1、 概述
随着家用电子设备和智能仪器的广泛应用，人们对其人机 接口 的要求越来越高，人性化的人机接口能大大提高人们的操作水平，更好地发挥装置性能。触摸屏因此而被大量应用于家用电子、检测仪器、通讯设备等装置的人机接口部分。
MXB7846是Maxim公司的一款集成了±15kV ESD保护的4线工业标准触摸屏数据转换器，广泛应用于 电阻 式触摸屏输入系统中。它集成了一个12位的同步采样 模数转换器 ，可以采用内部集成的+2.5V参考电源，也可以采用外接参考电源。还集成了片上 温度传感器 、电源监测通道和辅助AD转换器。 电路 的所有模拟输入通道都处于ESD保护之中，因此使用时不需要额外的静电保护装置。
2、 引脚排列及引脚功能
MXB7846采用16脚QSOP和TSSOP封装。其引脚排列如图1所示，各引脚功能如下所述。
VDD：电源输入，电压范围为+2.375V～+5.25V。采用内部参考电源时，参考电源大小由此引脚决定。工作时采用1μF 电容器 旁路滤波。
GND：地。
X+、X-、Y+、Y-：横纵坐标输入，其中X+、Y+为 ADC 输入的第1、2通道。
BAT：电源监测输入端，为ADC的第3通道。
AUX：辅助模拟输入端，为ADC的第4通道。
REF：参考电压输入/输出通道，为AD转换提供参考电压。当采用内部参考电源时，该引脚提供2.5V的参考电压输出；采用外部参考电源时，参考电压由此输入，可输入1V～VDD的电压。工作时采用0.1μF 电容 器旁路滤波。
PENIRQ：触摸中断引脚，工作时通过10kΩ～100kΩ 电阻器 上拉。触摸屏被触摸时引起中断，ADC开始转换。
DIN：串行数据输入，DCLK的上升沿读入数据。
DOUT：串行数据输出，DCLK的下降沿输出数据，CS为高时，DOUT为高阻状态。
BUSY：忙输出标志，在数据转换时持续一个 时钟 周期的高状态，CS为高时，BUSY为高阻状态。
CS：片选信号，只有当CS为低时，串行数据才可以从DIN读入。
DCLK：时钟信号输入，输入时钟信号决定电路的转换速度，其占空比必须为40%～60%。
3、 工作原理
MXB7846采用逐次逼近型技术来实现模拟信号到12位数字信号的转换。其内部结构如图2所示。当电路工作于单输入模式时，ADC将REF做为参考输入；电路工作于差分输入模式时，ADC的REF+连接到X+或Y+，REF-连接到X-或Y-。具体的连续方式如表1所示。
MXB7846的控制字格式如表1所列，其中START为数据传输起始标志位，该位必为“1”。A2-A0进行通道选择（见表2）。MODE用来选择AD转换的精度，“1”表示8位“0”表示12位。SER/DFR选择参考电压的输入模式，“1”为单输入模式，“0”为差分输入模式。PD1、PD0选择省电模式：“00”表示省电模式允许，在二次A/D转换之间掉电，且中断允许；“01”同“00”，只是不允许中断；“10”为保留；“11”表示禁止省电模式。
4、 典型应用
MXB7846用于控制电阻式触摸屏的典型电路原理如图3所示。
触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络，如图3所示。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接 触点 处的电压，从而知道触点处的坐标。比如，在顶层的电极（X+，Y-）上加电压，则会在顶层导体导上形成电压梯度，当有外力使得上下两层在某一点接触，就可以在底层测得接触点处的电压，再根据该电压与电极（X+）之间的距离关系算出该处的X坐标。然后，将电压切换到底层电极（Y+，Y-）上，并在顶层 测量 接触点处的电压，从而知道Y坐标。
为了完成一次电极电压切换和A/D转换，首先应通过串口向MXB7846发送控制字，转换完成后再通过串口读出电压转换值。标准的一次转换需要24个时钟周期。由于串口支持双向同时传送，并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠，所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期。如果条件允许，即 CPU 可以产生15个时钟周期（比如 FPGA s和 ASIC s），转换速率还可以提高到每次15个时钟周期，其转换时序如图4所示。
本文采用 Altera 公司的EPM712 8L C84-6型 CPLD 生产MXB7846所需的控制逻辑，以使其工作在较高的转换效率。用 Verilog 语言编制的控制程序如下：
module max（DAT AI N，CLK，DOUT，BUSY，CS，DCLK，DIN，DATAOUT，FLAG）;
input ［7:0］DATAIN;
input BUSY，CLK，DOUT;
output［11:0］DATAOUT;
output CS，DCLK，DIN，FLAG;
reg ［11:0］DATAOUT;
reg ［11:0］yiwei;
reg ［5:0］count;
reg ［4:0］jishu;
reg shizhong，CS，DCLK，DIN，FLAG;
always @（negedge CLK）
begin
count=count+1;
if （count==6‘d2）
begin
shizhong=～shizhong;
count=0;
end
end
always@（negedge shizhong）
begin
if （DATAIN==8’hff）
CS=1;
Else
Begin
CS=0;
jishu=jishu+1;
DCLK=～DCLK;
if（jishu==30）
jishu=0;
case（jishu）
5‘b00000:begin DIN=DATAIN ［7］;yiwei ［7］=DOUT;end
5’b00010:begin DIN=DATAIN ［6］; yiwei ［8］=DOUT;end
5‘b00100:begin DIN=DATAIN ［5］; yiwei ［9］=DOUT;end
5’b01000:begin DIN=DATAIN ［3］;yiwei ［11］=DOUT;DATAOUT=yiwei;FLAG=1;end
5‘b01010:begin DIN=DATAIN［2］;FLAG=0;end
5’b01100:DIN=DATAIN［1］;
5‘b01110:DIN=DATAIN［0］;
5’b10000:if（BUSY==0）yiwei［0］=DOUT;
5‘b10010:yiwei［1］=DOUT;
5’b10100:yiwei［2］=DOUT;
5‘b10110:yiwei［3］=DOUT;
5’b11000:yiwei［4］=DOUT;
5‘b11010:yiwei［5］=DOUT;
5’b11100:yiwei［6］=DOUT;
endcase
end
end
endmodule
本程序为CPLD模块中MXB7846的控制模块，其主要作用是通过CPLD时钟进行分频（分频数可设定）生产MXB7846的时钟，以及通过DATAIN给定MXB7846的控制字。其CS、DOUT、DCLK、DIN、BUSY分别与MXB7846的对应管脚相连以对其进行控制。当MXB7846完成一次转换后，CPLD读取其中的串行数据并转化为并行数据，待FLAG为高以后就可以从DATAOUT读取数据了。
5、 结束语
MXB7846易于与目前各种常用的CPU接口，其低功耗特性使得非常适用于电源供电的系统，在个人掌上电脑、手机、医用仪器、测量仪表等各种便携式装置中具有广阔的应用前景。
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