很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這些觸摸屏等效于將物理位置轉(zhuǎn)換為代表X、Y 坐標(biāo) 的電壓值的傳感器。通常有4 線觸摸屏來實現(xiàn)，本文詳細(xì)介紹了SAR 結(jié)構(gòu)、四種觸摸屏的組 成結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理，以及檢測觸摸的方法。 電阻式觸摸屏是一種傳感器，它將矩形區(qū)域中觸摸點 (X,Y)的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X 坐標(biāo)和Y 坐標(biāo)的電壓。很 多LCD 模塊都采用了電阻式觸摸屏，這種屏幕可以用四 線、五線、七線或八線來產(chǎn)生屏幕偏置電壓，同時讀回 觸摸點的電壓。 過去，為了將電阻式觸摸屏上的觸摸點坐標(biāo)讀入微控制器電阻式觸控，需要使用一個專用的觸摸屏控制 器芯片，或者利用一個復(fù)雜的外部開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來連接微控制器的片上模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。夏普 公司的LH75400/01/10/11 系列和LH7A404 等微控制器都帶有一個內(nèi)含觸摸屏偏置電路的片 上ADC，該ADC 采用了一種逐次逼近寄存器(SAR)類型的轉(zhuǎn)換器。采用這些控制器可以實現(xiàn) 在觸摸屏傳感器和微控制器之間進(jìn)行直接接口，無需CPU 介入的情況下控制所有的觸摸屏偏 置電壓，并記錄全部測量結(jié)果。本文將詳細(xì)介紹四線、五線、七線和八線觸摸屏的結(jié)構(gòu)和實 現(xiàn)原理，在下期的文章中將介紹觸摸屏與ADC 的接口與編程。

SAR 的實現(xiàn)方法很多，但它的基本結(jié)構(gòu)很簡單，參見圖1。該結(jié)構(gòu)將模擬輸入電壓(VIN)保存 在一個跟蹤/保持器中，N 位寄存器被設(shè)置為中間值(即100...0，其中最高位被設(shè)置為1)， 以執(zhí)行二進(jìn)制查找算法。因此，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸出(VDAC)為VREF 的二分之一，這里VREF 為ADC 的參考電壓。之后，再執(zhí)行一個比較操作，以決定VIN 小于還是大于VDAC： 如果VIN小于VDAC，比較器輸出邏輯低，N 位寄存器的最高位清0。 如果VIN大于VDAC，比較器輸出邏輯高(或1)，N 位寄存器的最高位保持為1。 其后，SAR 的控制邏輯移動到下一位，將該位強制置為高，再執(zhí)行下一次比較。SAR 控制邏 輯將重復(fù)上述順序操作，直到最后一位。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時，寄存器中就得到了一個N 位數(shù)據(jù)字。 顯示了一個4位轉(zhuǎn)換過程的例子，圖中Y 軸和粗線表示DAC 的輸出電壓。在本例中： 第一次比較顯示VIN小于VDAC，因此位[3]被置0。隨后DAC 被設(shè)置為0b0100 并執(zhí)行第二 次比較。 在第二次比較中，VIN大于VDAC，因此 位[2]保持為1。隨后，DAC 被設(shè)置為 0b0110 并執(zhí)行第三次比較。

在第三次比較中，位[1]被置0。DAC隨后被設(shè)置為0b0101，并執(zhí)行最后一次 比較。 在最后一次比較中，由于VIN大于VDAC，位[0] 保持為1。 觸摸屏包含上下疊合的兩個透明層，四線和八 線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻 性材料組成，五線和七線觸摸屏由一個阻性層 和一個導(dǎo)電層組成，通常還要用一種彈性材料來將兩層隔開。當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力(如 通過筆尖或手指進(jìn)行按壓)足夠大時，頂層與底層之間會產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都 采用分壓器原理來產(chǎn)生代表X 坐標(biāo)和Y 坐標(biāo)的電壓。如圖3 所示，分壓器是通過將兩個電阻 進(jìn)行串聯(lián)來實現(xiàn)的。上面的電阻(R1)連接正參考電壓(VREF)，下面的電阻(R2)接地。兩個電阻 連接點處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。 為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標(biāo)，需要對一個阻性層進(jìn)行偏置：將它的一邊 接VREF，另一邊接地。同時，將未偏置的那一層連接到一個ADC 的高阻抗輸入端。當(dāng)觸摸屏 上的壓力足夠大，使兩層之間發(fā)生接觸時，電阻性表面被分隔為兩個電阻。它們的阻值與觸 摸點到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點與接地邊之間的電阻相當(dāng)于分壓器中下面的那個電 阻。