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单片机的液晶触摸屏设计

2020-12-07 22:12编辑: www.jxszl.com景先生毕设
引言 1
绪论 2
一、硬件电路设计 3
二、 软件设计 6
2.1 液晶显示模块 6
2.1.1 汉字显示 6
2.1.2 菜单程序 7
2.2 触摸模块 8
2.2.1 SPI驱动 8
2.2.2 触摸屏校准 9
2.2.3 多级菜单的实现 9
三、调试过程中的问题及解决方法 11
四、 应用实例 12
五、 结论 13
总结 14
致谢 16
参考文献(References) 17
附录 18
程序 18
引言
液晶触摸屏是由液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)及触摸屏两个部分构成。触摸屏包含检测器件和控制器,检测器件检测触摸的位置,送入触摸屏控制器之后,再将它转换成触点坐标并且回送入CPU中。液晶触摸屏集成度高、反应速率快、功耗低、界面比较友好、方便操作等优点,通常把它用在智能化仪器的仪表中作为人机接口器件,特别适合于我国拥有自主知识产权产品开发,应用前景非常广阔。绪论
单片机正以低廉的成本、强大的功能、较高的可靠性被广泛地应用于家电设备、仪器仪表、工业控制及城市建设等各个领域中.纵观我们现在生活的各个领域,而智能菜单选择系统的应用也随着单片机的发展渐渐渗透到了我们生活中的每一个角落。现在市场上各类依靠菜单选择系统来操作完成的产品较多,但目前的菜单选择系统还有着较大可发展升级的空间。随着信息化社会的迅速发展,菜单选择系统正在由单一向多元化、由简单模式向智能等多方面发展。
该课题使我们能够掌握菜单选择系统的基本原理和设计方法,并 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥ 
对液晶显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识,同时对大学期间所学习的一些理论知识进行了实践,使我们对所学过的理论知识有了新的认识。通过对该课题的设计研究可以熟练掌握51单片机软硬件开发工具的使用方法,为以后从事相关行业的工作积累了不少有用知识。目前我国的信息行业发展迅速,使得将来应用更加广泛的智能菜单系统以及作为主要平面显示媒介的LCD显示屏的作用也越来越广泛,相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国在这两个领域的技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此本课题不论是对自己的就业还是对我国单片机技术的发展都有着非常现实与积极的意义。一、硬件电路设计
本系统以单片机和触摸屏CA320240F1为核心器件[2],其中单片机选用WINBOND公司高性能微控制器W77E58,其引脚和指令系统与8051系列单片机相兼容。W77E58有以下其他51系列单片机所不具备的特点:
(1)速度高,工作频率可达40MHz。一般的51单片机的一个机器周期需12个振荡周期,而W77E58仅4个周期;
(2)片内有1KB的SRAM,一般不用扩展数据存储器;
(3)12个中断源、6个外部中断源、3个定时器中断、2个串口中断和1个看门狗中断,中断向量的增加,尤为方便单片机在控制系统中应用;
(4)有两个全双工的串口;
(5)片内集成看门狗电路。
按照触摸屏工作的原理和传输信息的介质不同,触摸屏可以分为四种:电阻形式、红外线形式、电容感应式和表面声波形式。红外线形式触摸屏的价格便宜,但它外框容易碎,容易产生光的干扰,曲面的情况下容易失真;电容感应形式触摸屏的设计理论好,但它的图像失真问题非常难得到根本性解决;电阻屏定位准确,但它价格较高,且容易刮损;表面的声波触摸屏修复了以往触摸屏很多缺陷,清晰抗暴,且适用于各种场合,缺陷就是屏幕表面的水滴和尘土可能会使触摸屏变迟钝,甚至不能工作。
该系统采用的触摸屏是四线电阻式的。电阻形式触摸屏的主要部分是一块和显示器其表面有着很紧密的电阻薄膜层,它是一种多层复合型薄膜:由一层玻璃或者有机玻璃作为基层,其表面涂有一层很透明的导电层,上面有一层硬化处理的外表面、涂有透明导电层塑料层的内表面。其两层的导电层间有许多细小(小于约千分之一的英寸)、并起到绝缘效果的透明的隔离点。手指触碰到触摸屏上的时候,两层的导电层接触在该点处,其电阻发生变化,然后在X和Y轴两方向发生信号,接着由触摸屏的控制器来计算X、Y轴位置,这是所有其他电阻式的触摸屏拥有的共同根本原理。
液晶触摸屏采用松山电子科技的CA320240F模块,相关技术的参数为:点阵数320×240,模块尺寸160×109×13(mm3),视域尺寸122×92(mm2),每点大小0.33×0.33(mm2),点距0.36×0.36(mm2)。其LCD显示的驱动芯片是RA8835,与常见的SED1335模块相互兼容,触摸板的控制芯片为ADS7843。触摸屏模块的内部电路框图如图1所示。
图1触摸屏模块内部电路框图
液晶触摸屏采用松山电子科技的CA320240F模块,其内置有液晶控制器RA8835和触摸控制器ADS7843等控制芯片。RA8835由RAIO公司推出,内含功能强大的I/O缓冲器,其指令功能丰富,采用四位数据并行发送,可支持文字和图形的混合显示[3];ADS7843是Burn-Brown公司生产的专门用于四线电阻触摸屏数/模转换芯片,内部集成有一个多通道的模拟开关组成的测量电路网络和12位的A/D转换器[4]。
W77E58单片机与RA8835控制器之间有两种接口方式:一种是直接访问的方式,即单片机对其访问就像访问片外RAM一样,数据口须接在P0口上,且还要考虑控制译码;还有一种是间接访问方式,就是把该控制器看成单片机端口来用,它数据口能接在其它任何Px口上。前一个对硬件的接法有着严格要求,编程比较简单;后一个对硬件要求比较低,但是编程相对较麻烦。该系统采用间接的控制的方式。其触摸的控制器ADS7843支持SPI通信,该系统采用的是软件模拟SPI通信,检测有触摸的动作时,该ADS7843笔中断的请求端会产生有一个是低电平的信号并向MCU发出测量触点坐标请求[5]。该系统人机接口电路如图2所示,表1给出了ADS7843主要的控制信号。
图2人机接口模块电路图
表1 ADS7843主要控制信号 表2 RA8835主要控制信号
信号名称 功能描述
时钟输入端,由P2.7脚模拟 串行数据输入 笔中断信号,触摸产生低电平 串行数据输出 忙信号 片选信号
信号名称 功能描述
A0 指令/数据控制信号 /WR 写控制信号 /RD 读控制信号 D0~D7 数据信号
二、 软件设计
考虑到C51语言具有移植性好,开发周期短,编程的效率高等特点,该系统软件建立在模块化设计的思想进行编程。在这里仅介绍与人机接口相关部分关键代码设计。
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2.2 触摸模块

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