基于QTl101和单片机实现触摸屏系统的软硬件设计 .pdfVIP

基于QTl101和单片机实现触摸屏系统的软硬

件设计

1、引言

传统的人机交流是通过键盘或鼠标来实现的，信息交换的速度比较慢，而且要求操作者

具有一定的专业知识，这将使信息交流的目的大打折扣，因此需要一种非键盘、非鼠标的方

式来沟通，其中最具有应用价值的就是触摸屏技术。

触摸屏技术是20世纪90年代初出现的一种新的人机交互作用技术，主要分为电阻式、

电容式、红外线式和表面声波式。基本原理是用手指或其他物体触摸时，触摸屏控制器检测

到触摸位置，并通过接口送到CPU，从而确定输入信息。触摸屏具有坚固耐用、反应速度

快、节省空间、操作灵活、使用方便等优点，应用范围非常广阔，主要用于多媒体公共信息

的查询，如电信局、银行等部门的业务查询，机场、车站、宾馆、旅游景点等的信息查询及

商场、超市导购等；其次还可应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、多媒体教

学等，此外，触摸屏正在走入家庭，如触摸屏电话机、智能电脑电话等。本文提出了一种基

于触摸传感器QT1101的触摸屏设计方法，并详细叙述了其基本原理。

2、触摸屏设计

触摸屏的设计原理很简单，其主要器件是QTl101和单片机，QT1101完成按键的检测和

确认，然后把检测到的按键信息送入单片机，单片机根据接收到的数据进行相应的处理。基

本框图如图1所示。

该设计的核心部分是触摸传感器QTll01，因此了解其工作原理对设计有很大的帮助。

3、QTll01基本原理

QTl101电荷转移器件是一款独立的专利型数字控制器，它可以检测接近或触摸多达10

个独立按键时的信号，QTl101的电极能发射穿透任何电介质（如玻璃或塑料）的独立感应

场，并具有连续自校准功能，无需进行调整。它是专为诸如控制面板、控制设备、游戏设

备、照明控制或者任何有机械开关或按钮的人机接口而设计的，还可以用于材料传感和控制

应用，每一个信道可相对其他信道独立操作，通过调节相应的外部电容Cs，每个信道可以

调整到一个特定的灵敏度电平，从而实现高度的灵活性。

Quantum的邻近按键抑制（AKS）专利技术能够抑制来自微弱信号的触摸，只允许检测

到一个主要的按键触摸，避免由于手指覆盖到其他相邻的空键而影响使用。当使用小控制面

板时这个功能尤其重要，因为手指可能接触不止一个按键。

扩频突发脉冲技术可以提供很好的噪声抑制。该器件的SYNC/LP引脚可以接类似器件或

者外部信息同步，或者选择LP模式来节省功耗。

QTll01具有以下特点：

复位或重启后需要450ms的校准初始化；

电荷转移（QT）设计的专利技术；

10个独立的QT传感通道（按键）；

2.8V～5.5V的单电压供电；

在360ms低功耗模式（LP）下，3V电压消耗电流的典型值为40μA；

100％全自动，不需要调整；

自动波特率的串行1线或2线接口完全无抖动；

扩频突发脉冲模式进行噪声抑制；

引脚能很好地抑制低频噪声；

滑动式应用中的“快速模式”；

32-QFN或48-SSOP无铅封装。

图2为QTll01的引脚排列（以32-QFN封装为例），表1为各个引脚的功能。

3.1QTll01的引脚介绍

3.1.1DETECT引脚

DETECT为10个按键的功能逻辑或，当触摸它时，可用于唤醒一个电池供电的产品。其

输出极性和该引脚的驱动模式如表2所示。

3.1.2CHANGE引脚

该引脚可以告知主机已经检测到了触摸状态的变化（如按键被触摸或断开），然后主机

通过串行接口读取新的按键状态。当一个按键状态改变时，CHANGE变低，可以阻止传送重

复数据，如果CHANGE未用，既使没有触摸的变化主机也要一直查询QT1l01。当检测到按键

按下时，CHANGE变低并一直持续到主机通过串口查询到该按键，然后CHANGE被释放变为

高，一直持续到按键状态的下一个变化（任何键变高或变低）。

CHANGE为漏极开路，需要通过一个100kΩ的上拉电阻连接到VDD。

3.1.3SYNC/LP引脚

如表3所示，SYNC/LP引脚的功能是根据SL_0和SL_l连接VDD还是VSS设定