CN102541386B - 电阻式触摸屏控制电路及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电阻式触摸屏控制电路及其方法，在外接的电阻式触摸屏被按下时，由触摸监测模块向处理器发送触摸中断信号，该处理器唤醒该电阻式触摸屏控制电路工作，并发送包含该电阻式触摸屏类型和工作状态的指令至逻辑控制模块，由该逻辑控制模块根据指令信息控制传感信号输入模块自动选择相应的接口线以接收模拟传感信号及控制驱动信号输出模块提供驱动电压，然后由模数转换单元将模拟传感信号转换为数字信号后传送至该处理器进行后续处理，本发明电阻式触摸屏控制电路达到了支持多种类型的电阻式触摸屏的目的，本发明既可作为独立电路也可作为一个模块集成到处理器中。

Description

电阻式触摸屏控制电路及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种触摸屏控制电路及其实现方法，特别是涉及一种支持所有类型的电阻式触摸屏的电阻式触摸屏控制电路及其实现方法。

背景技术

触摸屏作为一种最新的输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多地感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，触摸屏可以分为如下五种：电阻式、电容式、电磁式、红外线式以及表面声波式。其中电阻式触摸屏由于技术原理简单、门槛低、上下游整合完整、制作工艺成熟稳定、成本低而在各种触摸屏中应用最大、最广。当前电阻式触摸屏占据了触摸屏的主要市场，从各种种类触摸屏总体看，电阻式触摸屏的市场份额占到了60％。

图1为常规的电阻式触摸屏控制系统的结构图。如图1所示，常规电阻式触摸屏系统通常包括电阻式触摸屏、触摸屏控制电路以及处理器，其工作流程如下：电阻式触摸屏未被按下时，触摸中断信号(即中断信号)一直为高，触摸屏控制电路进入待机状态以降低系统功耗；而当电阻式触摸屏被按下时，触摸屏控制电路的中断信号将被拉低作为中断信号送入处理器中，此时处理器将唤醒触摸屏控制电路，触摸屏控制电路将对电阻式触摸屏施加合适的驱动电压，同时读回接触点处的X和Y方向的电压值并经由触摸屏控制电路的数模转换器转为数字信号送入到处理器中转换为X和Y方向的坐标数值，然后再进行后续的处理。可见，对于电阻式触摸屏控制系统，其中的触摸屏控制电路为核心部分。

当前电阻式触摸屏控制电路有很多种，既有单独的电路也有作为一个模块集成到MCU或处理器中。但是，市场上的触摸屏控制电路一般都是专门为一种电阻式触摸屏设计的，如德州仪器(TI)公司的型号为ADS7846和TSC2046的触摸屏控制电路用于四线式电阻触摸屏，而型号为ADS7845的触摸屏控制电路用于五线式电阻触摸屏，当前未见六线、七线、八线电阻触摸屏控制电路。申请人为启攀微电子(上海)有限公司的中国专利申请200710044383.2揭示了一种电阻式触摸屏控制电路。如图2所示，该电阻式触摸屏控制电路包括电阻式触摸屏201、驱动管202、模数转换器203以及控制逻辑模块204，其中电阻式触摸屏201用于接收电阻变化，并产生X轴变化信号与Y轴变化信号通过X轴信号输出端213与Y轴信号输出端215输出，变化信号包括x轴变化信号与Y轴变化信号，驱动管202用于有选择地导通变化信号，模数转换器203用于对变化信号进行模数转换，逻辑控制模块204用于控制驱动管202。不难发现，该专利申请的电阻式触摸屏控制电路仅仅适用于四线式电阻触摸屏。再有，专利权人为德州仪器公司的专利号为US6738048的美国专利中提到的电阻式触摸屏控制电路也仅仅适用于五线式电阻触摸屏。总的来说，目前尚未见同时支持四线、五线、六线、七线和八线电阻触摸屏的电阻式触摸屏控制电路。

综上所述，可知先前技术的电阻式触摸屏控制电路存在无法支持多种类型的电阻式触摸屏的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服现有技术上述缺点，本发明的主要目的在于提供一种电阻式触摸屏控制电路及其实现方法，其既可以支持全类型的电阻式触摸屏，也可通过减少模块作为专门的任何一单一类型的电阻触摸屏控制电路使用。

为达上述及其它目的，本发明提供一种电阻式触摸屏控制电路，至少包括：

传感信号输入模块，连接任一类型的电阻式触摸屏，用于在逻辑控制模块的控制下根据处理器指令中包含的该电阻式触摸屏的类型与工作状态自动选择相应的接口线以接收该电阻式触摸屏产生的模拟传感信号；

驱动信号输出模块，连接于该电阻式触摸屏，在该逻辑控制模块的控制下根据该电阻式触摸屏的类型与工作状态为该电阻式触摸屏提供驱动电压；

模数转换单元，接收该模拟传感信号并将其转换为数字信号，并通过数字接口将该数字信号提供至该处理器；

内部基准模块，连接于该模数转换单元及该驱动信号输出模块，用于为该模数转换单元提供参考电压和产生该驱动电压；以及

逻辑控制模块，连接于其他各模块，在被该处理器唤醒后通过该数字接口接受该处理器的命令控制该电阻式控制电路的该工作状态。

进一步地，本发明电阻式触摸屏控制电路还包括触摸监测模块，该触摸监测模块连接于该电阻式触摸屏，以于该电阻式触摸屏被按下时产生一触摸中断信号至处理器，请求该处理器唤醒该电阻式触摸屏控制电路工作。

进一步地，本发明电阻式触摸屏控制电路还包括采样保持电路，用以对该模拟传感信号进行采样后再送入至该模数转换单元。

进一步地，本发明电阻式触摸屏控制电路的内部基准模块可以使用内部产生的基准电压也可以外接基准电压。

进一步地，本发明电阻式触摸屏控制电路的触摸监测模块至少包括上拉电阻、第一开关、第二开关、第三开关、二极管以及缓冲器，该上拉电阻一端连接电源电压，另一端与该第一开关、该二极管串联后连接至该缓冲器输入端，该第二开关连接在该电阻式触摸屏与该缓冲器的输入端之间，该第三开关一端连接至该缓冲器输入端，另一端接地，该缓冲器输出端输出该触摸中断信号。

进一步地，本发明电阻式触摸屏控制电路的传感信号输入模块至少具有八个输入端，其中四个输入端或用于接收四线式电阻触摸屏X轴与Y轴的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收五线式电阻触摸屏或六线电阻式触摸屏四个角的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收七线式电阻触摸屏两对角和两对角引线的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收连接八线式电阻触摸屏X轴和Y轴的变化信号作为该模拟传感信号；另外四个输入端或用于接收该五线式电阻触摸屏或该六线式电阻触摸屏的上层活动电极的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收该七线式电阻触摸屏上层活动电极的变化信号及两对角引线的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收该八线式电阻触摸屏每个导电条末端的变化信号作为该模拟传感信号。

为达上述及其它目的，本发明还提供了一种电阻式触摸屏控制电路的实现方法，至少包括如下步骤：

当电阻式触摸屏被按下时，触摸监测模块产生触摸中断信号至处理器；

该处理器唤醒该电阻式触摸屏控制电路工作；

该处理器通过数字接口传送指令以使传感信号输入模块依照该指令自动选择相应的接口线接收该电阻式触摸屏的模拟传感信号，并使该驱动信号输出模块根据指令为该电阻式触摸屏提供驱动电压；以及

将该模拟传感信号转换为数字信号送入到该处理器。

进一步地，指令中包含的信息至少含有该电阻式触摸屏的类型与工作状态。

进一步地，该模拟传感信号经采样后再转换为数字信号送入至该处理器。

与现有技术相比，本发明一种电阻式触摸屏控制电路及其实现方法在处理器接收到触摸中断信号后，通过处理器发送包含所连接的电阻式触摸屏的类型和工作状态信息至逻辑控制模块，并通过逻辑控制模块控制传感信号输入模块自动选择相应的接口线接收模拟传感信号及控制驱动信号输出模块提供相应的驱动电压，然后将模拟传感信号经模数转换成数字信号送入处理器转换为相应的X和Y坐标，实现了支持多种类型的电阻式触摸屏的目的，本发明既可作为独立电路也可作为一个模块集成到处理器中。

附图说明

图1为常规的电阻式触摸屏控制系统的结构图；

图2为现有技术中一种电阻式触摸屏控制电路的结构图；

图3为本发明一种电阻式触摸屏控制电路较佳实施例的系统架构图；

图4为图3中触摸监测模块的简单结构图；

图5为本发明一种电阻式触摸屏控制电路实现方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图3为本发明一种电阻式触摸屏控制电路较佳实施例的系统架构图。如图3所示，本发明一种电阻式触摸屏控制电路包括传感信号输入模块301、驱动信号输出模块302、模数转换单元303、内部基准模块304、逻辑控制模块305以及触摸监测模块306。

其中传感信号输入模块301与驱动信号输出模块302主要用来连接外部的电阻式触摸屏，传感信号输入模块301用于获得电阻式触摸屏的输入信号，即模拟传感信号，驱动信号输出模块302用于有选择的导通模拟传感信号。不同类型的电阻式触摸屏由于线的数量不同，因此，传感信号输入模块301与驱动信号输出模块302与各类型的电阻式触摸屏连接方式有所不同。具体来说，为达到支持多种类型(四线、五线、六线、七线及八线)电阻式触摸屏的目的，在本发明较佳实施例中，传感信号输入模块301至少具有八个输入端，其中四个输入端或用于接收四线式电阻触摸屏X轴与Y轴的变化信号(X+、X-、Y+及Y-)作为输入信号，或接收五线式电阻触摸屏/六线电阻式触摸屏的四个角的变化信号(UL、UR、LL以及LR)作为输入信号，或接收七线式电阻触摸屏的变化信号ULdrive、UR、LL及LRdrive作为输入信号，或连接八线式电阻触摸屏X轴和Y轴的变化信号(X+drive、X-drive、Y+drive及Y-drive)作为输入信号，另外四个输入端或用于接收五线式电阻触摸屏/六线式电阻触摸屏的上层活动电极(WIPER)的变化信号作为输入信号，或接收七线式电阻触摸屏上层活动电极(WIPER)的变化信号及变化信号ULsense与LRsense作为输入信号，或接收八线式电阻触摸屏每个导电条末端的变化信号(X-sense，X+sense，Y-sense，Y+sense)作为输入信号，具体连接方式请参见图3；驱动信号输出模块302在逻辑控制模块305的控制下，根据外部的电阻式触摸屏的类型和工作状态，自动选取导通合适的模拟传感信号，并将其输出至模数转换单元303；模数转换单元303将所接收到的模拟传感信号转换为数字信号，并在逻辑控制模块305的控制下通过数字接口307将数字信号提供给处理器(未示出)；内部基准模块304，用于产生基准信号，其连接于驱动信号输出模块302与模数转换单元303，为模数转换单元303提供参考电压及产生电阻式触摸屏的驱动电压，内部基准模块304既可以使用内部产生的基准电压也可以外接精确的基准电压，如图3所示，如使用外接基准电压，则将开关SW4闭合，如使用内部产生的基准电压，则将开关SW4断开；逻辑控制模块305与其他各部分均连接，以通过数字接口307接收处理器(未示出)的指令控制本发明电阻式触摸屏控制电路的工作状态；触摸监测模块306，连接于外部的电阻式触摸屏，以于外部的电阻式触摸屏被按下时产生触摸中断信号至处理器，由处理器唤醒本发明电阻式触摸屏控制电路工作。

图4为本发明电阻式触摸屏控制电路较佳实施例的触摸监测模块的示意图。如图4所示，触摸监测模块306包括上拉电阻R1、三个开关(SW1、SW2及SW3)、二极管D1以及缓冲器BUF，上拉电阻R1一端连接电源电压VCC，另一端与开关SW1、二极管D1串联后连接至缓冲器BUF的输入端，开关SW2连接在外部的电阻式触摸屏与缓冲器BUF的输入端之间，开关SW3一端连接至缓冲器BUF输入端，另一端接地，缓冲器BUF向处理器输出触摸中断信号，在本发明较佳实施例中，开关SW1、SW2及SW3可以为CMOS开关，上拉电阻R1为大电阻，一般为20k欧姆或更大。由于外部的电阻式触摸屏在待机状态下，下层接到地，当该电阻式触摸屏未被按下时，上下两层是隔离的，缓冲器BUF的输入端信号上拉为高，此时触摸中断信号为高；而当该电阻式触摸屏被按下时，上下两层导通，而该电阻式触摸屏上的电阻较低(一般为2k欧姆左右)远低于上拉电阻(20k欧姆或更大)，因此，此时缓冲器的输入为低，其输出的触摸中断信号将由高变为低，此时就可以作为一个中断信号送入到处理器或MCU中，等待处理器或MCU唤醒本发明的电阻式触摸屏控制电路监测接触点处的坐标。

为更好地实现本发明，本发明电阻式触摸屏控制电路还可以包含以采样保持电路308，用于对模拟传感信号进行采样，并通过其输出端将采样结果传送至模数转换单元303进行后续处理。

以下将进一步通过具体实施例来说明本发明的工作原理：当外部的电阻式触摸屏未被按下时，触摸监测模块306的触摸中断信号一直为高，此时本发明电阻式触摸屏控制电路进入待机状态以降低系统功耗；而当外部的电阻式触摸屏被按下时，触摸监测模块306的触摸中断信号将被拉低作为中断信号送入到MCU或者处理器中，MCU或者处理器将唤醒本发明电阻式触摸屏控制电路，并且当处理器或MCU接收到低电平的触摸中断信号后，处理器或MCU将通过数字接口307(可以为I2C，SPI或USB等)配置合适的指令给逻辑控制模块305，指令信息中包含电阻式触摸屏的类型与工作状态，逻辑控制模块305将自动根据电阻式触摸屏的类型控制驱动信号输出模块302给外部的电阻式触摸屏施加合适的驱动电压，同时控制传感信号输入模块301自动从电阻式触摸屏的接口线中自动选取合适的模拟传感信号输入，例如，当外部的电阻式触摸式为四线式电阻触摸屏时，则该合适的指令为指示传感信号输入模块301选择与四线式电阻触摸屏的连接方式以输入四线式电阻触摸屏的模拟传感信号，即X轴变化信号与Y轴变化信号，具体来说，计算X坐标时，逻辑控制模块305控制驱动信号输出模块302在Y+电极施加驱动电压Vdrive，控制Y-接地，同时控制传感信号输出模块301将X+电极作为本发明电阻式触摸屏控制电路的输入信号(模拟传感信号)，并将此输入信号送至采样保持电路308和模数转换单元303进行后续处理；同理，计算Y坐标时，逻辑控制模块305控制驱动信号输出模块302在X+电极施加驱动电压Vdrive，控制X-接地，同时控制传感信号输出模块301将Y+电极作为本发明电阻式触摸屏控制电路的输入信号，并将此输入信号送至采样保持电路308和模数转换单元303进行后续处理；采样保持模块308和模数转换单元303将模拟传感信号经采样后转换为数字信号并经过数字接口307送入到处理器或MCU，由处理器或MCU将其转换为对应的X和Y方向的坐标。考虑到面积和功耗的问题，其中的模数转换单元一般采用逐次逼近型(SAR)模数转换器实现。

图5为本发明电阻式触摸屏控制电路的实现方法流程图。如图5所示，本发明电阻式触摸屏控制电路的实现方法包括如下步骤：

步骤501，当外部的电阻式触摸屏被按下时，触摸监测模块306产生触摸中断信号至处理器或MCU；

步骤502，处理器或MCU唤醒本发明触摸屏控制电路工作；

步骤503，处理器或MCU通过数字接口307传送合适的指令至逻辑控制模块305，逻辑控制模块305根据指令的信息控制传感信号输入模块301从电阻式触摸屏的接口线中自动选取合适的模拟传感信号输入，该合适的指令包含电阻式触摸屏的类型及工作状态，同时根据指令的信息控制驱动信号输出模块302给电阻式触摸屏添加合适的驱动信号，即为电阻式触摸屏提供驱动电压；

步骤504，采样保持电路308和模数转换单元303将模拟传感信号经采样后转换为数字信号并经过数字接口307送入到处理器或MCU。

可见，本发明提供了一种同时支持所有形式和尺寸的电阻式触摸屏控制电路及其实现方法，可同时支持四线、五线、六线、七线和八线电阻式触摸屏，本发明根据外接的电阻式触摸屏的类型，自动为触摸屏添加驱动电压，同时自动选取合适的传感信号作为模拟输入信号，转换为数字坐标信号，并输出给后续的处理器使用，本发明相对于专一类型的电阻触摸屏控制电路而言，无需任何特别的硬件和软件改动，可同时适用于所有类型的电阻式触摸屏，具有功能强大、移动性强、通用性强和易于掌握的优点，并且还可通过减少模块作为专门的任何一单一类型的电阻触摸屏控制电路使用，本发明既可作为独立电路也可作为一个模块集成到MCU或者处理器中。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (7)

1.一种电阻式触摸屏控制电路，至少包括:

传感信号输入模块，连接任一类型的电阻式触摸屏，用于在逻辑控制模块的控制下根据处理器的指令信息中包含的该电阻式触摸屏的类型与工作状态自动选择相应的接口线以接收该电阻式触摸屏产生的模拟传感信号；

驱动信号输出模块，连接于该电阻式触摸屏，在该逻辑控制模块的控制下根据该电阻式触摸屏的类型与工作状态为该电阻式触摸屏提供驱动电压；

模数转换单元，接收该模拟传感信号并将其转换为数字信号，并通过数字接口将该数字信号提供至该处理器；

内部基准模块，连接于该模数转换单元及该驱动信号输出模块，用于为该模数转换单元提供参考电压和产生该驱动电压；以及

逻辑控制模块，连接于其他各模块，在被该处理器唤醒后通过该数字接口接受该处理器的命令控制该电阻式控制电路的该工作状态；

该电阻式触摸屏控制电路还包括触摸监测模块，该触摸监测模块连接于该电阻式触摸屏，以于该电阻式触摸屏被按下时产生一触摸中断信号至处理器，请求该处理器唤醒该电阻式触摸屏控制电路工作；

该触摸监测模块包括上拉电阻、第一开关、第二开关、第三开关、二极管以及缓冲器，该上拉电阻一端连接电源电压，另一端与该第一开关、该二极管串联后连接至该缓冲器输入端，该第二开关连接在该电阻式触摸屏与该缓冲器的输入端之间，该第三开关一端连接至该缓冲器输入端，另一端接地，该缓冲器输出端输出该触摸中断信号。

2.如权利要求1所述的电阻式触摸屏控制电路，其特征在于:该电阻式触摸屏控制电路还包括采样保持电路，用以对该模拟传感信号进行采样后再送入至该模数转换单元。

3.如权利要求2所述的电阻式触摸屏控制电路，其特征在于:该内部基准模块可以使用内部产生的基准电压也可以外接基准电压。

4.如权利要求1所述的电阻式触摸屏控制电路，其特征在于:传感信号输入模块至少具有八个输入端，其中四个输入端或用于接收四线式电阻触摸屏X轴与Y轴的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收五线式电阻触摸屏或六线电阻式触摸屏四个角的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收七线式电阻触摸屏两对角和两对角引线的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收连接八线式电阻触摸屏X轴和Y轴的变化信号作为该模拟传感信号；另外四个输入端或用于接收该五线式电阻触摸屏或该六线式电阻触摸屏的上层活动电极的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收该七线式电阻触摸屏上层活动电极的变化信号及两对角引线的变化信号作为该模拟传感信号，或用于接收该八线式电阻触摸屏每个导电条末端的变化信号作为该模拟传感信号。

5.一种权利要求1所述的电阻式触摸屏控制电路的实现方法，至少包括如下步骤：

当电阻式触摸屏被按下时，触摸监测模块产生触摸中断信号至处理器；

该处理器唤醒该电阻式触摸屏控制电路工作；

该处理器通过数字接口传送指令以使传感信号输入模块依照该指令自动选择相应的接口线接收该电阻式触摸屏的模拟传感信号，并使该驱动信号输出模块根据指令为该电阻式触摸屏提供驱动电压；以及

将该模拟传感信号转换为数字信号送入到该处理器。

6.如权利要求5所述的电阻式触摸屏控制电路的实现方法，其特征在于：该指令中包含的信息至少含有该电阻式触摸屏的类型与工作状态。

7.如权利要求6所述的电阻式触摸屏控制电路的实现方法，其特征在于：该模拟传感信号经采样后再转换为数字信号送入至该处理器。