单片机化可控硅可靠触发系统的设计

1、淮 海 工 学 院毕业设计(论文)说明书题 目： 单片机化可控硅可靠触发系统的设计 作 者： 杨宁宁 学 号： 系 (院)： 电子系 专业班级： 自动化032 指导者： 郑宏婕 副教授 评阅者： 2007 年 6 月 连 云 港毕业设计（论文）中文摘要单片机化可控硅可靠触发系统的设计摘要: 在大功率、低电压、大电流场合，晶闸管通常均采用多管并联工作方式来加大容量。但晶闸管的多管并联，会在其导通时间不一致情况下造成先导通的晶闸管过热烧毁的事故。可控硅由不通到导通必须具备除了在阳极到阴极之间加上正向电压之外，还必须在控制极至阴极之间加上适当的触发电压及电流。通过对8031单片机接口电路硬、软件设计

2、，设计触发电路，对晶闸管采取强触发措施，使并联晶闸管几乎相同时间被触发导通。关键词：单片机 可控硅 触发毕业设计（论文）外文摘要Touching screen in the application of the postcode enquiry systemAbstract: This text carries on systematic analysis and design on the basis of the one-chip computer develops technology, have introduced systematic development background

3、and meaning.The system has adopted the 4-wire resistance touch screen of the resistance as the input equipment, 240128 liquid crystal displays are regarded as the output equipment, achieve it with the purpose of realizing human-computer interaction form touching.The touch screen is more advanced inp

4、ut equipment in recent years, widely used in the information inquiry of the multimedia. This text describes the structural design of the hardware emphatically, have done the detailed introduction to the devices , such as technology and touch- sensitive screen controller ADS7846 , T6963C liquid cryst

5、al controller etc., and the course of combining the subject and analyzing software design and developing , and design concept of the main program and interruption the subprogram.Keywords: One-chip computer ; Touch screen; ADS7846 chip; T6963C liquid crystal controller目 录1 绪 论11.1 单片机的发展概述11.2 课题背景32

6、 触发电路的设计32.1 触摸屏32.2 ADS7846触摸屏控制芯片62.3 液晶显示器102.4 T6963C液晶控制器122.5 液晶显示模块HY-M-201182.6 AT89C52单片机212.7 硬件框图及其工作过程233 硬件的设计243.1 软件流程图253.2 程序设计28 4软件的设计结论37致谢38参考文献391 绪 论1.1 单片机的发展概述单片机亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读取存储器（ROM）、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片

7、上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制(就是快速反应)方面的需要。因此，它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因此，单片机又常常被人称为微控制器(MCU或C)。 1.1.1 单片机当前的发展状况单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:（1）片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品

8、小巧美观，同时系统也更加稳定，目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。（2）单片机抗干扰能力加强，使的它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。（3）单片机提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。（4）在线编程目前有两种不同方式：ISP：具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器，用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程，但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。IAP：具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序，用户可以通过下载线对它在线编程，用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供

9、了方便。这类产品如SST的89系列。（5）在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统，开发调试变的非常复杂，同时由于单片机资源有限，不能像PC一样直接调试自己的软件，于是出现了品种繁多的专业仿真器，为用户的开发提供了强大功能，加速了开发进程，降低了开发难度，同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担，目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机，这类单片机采用标准JTAG接口，JTAG是一种标准(IEEE1149.1)，是为测试芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态，为什么测试芯片还需要专门制定标准呢？这是因为复杂芯片引脚太多，特别是还有些芯片一旦

10、安装到多层电路板上就无法看到引脚，更不要说测量了，这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口，对芯片进行测量，如果各个公司的芯片都符合该标准，就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链)，无论在电路板上有多少芯片，只需4个引脚，就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片，当然可以将数据写入芯片，在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口，出现了在系统编程(ISP)的概念，也就是，即使可编程逻辑器件安装到了系统中，也可以对其内部电路进行修改，JTAG技术和EDA软件的进步，使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。具备这类功能的单片机如TIMSP430系列。1.1.2 单

11、片机常用外围接口介绍（1）串口：I2C，SPI。单片机提供这类功能，目的是为了方便系统和外围设备的连接，用户可以通过I2C，SPI接口连接诸如传感器的设备，完成检测功能，同时把系统情况通过串口传给上位机管理系统，完成远程设备的控制。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。（2）模数转换：单片机通过提供模数转换功能，方便用户进行数据的采集处理，实现强大的数据处理和控制能力，同时单片机也推出如16位，32位处理器，这更加强了单片机作为工业控制的能力。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。（3）外线接口：单片机通过提供红外线接口为用户无限控制带来了方便。如富士通单片机。（4）CAN总线：单片机提供

12、CAN总线模块，配合工业控制，为单片机的应用注入强大的活力。如富士通单片机。（5）LCD控制模块：单片机集成LCD模块，为控制系统信息显示提供了强大功能。如富士通单片机。（6）强电控制模块：最近有的厂家把弱电和强电控制接口集成到单片机内部，这更加方便用户利用单片机做工业控制。（7）USB通信单片机集成USB通信模块，这大大方便了系统和PC通信。1.1.3 单片机软件发展状况随着单片机的发展，人们对事物的要求越来越高，单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化，从最初的汇编语言，开始演变到C语言开发，不但增加了语言的可读性，结构性，而且对于跨平台的移植也提供了方便，另外一些复杂的系统开始在单片机上采

13、用操作系统，一些小的RTOS等，一方面加速了开发人员的开发速度，节约开发成本，另外也为更复杂的实现提供了可能。当前比较流行的RTOS有:WINCE，uClinux，Linux，uC/OS等等。1.1.4 单片机目前状况目前低端定位的单片机仍然走俏，但高端的单片机(微处理器)却是风起云涌，SOC技术的发展，现代电子技术应用中包含了硬件(HW)、硬件加软件(HW+SW)、固件(FW)3个层次。这3个层次也可以说是现代电子技术应用的3人发展阶段。自1997年以来，电子技术应用又增加了一个新的层次片上系统(SOC)层次。SOC技术概念和应用技术层次的出现，标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。从各个

14、发展阶段看，自HW+SW阶段开始，电子技术应用就与单片机紧密地联系在一起。在FW阶段，作为固件系统的重要核心技术，单片机又以嵌入式技术为基础，再次成为现代电子应用技术的核心技术之一，并为SOC应用技术提供了紧实的基础。SOC为各种应用提供了一个新的实现技术。这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了巨大的变化，为信息技术的应用提供坚实的基础，因此，完全可以称之为SOC革命。同时，SOC也为单片机技术提供了更广阔的应用领域，使单片机应用技术发生了革命性的变化。1.1.4 单片机的影响 我国开始使用单片机是在1982年，短短五年时间里发展极为迅速。1986年在上海召开了全国首届单片机开发与

15、应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的单片机与嵌入式系统应用杂志现以风靡电子界，在2003年7月，（91 猎头 网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC

16、卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达 13 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的

17、玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。 所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。美国著名公司的单片机技术仍处于领先的地位，特别是在高端产品方面，高性能的单片机新产品不断推出。而日本在单片机制造业方面也有相当的优势，也在积极争夺家电产品的大客户。韩国及我国台湾省的一些公司在引进消化美国技术的基础上，以低价位的兼容产品抢占中国市场。而至今还没有一家中国大陆的公司能在如此浩大的单片机市场上占有一席之地，这不能不说是我国电子工业的悲哀。另一方面，如此琳琅满目、让人眼花缭乱的单片机品种，着实给单片机应用的工程师提供了巨大的选择空间。这么多种单片机能进入中国市场，这一事实就说明了我们的应用工

18、程师已经能够综合各类单片机的性能、价格等方面的因素，并结合实用对象进行选择。较过去以剖析、复制外国产品为主的思路有了相当的改进。随着我国经济实力的增长，开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主，公司能否提供廉价的仿真器，提供方便的技术服务与培训，较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争，这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。1.2 课题背景晶体闸，俗称可控硅。一种包含3个或3个以上

19、PN结，能从断态转入通态，或由通态转入断态的双稳态电力电子器件。它泛指所有PNPN类型的开关管，也可表示这类开关管中的任一器件。自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来，由于它的优异性能，很快受到各国重视。随着新材料的出现，新工艺的采用，单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安,耐压等级从几百伏提高到几千伏,工作频率大大提高，器件的动态参数也有很大改进。80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500安/6500伏,可关断晶闸管达3000安/4500伏。随着应用领域的拓展,晶闸管正沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。晶闸管以高阻单晶硅为基本材料制成

20、。耐高电压，通流能力大。制作中采用特殊寿命控制技术。与离子管相比，它的开关速度更快，功耗低，体积小，节能显著。晶闸管构成电力电子器件中引人注意的一大类，也是很有发展前途的一类。2 硬件设计2.1 触摸屏触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中，触摸屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通过接口送

21、到CPU，从而确定输入的信息。触摸屏附着在显示器的表面，与显示器配合使用。通过触摸产生模拟电信号，经过转换为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标，从而得到操作者的意图并执行。目前市场上常见的触摸屏主要有五类: 红外线触摸屏、矢量压力传感触摸屏、电阻触摸屏、电容触摸屏、表面声波触摸屏。其中电阻式触摸屏在实际应用中用的较多。2.1.1 红外触摸屏红外触摸屏是利用X、Y 方向上密布的红外线矩阵来检测并定位使用者的触摸点。通常,红外线触摸屏是在显示屏的前面安装一个外框, 依靠装在外框中的电路板在屏幕的四边布置红外发射管和红外接收管, 形成横竖交叉, 一一对应的红外线矩阵。使用者在用手指触摸屏幕时,

22、手指会挡住经过该位置的横竖红外线, 由此计算判别出触摸点在屏幕上的位置。2.1.2 压力传感触摸屏压力传感触摸屏是利用显示屏上的压力传感器来检测传感并定位使用者的触摸点。早期的压力传感触摸屏是在显示屏前加一块玻璃屏, 在其四角上各设置一个压力传感器,通过这四个传感器受力的微小变化经复杂计算而得出触摸点的位置。现采用矢量压力技术对其改进,专门设计了放置显示屏的扁盒子状的平台, 上板在平台内安装了弹簧, 可三维移动。当触摸显示屏时, 显示屏受压带动上板产生一个微小的位移, 这个位移使安装在平台内的几个方向上计算来的平板电容器的电容值发生改变, 通过复杂的得出触摸点的正确位置。2.1.3 电容触摸屏

23、电容触摸屏是利用触摸点与接有高频信号的工作面间形成的耦合电容吸走一个很小电流造成的变化经精密计算来确定使用者的触摸点。当使用者触摸电容屏时, 由于人体 电场, 在使用者的手指触点和触摸屏表面的工作面形成一个耦合电容。由于工作面上接 有高频信号, 而对高频信号来说, 电容则是直接导体, 于是从手指接触点吸收走一个很小的电流, 这个电流分别从触摸屏四个角上的电极中流出, 并且流经这四个电极的电流与手指触点到四角的距离成比例, 控制器通过对这四个电流比例的精密计算, 得出触摸点位置。2.1.4 表面声波触摸屏表面声波是一种能在介质(如玻璃或金属等钢性材料) 表面进行浅层传播的机械能量波,属超声波的一

24、种, 其性能稳定易于分析, 并且在横波传递过程中具有非尖锐的频率特性。表面声波触摸屏在屏幕的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器, 右上角则固定两个相应的超声波接收换能器, 屏幕四周边则有45角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。当使用者用手指触摸屏幕时, 手指吸收了一部分声波能量, 而控制器则侦测到接收信号在某一时刻上的衰减, 由此可计算出触摸点在Y 轴上的位置, 同样原理可以得到触摸点在X轴上位置。除X、Y 轴坐标外, 表面声波触摸屏还能响应其独有的第三轴Z 轴坐标, 也就是压力轴响应, 能由接收信号衰减处的衰减量计算得到而感知使用者手指触摸压力大小值。三轴一旦确定, 控制器

25、就把它们传给主机, 正确显示该触点的有关内容。2.1.5 电阻触摸屏这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的

26、方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。电阻触摸屏是利用控制器侦测电阻薄膜屏上的两层导电层间的短接点并计算出X、Y 轴的位置来确定使用者的触摸点。当使用者的手指触摸到屏幕时, 电阻薄膜屏中的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触并导通, 控制器侦测到这个接通并计算出X、Y 轴的位置。电阻式触摸屏的感应器是一块覆盖电阻性栅格的玻璃, 再在上面蒙上一层涂有导电涂层并有特殊模压凸缘的聚脂薄膜, 凸缘是防止表面涂层与玻璃接触, 为防止磨损, 膜外覆盖有保护层。当屏幕被触摸时, 压力使聚脂薄膜凹陷, 而与玻璃导电层接触。控制器向玻璃的两个邻角加+5 V 电压, 并把对面两个角接地, 于是电阻栅格在玻

27、璃片上形成了从矩形的一边到另一边线性变化的电压阶梯。控制器从两个方向上测出触摸点的电压值,就可以算出其位置。电阻式触摸屏透光性差一些, 但分辨率较高, 可以从6464 直到10241024, 故是多媒体应用首选。本设计中的四线电阻触摸屏电阻触摸屏是利用控制器侦测电阻薄膜屏上的两层导电层间的短接点并计算出X、Y 轴的位置来确定使用者的触摸点。当使用者的手指触摸到屏幕时, 电阻薄膜屏中的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触并导通, 控制器侦测到这个接通并计算出X、Y 轴的位置。电阻触摸屏因用作基层的材料不同而分有四线电阻触摸屏和五线电阻触摸屏二种。五线式触摸屏与四线式不同。主要区别在于五线触摸屏将

28、其中一导电层的四端均引出来作为四个电极，另一导电层仅仅作为测量的导体输出X向和Y向的电压，测量时要交替在X向和Y向上施加电压。（1）四线电阻触摸屏的工作原理:电阻触摸屏是采用电阻模拟量技术。它是一层玻璃作为基层，上面涂有一层透明氧化金属（ITO氧化铟）导电层，再盖有一层玻璃或是外表面硬化处理的光滑的塑料层；内表面也涂有一层ITO导电层。它们之间有许多细小的透明隔离点把两导电层隔开绝缘，每当有笔或是手指按下时，两导电层就相互接触。在待命状态下 CPU 以极快的频率轮流 +5V 电压供给上层 Y 轴与下层 X 轴，当一层导电时，另一层接地以读取电压值。Film 上的电压值持续地由 A/D 转换器做

29、转换。并由控制卡上的 CPU 监控。 当屏幕被触摸时，上层 Film 与下层 Film 上的 ITO(氧化铟，弱导电体) 导通， CPU 检查到上述动作后，进行如下处理： CPU 首先供及下层 X 轴 +5V ，并将上层 Y 轴接地，当触摸时，上层将下层 X 轴的电压送出，A/D 转换器讲电压值数字化，计算出 X 轴的坐标。接着 CPU 供给Y轴+5V ，并将下层 X 轴接地，当触摸时，下层会将上层 Y 轴上的电压值数字化，計算出 Y 轴的坐标。（2）触摸屏的两个金属导电层分别用来测量X轴和Y轴方向的坐标。用于X坐标测量的导电层从左右两端引出两个电极，记为X+和X-。用于Y坐标测量的导电层从上

30、下两端引出两个电极，记为Y+和Y-。这就是四线电阻触摸屏的引线构成。当在一对电极上施加电压时，在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布。若在X方向的电极对上施加一确定的电压，而Y方向电极对上不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极上反映出来，通过测量Y+电极对地的电压大小，便可得知触点的X坐标值。同理，当在Y电极对上加电压，而X电极对上不加电压时，通过测量X+电极的电压，便可得知触点的Y坐标。测量原理如图1所示。 (a)测量Y向坐标 (b)测量X向坐标图1 四线式触摸屏测量原理四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。

31、总共需四根电缆。特点：高解析度，高速传输反应。表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理。具有光面及雾面处理。一次校正，稳定性高，永不漂移。2.2 ADS7846触摸屏控制芯片 各种类型的触摸屏均有其相应的控制器，如：ADS7846是四线式触摸屏的控制器，而ADS7845是五线式触摸屏的控制器。触摸屏控制器主要的功能均是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压，并将相应的电压信号传送给自身A/D转换器，在微处理器提供的同步时钟作用下将数字信号读入微处理器。ADS7846是美国Burr-Brown公司推出的与ADS7846是美国Burr-Brown公司推出的与ADS7843兼容的新一代4线

32、制电阻式触摸屏控制器，通过机械式触摸，可以迅速得到触摸点的位置信号。它是一种典型的带有连续逼近型寄存器的A/D转换器，内部自带+2.5V参考电压，微处理器的串行接口，可测量温度和触摸压力，有可编程的8位或12位的分辨率（最大精度可分辨40964096个点），自动进入低功耗模式。在2.7V电压下和125kHz的转换速率下，功耗为750W；关闭模式下，功耗仅为0.5W。提供TSSOP-16和SSOP-16两种封装。由于这些优良的性能，在移动设备中有大量的应用。引脚名功能描述+Vcc逻辑正电源X+,Y+接触摸屏正电极X-,Y-接触摸屏负电极GND接地Vbat电源监控输入端PENIRQ中断输出端Vre

33、f参考电压输入输出端DOUT串行数据输出端DCLK外部时钟输入端DIN串行数据输入端BUSY忙信号输出端(低电平有效)CS片选INADC辅助输入通道表1 ADS7846控制器的主要引脚图2 ADS7846控制器的引脚排列图图3 ADS7846控制器的内部结构图工作时，ADS7846根据数据输入口DIN收到不同的命令字打开相应的开关通道，并接受返回的模拟电压，通过A/D转换得出对应的数字量，再通过DOUT传回单片机。S是开始标志位，只有S位为高时ADS7846才开始接收命令字。A0、A1、A2是通道选择，根据测量的需要而改变，MODE选择是8位还是12位的A/D转换，SER/DFR是工作方式选择

34、位。ADS7846有两种工作方式：一种是单端输入，一种是差分输入。在需要进行压力测量的时候，必须使用差分输入的工作模式。PD1和PD0是用来控制内部参考电压和模数转换器的开关。CLK是ADS7846的工作脉冲，CS是ADS7846的片选信号，DOUT是数据输出，DIN是数据输入，BUSY是转换判断位。当系统工作时，单片机首先通过片选信号选中ADS7846，再通过DIN向ADS7846发送命令控制字数据，并通过CLK引脚配以相应的时序脉冲。BUSY位被置位后，通过DOUT数据输出口获取12位转换结果。 图4 ADS7846 的基本结构图1触摸点P处测量结果计算如下：ADS7846 的基本结构 （

35、1） （2）ADS7846内部可以通过寄存器的设置将A/D转换器的分辨率设为8位或12位，在本系统中A/D转换器的分辨率取12位。则P点的二进制输出代码为： （3） （4）其中：Vref-full为加在ADS7846内部A/D转换器上的参考电压。触摸屏控制器的运行是通过串行数据输入口DIN输入控制命令进行控制的。控制命令的基本格式如下： 表2 控制指令格式bit7指明发送命令开始，高电平有效。A2:A0用于选择数据输入通道，101选择X坐标测量，001选择Y坐标测量。MODE将内部模数转换器的分辨率定义为8位（MODE=1）或12位（MODE=0）。SER/DFR为单端/双端参考电压选择位。P

36、D1:PD0根据省电模式的需要进行选择设置。这些命令控制位的设置将在程序代码部分得以应用。ADS7846的核心部件是一个具有采样和保持功能的12位逐次逼近式A/D转换器。内部的六选一模拟多路开关根据微控制器送来的命令字选择六个模拟量：X+、Y+、Y-、VBAT（电池电压）、TEMP（温度）和AUXIN（外模拟量）之一送入A/D转换器，转换后通过SPI接口将数字量送入微控制器。ADS7846还设置有触摸识别电路，当检测到有触摸时，该电路输出一个低电平信号，称为PENIRQ#（笔中断），ADS7846以这个信号向微控制器提出测量触点坐标的中断请求。ADS7846通过笔中断请求向AT89C52表示有

37、触摸发生。如图3所示，当没有触摸时，MOSFET和打开、关闭，则笔中断输出引脚通过外加的上拉电阻输出为高。当有触摸时，和打开、关闭，则笔中断输出引脚通过内部连接到地而输出为低，从而向AT89C52提中断请求。图5 笔中断请求触点坐标的公式如下： （5） （6）式中，X和Y分别为触点在X工作面和Y工作面上产生的电压的数字量的测量值，可通过采样得到；（X，Y）反映了触点在触摸屏上的坐标的公式如下XMIX、YMIN、XMAX和YMAX分别为触摸屏上最小和最大坐标点在X工作面和Y工作面上产生的电压的数字量的实际测量值，它们是常量，可通过测量得到；（XMIN，YMIN）和（XMAX，YMAX）反映了触摸

38、屏上最小、最大坐标点的坐标；w和H分别是LCD显示屏X轴和Y轴上的象素点总数；（X1，Y1）为触点映射到LCD显示屏上的像素点坐标。图6是触摸屏控制器和MCU的连接电路图，其工作原理：当ADS7846检测到触摸屏被按下时，它就会产生一个中断信号（PENIRQ为低电平）给MCU，MCU选中ADS7846控制器（CS为低），然后通过串行口DIN向ADS7846发送8位控制字，此后DOUT在DCLK的下降沿得到12位的输出。图 6 触摸屏控制器和MCU的连接电路图 图 7 ADS7846的处理流程图ADS7846在计算触摸坐标时有两种方式，single ended模式和difference 模式。S

39、ingle ended模式利用ADS7846内部参考电压或者外部参考电压，得出的结果是一个电压的AD结果。 Difference 不需要内部或者外部的参考电压，这种模式得出的结果是触摸点在触摸屏位置上的百分比。这种模式可以消除参考电压波动对换算结果的影响。2.3 液晶显示器液晶显示器（LCD）具有工作电压低、微功耗、显示信息量大和接口方便等优点，现在已被广泛应用于计算机和数字式仪表等领域，成为测量结果显示和人机对话的重要工具。液晶显示器按其功能可分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形

40、，达到图文并茂的效果，其应用越来越广泛。2.3.1 数显液晶模块这是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。段型液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。由于这些设备体积小，所以尽可能不将显示部分设计成单独的部件，即使一些应用领域需要单独的显示组件，那么也应该使其除具有显示功能外，还应具有一些信息接收、处理、存储传递等功能，由于它们具有某种通用的、特定的功能而受市场的欢迎。常见的数显液晶显示模块有以下几种。（1）计数模块：这是一种由不同位数的七段型液晶显示器件与译码驱动器，或再加上计数器装配成的计数显示部件。它具有记录、处理、显示数字的功能。目前我

41、国市场上能够见到的主要产品有由CD4055译码驱动器驱动的单位液晶显示器件显示模块，以及由ICM72ll，ICM7231，ICM7232，CDl4543，UPDl45001，HD44100等集成电路与相应配套的液晶显示器件组装成的4位、6位、8位、10位、12位、16位计数模块在选用这类计数模块时必须注意以下几点:弄清功能：虽说都叫“计数模块”，但其中大部分并不能直接计数。它们的输人端口有的仅是BCD码接口形式，有的是BCD码加选通端输人接口形式，还有的是可直接与串行、并行口相接的接口形式等等，如需要计算或记录一串数字，还必须配置相应的电路，当然也有将计数电路配好在模块上的产品。认准结构：液晶

42、显示器件有不同的安装方法和安装结构。固此，在选用时要注意其结构特点，一般来说，这种计数模块大都由斑马导电橡胶条、塑料(或金属)压框和PCB板将液晶显示器件与集成电路装配在一起而成。其外引线端有焊点式、插针式、线路板插脚式几种。 注意电源：一台设备应该尽量使用统一的电源，常见的液晶显示器件计数模块有单电源型和双电源型，有5V和9V等不同规格。（2）计量模块：这是一种有多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、计数、A/D转换功能的集成电路片组装而成的模块。由于所用的集成电路中具有A/D转换功能，所以可以将输入的模拟量电信号转换成数字量显示出来。我们知道任何物理量，甚至化学量(如酸碱度等)都可以转换为

43、模拟电量，所以只要配上一定的传感器，这种模块就可以实现任何量值的显示，使用起来十分方便。计量模块所用的集成电路型号主要有ICL7106、ICL7116、ICL7126、ICL7136、ICL7135、ICL7129等，这些集成电路的功能、特性决定了计量模块的功能和特性。作为计量产品，按规定必须进行计量鉴定。经计量部门批准在产品上贴有计量合格证。（3）计时模块：计时模块将液晶显示器件用于计时历史最久，将一个液晶显示器件与一块计时集成电路装配在一起就是一个功能完整的计时器。声于它没有成品钟表的外壳，所以称之为计时模块。计时模块虽然用途很广，但通用、标准型的计时模块却很难在市场上买到，只能到电子钟表

44、生产厂家去选购或定购合适的表芯，计时模块和计数模块虽然外观相似，但它们的的显示方式不同，计时模块显示的数字是由两位一组两位一组的数字组成的而计数模块每位数字均是连续排列的。由于不少计时模块还具有定时、控制功能，因此这类模块可广泛装配到一些加电、设备上，如收录机、CD机、微波炉、电饭煲等电器上。2.3.2 液晶点阵字符模块它是由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件，结构件装配而成的，可以显示数字和西文字符。这种点阵字符模块本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。一般该种模块最少也可以显示8位1行或16位l行以上的字符。这种模块的点阵排列是由57、58或511的一组组像

45、素点阵排列组成的。每组为1位，每位间有一点的间隔，每行间也有一行的间隔，所以不能显示图形，一般在模块控制、驱动器内具有已固化好192个字符字模的字符库CGROM，还具有让用户自定义建立专用字符的随机存储器CGRAM，允许用户建立8个58点阵的字符。2.3.3 点阵图形液晶模块这种模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。由于它也是有X-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。（1） 行、列驱动型：这是一种必须外接专用控制器的模块，其模块只装配有通用的行、列驱动器，这种驱动器实际上只有对像素的一般驱动输出端，而输入端一

46、般只有4位以下的数据输入端、移位信号输人端、锁存输人端、交流信号输人端等，如HD44100，IID66100等此种模块必须外接控制电路，如HD61830，SEDl330等才能与计算机连接该种模块数量最多，最普遍。虽然需要采用自配控制器，但它也给客户留下了可以自行选择不同控制器的自由。（2） 行、列驱动-控制型：这是一种可直接与计算机接口，计算机直接控制驱动器的模块。这类模块所用的列驱动器具有I/O总线数据接口，可以将模块直接挂在计算机的总线上，省去了专用控制器，因此对整机系统降低成本有好处。对于像素数量不大，整机功能不多，对计算机软件的编程又很熟悉的用户非常适用。不过它会占用你系统的部分资源。

47、（3） 行、列控制型：这是一种内藏控制器型的点阵图形模块。也是比较受欢迎的一种类型这种模块不仅装有如第一类的行、列驱动器，而且也装配有如T6963C等的专用控制器。这种控制器是液晶驱动器与计算机的接口，它以最简单的方式受控于计算机，接收并反馈计算机的各种信息，经过自己独立的信息处理实现对显示缓冲区的管理，并向驱动器提供所需要的各种信号、脉冲，操纵驱动器实现模块的显示功能。这种控制器具有自己一套专用的指令，并具有自己的字符发生器CGROM用户必须熟悉这种控制器的详细说明书，才能进行操作。这种模块使用户摆脱了对控制器的设计、加工、制作等一系列工作，又使计算机避免了对显示器的繁琐控制，节约了主机系统

48、的内部资源。2.4 T6963C液晶控制器T6963C 是日本东芝公司专门为中等规模LCD模块设计的一款控制器，它通过外部MCU方便地实现对LCD驱动器和显示缓存的管理。T6963C液晶显示控制器在应用中可以与各种型号的微控制器接口，实现控制和现场过程的动态显示。其特点为8位总线，内部有128个常用字符表，可管理外部扩展显示缓存64KB，并具有丰富的指令供MCU实现对LCD显示屏幕的操作与编辑。T6963C 是图形点阵式液晶显示控制器，能直接与80 系列的8 位微处理器接口。字符字体可由硬件或软件设置，字体有4 种：58、 68 、78、88。在内置T6963C 的液晶显示模块上已经实现了T6

49、963C 与行、列驱动器及显示缓冲区RAM 的接口，同时也已用硬件设置了数据传输方式、显示窗口长度、宽度等。此模块的初始化设置一般由管脚设置完成，所以初始化时，由软件编写的指令就集中在显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个、两个参数，或无参数。若指令中含有参数，则每条指令执行时均须先送入参数，再送入指令代码。由于状态位作用不一样，因此执行不同指令必须检测不同状态位。由于LCD指令的执行是一个不断地检测状态、写指令及读写数据的过程，因此可把它们编写成通用的函数，以便随时调用。液晶显示控制器T6963C的状态位从低到高分别是STA0STA7。进行状态位检测时，先从T6963C的状态寄存器中读

50、取状态字，然后提取对应的状态值，通过判断决定下一步的操作。2.4.1 T6963C的特点（1）T6963C是点阵式液晶图形显示控制器，它能直接与80系列的8位微处理器接口；（2）T6963C的字符字体由硬件设置，其字体有4种：58、68、78、88；（3）T6963C的占空比可从1/16到1/128；（4）T6963C可以图形方式、文本方式及图形和文本方式进行显示，以及文本方式下的特征显示，还可以实现图形拷贝操作等等；（5）T6963C具有内部字符发生器CGROM，共有128个字符，T6963C可管理64K显示缓冲区及字符发生器CGRAM。并允许MPU随时访问显示缓冲区，甚至可以进行位操作。2

51、.4.2 T6963C的引脚说明及其功能T6963C的QFP封装共有67个引脚，各引脚说明如下：（1）D0D7：T6963C与MPU接口的数据总线，三态；（2）/RD，/WR：读、写选通信号，低电平有效，输入信号；（3）/CE：T6963C的片选信号，低电平有效；（4）C/D：通道选择信号，1为指令通道，0为数据通道；（5）/RESET，/HALT：/RESET为低电平有效的复位信号，它将行、列计数器和显示寄存器清零，关显示；/HALT具有/RESET的基本功能，还将中止内部时钟振荡器的工作；（6）DUAL，SDSEL：DUAL1为单屏结构，DUAL0为双屏结构；SDSEL0为一位串行数据传输

52、方式，SDSEL1为二位并行数据传输方式；（7）MD2，MD3：设置显示窗口长度，从而确定了列数据传输个数的最大值，其组合逻辑关系如下：MD31100MD21010每行字符数32406480表3（8）MDS，MD1，MD0：设置显示窗口宽度（行），从而确定T6963C的帧扫描信号的时序和显示驱动的占空比系数，当DUAL1时，其组合功能如下：MDS00001111MD111001100MD010101010字符行246810121416总行数163248648096112128占空比1/161/321/481/641/801/961/1121/128表4当DUAL0时，以上设置中的字符行和总行数

53、增至原来的2倍，其它都不变，这种情况下的液晶屏结构为双屏结构；（9）FS1，FS0：显示字符的字体选择FS11100FS01010字体58687888表5（10）XI，XO：振荡时钟引脚；（11）AD0AD15：输出信号，显示缓冲区16位地址总线；（12）D0D7：三态，显示缓冲区8位数据总线；（13）R/W：输出，显示缓冲区读、写控制信号；（14）/CE：输出，显示缓冲区片选信号，低电平有效；（15）/CE0，/CE1：输出，DUAL1时的存储器片选信号；（16）T1，T2，CH，CH2：用来检测T6963C工作使用情况，T1，T2作为测试信号输入端，CH，CH2作为输出端；（17）HOD，

54、HSCP，LODLSCP（CE1），EDLP，CDATA，FR为T6963C驱动部信号。 图8 与MPU接口的时序图2.4.3 T6963C指令集T6963C的初始化设置一般都由管脚设置完成，因此其指令系统将集中于显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个或两个参数，或无参数。每条指令的执行都是先送入参数（如果有的话），再送入指令代码。每次操作之前最好先进行状态字检测。T6963C的状态字如下所示：STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA0:指令读写状态1：准备好 0：忙STA1:数据读写状态1：准备好 0：忙STA2:数据自动读状态 1：准备好 0：忙STA3:数据自动写状态1：准备好 0：忙STA4:未用STA5:控制器运行检测可能性 1：可能0：不能STA6:屏读/拷贝出错状态 1：出错 0：正确STA7:闪烁状态检测 1：正常显示 0：关显示由于状态位作用不一样，因此执行不同指令必须检测不同状态位。在MPU一次读、写指令和数据时，STA0和STA1要同时有效处于“准备好”状态。当MPU读、写数组时，判断STA2或STA3状态。屏读、屏拷贝指令使用STA6。STA5和STA7反映T6963C内部运行状态。2.4.4 T6963C指令系统的说明：（1） 指针设置指令，格式如下：D1，D20 0 1 0 0 N2 N1 N0D1，D