低功耗、結構緊湊的觸摸屏控制電路

在Palm、WinCE和其它各式各樣PDA中，為了減小設備尺寸，一般只有有限的幾個鍵，觸摸屏是最主要的輸入手段。觸摸屏有多種感應方式：電阻式、電容式等等。手持設備中大多為電阻式。電阻式觸摸屏是一種三層膜的結構，上下兩層是相互垂直的電阻絲，中間為一隔離層（圖1）。平時上下兩層的電阻絲不能直接導通，只有受到一定的壓力時上下兩層的電阻絲才會導通。電阻絲的阻值范圍在幾百歐姆到一千歐姆之間。

? 圖：觸摸屏的物理結構

---- 圖2為觸摸屏的控制電路，它由一個A/D轉換器MAX1249、一個低壓差線性穩壓器MAX8873REUK、一個二極管和四個開關管組成。四個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4）控制X軸、Y軸的輸出，A/D轉換器負責數字化觸摸屏的輸出電壓，線性穩壓器MAX8873REUK為觸摸屏供電，同時為A/D轉換器提供基準電壓。

---- 在系統處于休眠狀態時，Q1、Q2和Q3都處于截止態，Q4導通，MAX1249和MAX8873REUK被關斷以節省電池能量。當有筆觸動作時，觸摸屏經由二極管D1產生中斷，喚醒MCU。產生中斷的等效電路如圖3（a）。因為觸摸屏的電阻值很小，而上拉電阻都是幾十到上百千歐姆之間，所以可以產生明確的中斷信號。

? 圖：完整的觸摸屏控制電路。

---- MCU被喚醒后，啟動LDO和ADC。然后使Q1導通，在X軸方向上形成電流回路，A/D轉換器的通道0經由Y+端即可讀到X軸的坐標值；同樣關閉Q1和Q4，打開Q2和Q3，A/D轉換器的通道1經由X+端可讀到Y軸的坐標值。這個部分的等效電路如圖3（b）。

---- 系統得到坐標值后，關閉Q1、Q2和Q3，打開Q4，回到初始狀態。然后可以查詢中斷引腳以確定是否繼續轉換或是關閉LDO和ADC，等待下一次筆觸中斷。

---- 由于此電路是針對手持系統設計的，所以選擇器件時就需考慮功耗、體積和性能。

---- 選用MAX8873REUK的原因在于工作電流僅82μA、極好的負載調整率--0.030%/mA、非常低的輸出噪聲和小型SOT23-5封裝。另外，它具有關斷功能，便于電源管理。

? 圖：觸摸屏產生中斷、讀取X軸位置時的等效電路。

---- MAX1249是16引腳QSOP封裝的10位、4輸入通道、串行接口的A/D轉換器，工作電壓為3V，轉換速度為133ksps時，電流僅為1.2mA。處于關閉狀態時，電流只有1μA；而且它可以被編程為在每次轉換完成時即進入關閉狀態，充分節省能量。MAX1249有內部時鐘，轉換時省去了從外部提供時鐘的麻煩。外部輸入基準電源，可以保證觸摸屏輸入的動態范圍。如果觸摸屏較大，可以升級到12位管腳兼容的MAX1247。另外兩路輸入可以去測量系統電池和備份電池的電壓。

---- 總之，此電路滿足手持設備中低功耗和緊湊的設計原則，適用于此類系統應用