基于ARM微处理器的液晶触摸屏的接口设计

摘要：作为人机交互的重要手段，液晶触摸屏使用越来越多，基于微控制器与触摸屏的接口技术在工业控制、智能家电等领域得到应用广泛，开发微控制器与液晶触摸屏的接口技术是智能电子产品设计的重要工作；介绍了一款液晶触摸屏系统的总体设计方案、电路接口和编程方法；该系统由TFT液晶屏模块、触摸屏和ARM微处理器控制板组成；TFT液晶模块内置SSD1289控制器，尺寸3.2英寸、分辨率240×320像素；触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843组成；控制板采用ARM7微处理器LPC2148为控制核心；测试和工程实践结果表明，所设计的软、硬件达到了各项要求，并且具有操作方便、稳定性好、性价比高等技术特点，有较好的推广应用价值。

0引言

人机交互界面的种类较多，如键盘、数码管显示器、液晶显示器及带触摸的液晶屏等。决定人机交互接口方式的主要因素是成本和实际应用的需要。近十年来，液晶触摸屏以功耗低、重量轻、精度高和良好的人机界面等技术特点，在电子设备特别是手持类电子产品中得到了普遍应用。带触摸的液晶屏，只要能测量出触摸点的坐标位置，即可根据屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图，通过微处理器处理声音、图像、文字及触摸输入控制等信息，使之成为能进行信息存取、输入和输出的集成系统。基于微控制器与液晶模块的硬件接口设计及软件编程在智能系统设计中有着重要的应用价值。ARM微处理器，运算速度快、资源丰富、性价比高，是当前较为流行的嵌入式控制器。本文介绍的一款基于ARM7微处理器LPC2148接口的3.2寸液晶触摸屏，具有精度高、彩色显示逼真、应用灵活等特点，可作为中高档电子产品字符、图像的显示及人机对话的窗口。

1总体设计方案

系统的总体设计方案如图1所示。液晶触摸屏系统由312寸TFT液晶屏模块、触摸屏和ARM微处理器控制板组成。

触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843组成，触摸传感部件安装在LCD液晶屏前面，用于检测用户触摸位置，用户触摸信息送往ADS7843控制器，并转换成触点坐标，送给ARM7控制板，LPC2148微处理器与液晶及触摸模块相连接，根据接收到的触摸信息，进行信号运算和处理，输出蜂鸣器等控制信号，控制液晶屏实现用户画面和数据的显示。

图1液晶触摸屏系统总体设计方案

2电路及原理

2.1液晶触摸屏原理及ADS7843触摸控制电路

原理如图2所示。

U1为3.2英寸TFT液晶模块，+3.3V供电；内置SSD1289液晶控制器；液晶屏分辨率为240×320像素；屏幕颜色26万色；屏幕尺寸为57mm×79mm,有效显示面积为51mm×65mm.SSD1289液晶控制器由16位并行数据接口、内部控制器和LCD驱动器组成。液晶数据传输方式为16位并行方式，LPC2148的16根I/O口线分别接液晶模块的DB0~DB15.PWM为亮度驱动控制输入，经9013三极管放大后作为液晶背光。

触摸屏部分由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843（U2）组成。

图2液晶模块及触摸电路原理

触摸传感部件是一个四线电阻屏幕，屏上引出四根线，分别对应X轴和Y轴各两根。测量X方向的时候，将X+,X-之间加上参考电压Vref,Y-断开，Y+作为A/D输入，获得X方向的电压；同理测量Y方向的时候，将Y+,Y-之间加上参考电压Vref,X-断开，X+作为A/D输入，进行A/D转换获得Y方向的电压，之后再完成电压与坐标的换算，整个过程类似一个电位器，触摸不同的位置分得不同的电压。

以上所需要的参考电压、A/D转换等工作由触摸屏控制器ADS7843直接完成的，微处理器只需将相应的控制命令传输到ADS7843即可，以获得相应电压的数据。

ADS7843是TI公司生产的四线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。在125kHz吞吐速率和2.7V电压下，功耗为750LW.在关闭模式下，功耗仅为0.5LW.由于具有低功耗和高速等特性，被广泛应用在电池供电的小型手持设备上。

ADS7843与LPC2148的连结关系如图3所示。ADS7843工作电压+3.3V,转换器的模拟输入（X+、Y+、X-、Y-）是一个4通道多路器；DCLK（第4引脚）是外部时钟输入引脚；CS（第3引脚）是片选输入端，低电平有效；DIN（第2引脚）是串行输入，控制数据通过该引脚输入；DOUT第16引脚）是串行数据输出，用于输出转换后的触摸位置数据，最大数为二进制的4095;PENIRQ（第15引脚）是PEN中断，用于触摸显示屏后引发一个中断。

2.2微处理器控制电路

原理如图3所示。

图3微处理器控制电路原理图

（1）LPC2148微处理器

ARM处理器占有市场份额高，具有性能高、成本低、能耗省等特点。图3中LPC2148（U3）是PHILIPS半导体公司推出的一个基于ARM7TDMI-S核、支持实