基于觸摸屏控制器動(dòng)態(tài)簽名認(rèn)證的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理
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測(cè)量觸摸壓力的原理與ITO(氧化銦)材料的自身特性有關(guān)。ITO導(dǎo)電膜的電導(dǎo)率公式為ρ=ρ0（1+3λ0/d)(d為導(dǎo)電膜的厚度)，即ITO電導(dǎo)率和ITO導(dǎo)電膜的厚度成反比。觸摸的壓力越大，接觸點(diǎn)的ITO導(dǎo)電膜就越薄，相應(yīng)的電導(dǎo)率就大、電阻越小。所以，觸摸壓力的測(cè)量實(shí)質(zhì)是測(cè)量接觸ITO導(dǎo)電膜的電阻值。
2 觸摸屏控制芯片ADS7846
ADS7846是 Burn-Brown公司生產(chǎn)的專門用于四線電阻觸摸屏數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部有一個(gè)多通道的模擬開(kāi)關(guān)組成的測(cè)量電路網(wǎng)絡(luò)和12位的A/D轉(zhuǎn)換器。工作時(shí)，ADS7846根據(jù)數(shù)據(jù)輸入口DIN收到不同的命令字打開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)通道，并接受返回的模擬電壓，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得出對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，再通過(guò)DOUT傳回單片機(jī)。表1是命令字每一位的具體含義。
S是開(kāi)始標(biāo)志位，只有S位為高時(shí)ADS7846才開(kāi)始接收命令字。A0、A1、A2是通道選擇，根據(jù)測(cè)量的需要而改變，具體對(duì)應(yīng)的選擇如表2所列。 MODE選擇是8位還是12位的A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)實(shí)際要求在此選擇了12位的A/D轉(zhuǎn)換。SER/是工作方式選擇位。ADS7846有兩種工作方式：一種是單端輸入，一種是差分輸入。在需要進(jìn)行壓力測(cè)量的時(shí)候，必須使用差分輸入的工作模式。PD1和PD0是用來(lái)控制內(nèi)部參考電壓和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)。
3 單片機(jī)AT89S51與ADS7846的數(shù)據(jù)通信
(1)AT89S51
AT89S51是Atmel公司新推出的89C51的升級(jí)產(chǎn)品，全面兼容89C51。與89C51相比，新增加了以下幾個(gè)主要功能：①可以通過(guò)數(shù)據(jù)下載線進(jìn)行在線編程下載，使程序的寫(xiě)入更加方便簡(jiǎn)捷；②工作晶振可以達(dá)到33MHz，提高了運(yùn)行速度；③新增了看門狗電路，提高了電路的抗干擾性。
(2)AT89S51與ADS7846的通信
AT89S51與ADS7846的通信主要通過(guò)單片機(jī)的I/O口與ADS7846的CLK、CS、DOUT、DIN、BUSY五個(gè)引腳進(jìn)行。CLK是 ADS7846的工作脈沖，CS是ADS7846的片選信號(hào)，DOUT是數(shù)據(jù)輸出，DIN是數(shù)據(jù)輸入，BUSY是轉(zhuǎn)換判斷位。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)首先通過(guò)片選信號(hào)選中ADS7846，再通過(guò)DIN向ADS7846發(fā)送命令控制字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過(guò)CLK引腳配以相應(yīng)的時(shí)序脈沖。BUSY位被置位后，通過(guò) DOUT數(shù)據(jù)輸出口獲取12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。
由于要求系統(tǒng)能采集包括X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和壓力在內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，所以，先送打開(kāi)測(cè)量X通道的命令字，返回得到的數(shù)字值即為X坐標(biāo)，再送打開(kāi)測(cè)量Y通道的命令字，得到的值為Y坐標(biāo)。再依次得到Z1、Z2的值，通過(guò)轉(zhuǎn)換公式
可計(jì)算出RTOUCH也就是壓力Z的值。其中RX是X軸電阻值大小，與觸摸屏的性能參數(shù)有關(guān)；是開(kāi)始得到的X坐標(biāo)值。
程序流程如圖4所示。
值得一提的是，Z1、Z2仍然是轉(zhuǎn)換后的12位A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，但通過(guò)轉(zhuǎn)換公式得到的Z值實(shí)際上是接觸點(diǎn)間兩層ITO氧化膜的電阻值大小。這樣就完成了在某一個(gè)時(shí)刻的三維信息采集。根據(jù)實(shí)際要求，利用定時(shí)器設(shè)定采樣時(shí)間為10ms，即1s采樣100個(gè)點(diǎn)。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口送到PC機(jī)保存，以供后續(xù)匹配處理。同時(shí)，采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)液晶顯示屏顯示，以便書(shū)寫(xiě)時(shí)觀察。
評(píng)論