcDog)等许多重要资源__许多接口功能上的复用使得整个微控制器简洁,功能强大根据ADS7846与微控制器进行数据交换的接口特征,选用PIC16F876的SPI口SPI口包括三个__SDO(串行数据输出),SDI(串行数据输入),SCK(串行同步时钟)硬件连接关系见图3本文侧重于激光治疗仪输入系统的设计,其它硬件的设计仅给出接口的含义由于PIC16F876的内部集成度较高,所以__接口相当简单,但是要完成复杂的控制功能必须进行内部寄存器的设置4软件设计按照以上设计思想设计了应用软件图4为主程序与触摸屏输入检测部分的程序流程图其中,坐标数据处理通常采用查表的方法,将用户命令的坐标形成数据表,利用获得的坐标信息进行变换快速查表,从而提高软件的运行速度下面是PIC16F876同ADS7846接口的部分程序代码CMDATAEQU30HXDATA_HEQU31HXDATA_LEQU32HYDATA_HEQU33HYDATA_LEQU34H;初始化寄存器MOVLW02HMOVWFTRICB;定义B口方向MOVLW90H2003-09-10)MOVWFTRISC;定义C口方向BCFSSPCON5MOVLW10HMOVWFSSPCON;初始化SSPCONBSFSSPCON5;启动SPI;获取XY坐标GetXYBCFPORTB0;选中ADS7846MOVLW0D4H;获取X坐标命令MOVWFSSPBUF;发送命令BUSYBTFSCPORTB1;判忙?GOTOBUSYMOVFSSPBUFW;12位数据MOVWFXDATA_H;XDATA_H存放高字节MOVFSSPBUFWMOVWFXDATA_L;XDATA_L存放低字节……………………………;Y坐标数据同样处理RETLW0结语本系统的设计使得输入极其方便,而且__设备得到简化,在实际应用中提高了人机交互的能力,收到良好的社会效益系统设计的思想不仅能够应用在医疗行业,而且能够应用在工业生产自动化以及手持设备等各行业____1Burr-BrownCorporation.ADS7846TOUCH-SCREENCONTROLLER.19992MicrochipTechnologyInc.PIC16F87XDataSheet.20013俞光昀王绮红吴一锋.PIC系列单片机__应用技术.北京:电子工业出版社2000end。