觸摸式計算器的設計

一、硬件設計

本設計的硬件電路包括：電源電路、顯示電路、A/D轉換電路及觸摸屏接口電路。電源電路為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和電流，顯示電路顯示按鍵值和運算結果，A/D轉換電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣，觸摸屏接口電路實現(xiàn)觸摸屏與A/D轉換芯片的連接。

1.電源電路設計

該電源電路設計采用的是9V交流電源輸入，整流橋采用2W08M，其最高耐壓值是800V。經過濾波電容C1、C3后直接接到三端穩(wěn)壓管輸入端，然后三端穩(wěn)壓管的輸出端就可以輸出5V的穩(wěn)定電壓，最后接上一個LED發(fā)光二極管作為電源接通指示。這樣就完成了本設計的基本電源電路設計。

2.最小系統(tǒng)與外存擴展設計

本設計所用到的外圍電路都是在51單片機的最小系統(tǒng)基礎上擴展的，對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括單片機、晶振電路、復位電路。

MCS-51單片機有四個I/O口，共32條口線，但由于系統(tǒng)擴展的需要，真正能作為數(shù)據(jù)I/O使用的就只有P1口和P3口的部分口線。

3.顯示電路設計

本設計的顯示電路采用七端數(shù)碼管，顯示方式是靜態(tài)顯示。MCS-51單片機串行口方式0為移位寄存器方式，外接6片74LS164作為6位LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把8051的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中A、B（第1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，兩個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接。T（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個時鐘信號的上升沿加到T端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進制數(shù)全部移入74LS164 中。R（第9腳）為復位端，當R=0時，移位寄存器各位復0；只有當R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q1…Q8（第3-6和10-13引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的hg#8226;#8226;#8226;a各段對應引腳。在給出了8個脈沖后，最先進入74LS164的第一個數(shù)據(jù)到達了最高位。如果再來一個脈沖，第一個脈沖就會從最高位移出。下面我們來看電路，6片74LS164首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣當輸入8個脈沖時，從單片機RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進入了第一片74LS164中了；而當?shù)诙€8個脈沖到來后，這個數(shù)據(jù)就進入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進入了第一片74LS164。這樣，當?shù)诹鶄€8個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最左面的164中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二、三、四、五片74LS164中。P10和P11分別接到單片機的P1.0腳和P1.1腳，用模擬串口的方式實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示。

4.Ａ/Ｄ轉換電路設計

本設計使用的是ADC0809芯片，ADC0809的工作電源為+5V，基準電壓為+5V。可利用單片機提供的地址鎖存允許信號ALE經過D觸發(fā)器分頻得到。由于單片機的晶振為12MHz，ALE腳的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，所以ALE的頻率為2MHz。經過D觸發(fā)器4分頻，得到500kHz的信號接入ADC0809作為時鐘。本設計的D觸發(fā)器選用74HC74，1片74HC74有兩個D觸發(fā)器，可以滿足4分頻要求。

5.接口電路設計

本設計的觸摸屏接口電路主要是一個74LS244芯片。74LS244是個不帶瑣存功能的三態(tài)門芯片，它一共有8個三態(tài)門，分為兩組，每一組4個三態(tài)門，各由一個控制端控制。只要讓兩組三態(tài)門輪流導通，就可以實現(xiàn)觸摸屏X、Y軸的偏置，可以在發(fā)生觸屏事件時就可以把X、Y軸的位置檢測出來。

二、軟件設計

軟件編寫主要包括:顯示程序、AD轉換程序、掃描觸摸屏程序、按鍵判別程序。在完成各部分子程序編寫后，再進行整個系統(tǒng)功能和編寫。測試ADC0809程序的一個可調電位器的輸出直接接在ADC0809的0通道上，ADC0809就是對這個輸出電壓進行轉換，并把轉換結果送去顯示，通過調節(jié)電位器可以改變輸出電壓，從而可以改變轉換結果。

對于觸屏程序這里要說明一點，當有觸屏事件時，硬件是無法直接通知單片機的。可以通過查詢74LS244輸出端的電壓來判斷是否有觸屏事件。為了做到這一點，單片機每次采集X、Y軸各兩組數(shù)據(jù)，每組12個數(shù)據(jù)，并進行簡單的濾波求平均值后，比較這兩個值是否相等，如果相等就表示有觸屏事件，不等就沒有觸屏事件。

（作者單位：廣東省河源市高級技工學校）