低功耗、结构紧凑的触摸屏控制电路

在Palm、WinCE和其它各式各样PDA中，为了减小设备尺寸，一般只有有限的几个键，触摸屏是最主要的输入手段。触摸屏有多种感应方式：电阻式、电容式等等。手持设备中大多为电阻式。电阻式触摸屏是一种三层膜的结构，上下两层是相互垂直的电阻丝，中间为一隔离层（图1）。平时上下两层的电阻丝不能直接导通，只有受到一定的压力时上下两层的电阻丝才会导通。电阻丝的阻值范围在几百欧姆到一千欧姆之间。


图1：触摸屏的物理结构

图2为触摸屏的控制电路，它由一个A/D转换器MAX1249、一个低压差线性稳压器MAX8873REUK、一个二极管和四个开关管组成。四个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4）控制X轴、Y轴的输出，A/D转换器负责数字化触摸屏的输出电压，线性稳压器MAX8873REUK为触摸屏供电，同时为A/D转换器提供基准电压。  在系统处于休眠状态时，Q1、Q2和Q3都处于截止态，Q4导通，MAX1249和MAX8873REUK被关断以节省电池能量。当有笔触动作时，触摸屏经由二极管D1产生中断，唤醒MCU。产生中断的等效电路如图3（a）。因为触摸屏的电阻值很小，而上拉电阻都是几十到上百千欧姆之间，所以可以产生明确的中断信号。


图2：完整的触摸屏控制电路

MCU被唤醒后，启动LDO和ADC。然后使Q1导通，在X轴方向上形成电流回路，A/D转换器的通道0经由Y+端即可读到X轴的坐标值；同样关闭Q1和Q4，打开Q2和Q3，A/D转换器的通道1经由X+端可读到Y轴的坐标值。这个部分的等效电路如图3（b）。  


图3：触摸屏产生中断、读取X轴位置时的等效电路

系统得到坐标值后，关闭Q1、Q2和Q3，打开Q4，回到初始状态。然后可以查询中断引脚以确定是否继续转换或是关闭LDO和ADC，等待下一次笔触中断。  由于此电路是针对手持系统设计的，所以选择器件时就需考虑功耗、体积和性能。  选用MAX8873REUK的原因在于工作电流仅82μA、极好的负载调整率--0.030%/mA、非常低的输出噪声和小型SOT23-5封装。另外，它具有关断功能，便于电源管理。

MAX1249是16引脚QSOP封装的10位、4输入通道、串行接口的A/D转换器，工作电压为3V，转换速度为133ksps时，电流仅为1.2mA。处于关闭状态时，电流只有1μA；而且它可以被编程为在每次转换完成时即进入关闭状态，充分节省能量。MAX1249有内部时钟，转换时省去了从外部提供时钟的麻烦。外部输入基准电源，可以保证触摸屏输入的动态范围。如果触摸屏较大，可以升级到12位管脚兼容的MAX1247。另外两路输入可以去测量系统电池和备份电池的电压。

总之，此电路满足手持设备中低功耗和紧凑的设计原则，适用于此类系统应用