基于ARM微處理器的液晶觸摸屏接口設計

　　摘要： 作為人機交互的重要手段，液晶觸摸屏使用越來越多，基于微控制器與觸摸屏的接口技術在工業(yè)控制、智能家電等領域得到應用廣泛，開發(fā)微控制器與液晶觸摸屏的接口技術是智能電子產品設計的重要工作；介紹了一款液晶觸摸屏系統(tǒng)的總體設計方案、電路接口和編程方法；該系統(tǒng)由T FT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成；TFT 液晶模塊內置SSD1289 控制器，尺寸3.2 英寸、分辨率240×320 像素；觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS 7843 組成；控制板采用ARM7 微處理器LPC2148 為控制核心；測試和工程實踐結果表明，所設計的軟、硬件達到了各項要求，并且具有操作方便、穩(wěn)定性好、性價比高等技術特點，有較好的推廣應用價值。

　　0 引言

　　人機交互界面的種類較多，如鍵盤、數碼管顯示器、液晶顯示器及帶觸摸的液晶屏等。決定人機交互接口方式的主要因素是成本和實際應用的需要。近十年來，液晶觸摸屏以功耗低、重量輕、精度高和良好的人機界面等技術特點， 在電子設備特別是手持類電子產品中得到了普遍應用。帶觸摸的液晶屏，只要能測量出觸摸點的坐標位置，即可根據屏上對應坐標點的顯示內容或圖符獲知觸摸者的意圖， 通過微處理器處理聲音、圖像、文字及觸摸輸入控制等信息，使之成為能進行信息存取、輸入和輸出的集成系統(tǒng)。基于微控制器與液晶模塊的硬件接口設計及軟件編程在智能系統(tǒng)設計中有著重要的應用價值。ARM 微處理器，運算速度快、資源豐富、性價比高，是當前較為流行的嵌入式控制器。本文介紹的一款基于ARM7微處理器LPC2148 接口的3.2 寸液晶觸摸屏，具有精度高、彩色顯示逼真、應用靈活等特點，可作為中高檔電子產品字符、圖像的顯示及人機對話的窗口。

　　1 總體設計方案

　　系統(tǒng)的總體設計方案如圖1 所示。液晶觸摸屏系統(tǒng)由31 2寸TFT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成。

　　觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843 組成，觸摸傳感部件安裝在LCD 液晶屏前面，用于檢測用戶觸摸位置，用戶觸摸信息送往ADS7843 控制器，并轉換成觸點坐標，送給ARM7 控制板，LPC2148 微處理器與液晶及觸摸模塊相連接，根據接收到的觸摸信息，進行信號運算和處理，輸出蜂鳴器等控制信號，控制液晶屏實現用戶畫面和數據的顯示。

　　圖1 液晶觸摸屏系統(tǒng)總體設計方案

　　2 電路及原理

　　2.1 液晶觸摸屏原理及ADS7843 觸摸控制電路

　　原理如圖2 所示。

　　U1為3.2 英寸TFT液晶模塊，+3.3V 供電；內置SSD1289 液晶控制器；液晶屏分辨率為240×320 像素；屏幕顏色26 萬色；屏幕尺寸為57mm×79mm， 有效顯示面積為51mm×65mm.SSD1289 液晶控制器由16 位并行數據接口、內部控制器和LCD 驅動器組成。液晶數據傳輸方式為16 位并行方式，LPC2148 的16 根I/ O 口線分別接液晶模塊的DB0~DB15.PWM 為亮度驅動控制輸入，經9013 三極管放大后作為液晶背光。

　　觸摸屏部分由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843（ U2） 組成。

　　圖2 液晶模塊及觸摸電路原理

　　觸摸傳感部件是一個四線電阻屏幕，屏上引出四根線，分別對應X 軸和Y 軸各兩根。測量X 方向的時候，將X + ， X- 之間加上參考電壓Vref ， Y- 斷開，Y + 作為A / D 輸入，獲得X 方向的電壓；同理測量Y 方向的時候，將Y+ ， Y- 之間加上參考電壓Vref，X - 斷開，X + 作為A/ D 輸入，進行A/ D轉換獲得Y 方向的電壓，之后再完成電壓與坐標的換算，整個過程類似一個電位器，觸摸不同的位置分得不同的電壓。

　　以上所需要的參考電壓、A/ D轉換等工作由觸摸屏控制器ADS7843 直接完成的，微處理器只需將相應的控制命令傳輸到ADS7843 即可，以獲得相應電壓的數據。

　　ADS7843是TI公司生產的四線電阻觸摸屏轉換接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12 位取樣模數轉換器。在125kHz 吞吐速率和2.7V 電壓下，功耗為750LW.在關閉模式下，功耗僅為0.5LW.由于具有低功耗和高速等特性，被廣泛應用在電池供電的小型手持設備上。

　　ADS7843 與LPC2148的連結關系如圖3 所示。ADS7843工作電壓+ 3.3V， 轉換器的模擬輸入（ X+ 、Y+ 、X- 、Y- ）是一個4 通道多路器；DCLK（第4 引腳） 是外部時鐘輸入引腳；CS（第3 引腳） 是片選輸入端，低電平有效； DIN（第2引腳） 是串行輸入，控制數據通過該引腳輸入；DOUT第16 引腳）是串行數據輸出，用于輸出轉換后的觸摸位置數據，最大數為二進制的4095; PENIRQ（第15 引腳） 是PEN中斷，用于觸摸顯示屏后引發(fā)一個中斷。