引 言
    由于触摸屏输入方便、轻薄、便于携带等优点，越来越多的电子产品用触摸屏作为人机界面的输入设备。在动态签名认证中www.cechina.cn，亦采用触摸屏作为输入设备对笔迹进行数据采集。本文主要从触摸屏工作原理、ADS7846的工作方式以及单片机89S51对ADS7846的控制等方面，分析如何实现三维数据的采集。
    系统主要由四线电阻式触摸屏、触摸屏控制器ADS7846、单片机89S51以及相应软件程序组成。系统框图如图1所示。 
 

图1 系统电路框图

    1 四线电阻式触摸屏
    电阻触摸屏是采用电阻模拟量技术。它以一层玻璃作为基层，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。而形成回路，如图2所示。
 

图2 触摸屏

    导电层的两端都涂有一条银胶，称为该工作面的一对电极。上下两个导电层一个是水平方向，一个是竖直方向，分别用来测量X和Y的坐标位置。在水平面上的电极称为X＋电极和X－电极，在竖直平面的电极称为Y＋电极和Y－电极，如图3所示。工作时，两个电极根据测量需要提供参考电压或是作为测量端对接触点的位置进行测量。当测量接触点X坐标的时候，导电层上的X＋电极和X－电极分别接上参考电压和地；Y电极不加电压，那么X电极间会形成均匀的电压分布，用Y＋电极作为测量点，得到的电压值通过A/D转换，就可对应地判断出接触点的X坐标。Y坐标亦是类似，只需改成对Y电极加电压而X电极不加电压即可。
 

图3 触摸屏的内部结构示意图

    X坐标和Y坐标的计算公式为
       
    其中VREF为加在ADS7846内部A/D转换器上的参考电压，可以接VCC作为参考电压。
    测量触摸压力的原理与ITO(氧化铟)材料的自身特性有关。ITO导电膜的电导率公式为ρ=ρ0（1+3λ0/d)(d为导电膜的厚度)，即ITO电导率和ITO导电膜的厚度成反比。触摸的压力越大，接触点的ITO导电膜就越薄控制工程网版权所有，相应的电导率就大、电阻越小。所以，触摸压力的测量实质是测量接触ITO导电膜的电阻值。

 
    2 触摸屏控制芯片ADS7846
    ADS7846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CONTROL ENGINEERING China版权所有，内部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。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。表1是命令字每一位的具体含义。
表1 ADS7846的控制命令字