触摸屏实验报告

单片机及嵌入式系统原理及应用实验

姓名：张银成、石天涯

班级：2011320105

学号：11、24

触摸屏实验

一、实验目的：

1. 掌握TFT屏的工作原理。

2. 学会使用STM32的FSMC接口驱动TFT屏。

3. 学会使用触摸屏控制器检测触点坐标。

4. 掌握触摸屏的触摸功能。

二、实验内容：

CHD1807-STM32开发板驱动配套的3.2寸液晶、触摸屏，使用FSMC接口控制该屏幕自带的液晶控制器ILI9341，使用SPI接口与触摸屏控制器TSC2046通讯。驱动成功后可在屏幕上使用基本的触摸绘图功能。

1. 验证触摸屏校正功能；

2. 验证触摸绘图功能；

三、实验原理：

1. TFT屏概述

LCD，即液晶显示器，因为其功耗低、体积小，承载的信息量大，因而被广泛用于信息输出、与用户进行交互，目前仍是各种电子显示设备的主流。TFT(ThinFilmTransistor)是指薄膜晶体管，每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示屏之一。

2. 数据点的像素格式

图像数据的像素点由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色组成，三原色根据其深浅程度被分为0~255个级别，它们按不同比例的混合可以得出各种色彩。如R：255，G255，B255混合后为白色。

根据描述像素点数据的长度，主要分为8、16、24及32位。根据描述像素点数据的长度，主要分为8、16、24及32位。16位描述的为216=65536色，称

为真彩色，也称为64K色。16位的像素点格式见图1。D0-D4为蓝色，D5-D10为绿色，D11-D15为红色，使得刚好使用完整的16位。

图 1. 16位像素点格式

RGB比例为5：6：5是一个十分通用的颜色标准，在GRAM相应的地址中填入该颜色的编码，即可控制LCD输出该颜色的像素点。如黑色的编码为0x0000，白色的编码为0xffff，红色为0xf800。

3. STM32驱动TFT屏

因为STM32内部没有集成专用的液晶屏和触摸屏的控制接口，所以在显示面板中应自带含有这些驱动芯片的驱动电路(液晶屏和触摸屏的驱动电路是独立的)，STM32芯片通过驱动芯片来控制液晶屏和触摸屏。以实验中的3.2寸液晶屏(240*320)为例，它使用ILI9341芯片控制液晶屏，通过TSC2046芯片控制触摸屏。ILI9341的8080通讯接口时序可以由STM32使用普通I/O接口进行模拟，但这样效率较低，它提供了一种特别的控制方法——使用FSMC接口。

4. 触摸屏感应原理

TSC2046是专用在四线电阻屏的触摸屏控制器，电阻触摸屏的基本原理为分压，它由一层或两层阻性材料组成，在检测坐标时，在阻性材料的一端接参考电压Vref，另一端接地，形成一个沿坐标方向的均匀电场。当触摸屏受到挤压时，阻性材料与下层电极接触，阻性材料被分为两部分，因而在触摸点的电压，反映了触摸点与阻性材料的Vref端的距离，而且为线性关系，而该触点的电压可由ADC测得。更改电场方向，以同样的方法，可测得另一方向的坐标。

图2 触摸屏电阻计算方法

四、程序代码

1. 主程序

int main(void)

{

SysTick_Init(); /*systick 初始化*/

LCD_Init(); /*LCD初始化*/

Touch_init(); /*触摸初始化*/

while(Touchl_Calibrate() !=0); /*等待触摸屏校准完毕*/ Init_Palette(); /*画板初始化*/

while (1)

{

if(touch_flag == 1) /*如果触笔按下了*/ {

if(Get_touch_point(&display, Read_2046_2(), &touch_para ) !=DISABLE)

/*获取点的坐标*/

{

Palette_draw_point(display.x,display.y); /*画点*/

}

}

}

}

2. 画板初始化

void Init_Palette(void)

{

Set_direction(0); //设置为横屏

LCD_Rectangle(0,0,320,240,WHITE); /*清白屏*/

LCD_Line(39,0,39,29);

LCD_Line(0,29,39,29);

LCD_Str_6x12_O(7, 10,"CLR", 0);

LCD_Rectangle(0,30,40,30,GREEN);

LCD_Rectangle(0,60,40,30,BLUE);

LCD_Rectangle(0,90,40,30,BRED);

LCD_Rectangle(0,120,40,30,GRED);

LCD_Rectangle(0,150,40,30,GBLUE);

LCD_Rectangle(0,180,40,30,BLACK);

LCD_Rectangle(0,210,40,30,RED);

delay_ms(500);

}

3. 获取位置

char Get_touch_place(u16 *x, u16 *y)

{

if(touch_flag == 1) /*如果触笔有按下*/ {

if(Get_touch_point(&display, Read_2046(), &touch_para ) !=DISABLE)

{

*x = display.x ;

*y = display.y ;

return 0;

}

}

return 1;

}

五、实验结果：

1. 触摸屏校正:

图3.触摸屏校正

2. 画板界面：

图4.画板界面

六、思考题：

问题1. 触摸屏校正是不是必须的？如果不校正会产生什么后果？

答：电阻触摸屏是必须要校准的。但是我们可以提供某些参考值，方便我们能够将接收到的原始模数转换值转换成高层软件所需的屏幕像素坐标，理想情况下，校准程序只要在产品初次加点测试过程中运行一次就可以了，参考值可以存储在非易失性存储器中，比如EEPROM。这样，只要我让触摸驱动程序在一启动就运行校准程序，并把参考值保存下来，以后下次再使用时，只需读取该组数据即可。这样在下次开机使用触摸屏时，只要读取该位内容，就可知道触摸屏是否已校正，没有校正则需要进行校正，已经校正过了则无需再重复校正了。

问题2.能否编写程序，将输入的内容识别并通过串口发送到上位机？

答：不可以。由触摸屏原理可知，LCD之所以能够显示各种字符，靠的是触摸屏与显示屏的相互接触，输入完成后，二者就不再接触，导致无法识别输入的内容到底是什么，所以说不能编写程序，将输入的内容识别并通过串口发送到上位机。

七、常见故障

很多人在使用触摸屏时，都遇到触摸屏因出现故障而不能使用的情况。这主要是由于触摸屏是一种比较精密的设备，加之触摸屏多是面向大众开放使用的性质，其使用频率高、使用人员素质良莠不齐，从而造成其故障频繁出现。

1. 触摸屏不准

2. 触摸屏无响应

3. 触摸屏响应时间很长

4. 触摸屏局部无响应等

八、扩展与应用

1. 与触控板的区别

触摸屏（touchscreen）是绝对定位设备。触摸屏是以显示屏为参照的绝对定位设备，其给出的数据是绝对坐标的。像ipad，iphone之类的面板都集成有触摸屏。触摸屏在HID设备类当中，是属于touch事件的设备。

触控板（touchpad）是相对定位设备。触控板是不以显示屏为参照的相对定位设备，其给出的数据是相对坐标数据。比如笔记本上的触摸板。触摸板在HID设备类当中，是属于mouse事件的设备，其工作时通常操作系统上会显示出光标，其工作方式类似于鼠标。

2. 发展趋势

触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术，因而受到各国的普遍重视，并投入大量的人力、物力对其进行研发，新型触摸屏不断涌现。

a、触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，触摸笔还具有签名、标记的功能。这种触摸笔比早期只提供选择菜单用的光笔功能大大增强。

b、触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大。它由三部分组成：最底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理；中间层提供了交互用的图形、文字等；最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时，在1 / 1000s 内就可以将此信息送到传感器，并进行登录处理。除与PC兼容外，还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点，因而被应用于指点式信息查询系统（如电子公告板），收到了非常好的效果。

c、触摸屏：可用于在演播室使用触摸屏点评系统，简单讲就是输入和输出合二为一，不再需要机械的按键或滑条，显示屏就是人机接口。整个触摸屏系统由LCD、触摸屏、触摸屏控制器、主CPU、LCD 控制器构成。多点触摸屏控制器是触摸屏模组的核心，触摸屏控制器是采用PSoC（可编程系统芯片）技术，PSoC是集成了可编程模拟和数字外围以及MCU 核的混合信号阵列，所以PSoC 的灵活性、可编程性、高集成度等特性被广泛应用于触摸屏控制器。现在搭建的触摸屏幕有32、46 和70 英寸，支持1080p FullHD 分辨率，无需任何额外设置就可以支持多点触摸控制，可以纵向或横向摆放。更为方便的是，它采用标准的HDMI、FireWire和USB 接口，插上电源并连接Mac、Linux或Windows PC即可开始使用。

触摸屏技术的发展趋势，具有专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等特点。

随着信息社会的发展，人们需要获得各种各样公共信息，以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统，通过采用先进的计算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式，直观、形象地把各种信息介绍给人们，给人们带来极大的方便。我们相信，随着技术的迅速发展，触摸屏对于计算机技术的普及利用将发挥重要的作用。输入手下触屏但是同样全键盘输入，触摸屏没有物理按键效率高，原因在于：输入法需要定位手指的位置，比如双手操作电脑键盘时，左手食指中指定位在F键，右手中指定位在J键，而触摸屏无法像按键的凸点或者输入感觉定位，难以形成高效的盲打。

触摸屏本身点击没有物理按键精准，触摸屏点击目标区域没有真正点击到目标区域，偏向目标正中心的下方。无论是单手和双手输入，触摸屏本身误点击的概率高。在虚拟键盘这样按键密集型的区域，每个按键的可点击区域有限，误点击的概率更高。

3. 实例应用

我们在参加2013年6月份的陕西省五校联赛时，选择了双音源定位系统（A 题）这个题目，其中就用到了触摸显示屏。该系统采用模块化的设计方案，主要包括发声模块、声音接收放大模块和数据处理及显示三大模块。声音接收放大模块接收到声音信号后经过放大再交给数据处理模块处理，最后要将声源的具体位置在液晶屏上显示出来。