基于STM32單片機(jī)的電池管理系統(tǒng)觸摸屏設(shè)計(jì)

2 方案用到的主要器件介紹

2.1 STM32F103介紹

方案中主控器件STM32F103單片機(jī)使用的是ARM 公司為要求性能高、成本低、功耗低的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的32位的ARMCortex-M3內(nèi)核。

擁有可達(dá)128KB的嵌入式閃存、20kB的SRAM 和十分豐富的外設(shè)：兩個(gè)1μs的12位ADC,一個(gè)全速USB(OTG)接口，一個(gè)CAN 接口，三個(gè)4 M/S的UART,兩個(gè)18 M/S的SPI,兩個(gè)I2 C等。內(nèi)部還集成了復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等，大大方便了用戶的開發(fā)。該系列單片機(jī)不僅功能強(qiáng)大而且功耗相當(dāng)?shù)停?2 MHz時(shí)消耗36 mA(所有外設(shè)處于工作狀態(tài))，相當(dāng)于0.5 mA/MHz,待機(jī)時(shí)下降到2μA ,是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品。綜上STM32F103系列單片機(jī)的性能完全可以滿足液晶觸摸顯示屏的所有控制需要，內(nèi)置A/D可以用于觸摸屏控制，豐富的I/O 接口可以用于與TFT液晶屏模塊的通信，并且其本身自帶CAN控制器可以作為與外界通信接口，用STM32F103做主控制器可以減少使用器件從而簡化使整體電路，很好地達(dá)到降低EMS成本的目標(biāo)。

2.2 TFT液晶屏模塊

本方案選用的是3.5寸的TFT液晶屏模塊，工作電壓3.3 V,最大工作電流70 mA.支持320×240分辨率，內(nèi)置230K內(nèi)存顯示可到256K色，可顯示文字和圖形，采用LED背光設(shè)計(jì)，使用軟件即可對背光亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)置簡體中文字庫，支持2D的BTE引擎，同時(shí)建幾何圖形加速引擎，可以對顯示對象進(jìn)行復(fù)雜的操作如畫面旋轉(zhuǎn)功能、卷動(dòng)功能、圖形Pattern、雙層混合顯示和文字放大等等。這些功能將可節(jié)省用戶在TFT屏應(yīng)用的開發(fā)時(shí)間，提升MCU軟件的執(zhí)行效率并且使畫面更加絢麗，顯示功能更加豐富，使顯示屏顯示能力大大增強(qiáng)。提供8位或16位總線接口，方便與MCU的連線，適應(yīng)性強(qiáng)，連接設(shè)計(jì)靈活。

3 硬件連接設(shè)計(jì)方案

3.1 總體構(gòu)架

液晶觸摸顯示屏系統(tǒng)主要由微控制器STM32F103F103、TFT液晶屏模塊、四線電阻觸摸屏以及與外界通信的CAN總線接口組成。硬件模塊連接如圖3所示，其中四線電阻觸摸屏的觸摸檢測裝置安裝在TFT液晶屏前面用于檢測用戶觸摸的位置，本方案利用STM32F103 自帶A/D 轉(zhuǎn)換功能，由STM32F103實(shí)現(xiàn)觸摸屏控制器的功能來直接控制四線電阻觸摸屏，檢測觸摸信息并計(jì)算出觸點(diǎn)坐標(biāo)。然后STM32F103通過I/O接口與TFT液晶屏模塊通信，將處理好的有效信息通過TFT 液晶屏顯示出來。由于STM32F103內(nèi)置CAN 總線控制器所以CAN總線接口可以直接從STM32F103的管腳引出，用來與EMS進(jìn)行通信，完成現(xiàn)實(shí)信息采集，設(shè)置參數(shù)等功能。

圖3 方案總體框圖

3.2 STM32F103F103與四線電阻觸摸屏的接口電路

如圖4所示，STM32F103F103與四線電阻觸摸屏直接通過自身的I/O口連接，實(shí)現(xiàn)觸摸屏控制器功能。其中PA8、PA9、PA10、PA11分別作為四個(gè)三極管的控制端，通過控制三極管通斷，來控制四線觸摸屏的Y+、Y-、X+、X-.PA1,PA2是兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換通道，分別連接Y+和X+用于計(jì)算觸摸點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)。PA3連接內(nèi)部中斷用于檢測觸摸屏是否有觸摸動(dòng)作。觸摸屏平時(shí)運(yùn)行時(shí)，令PA8、PA9、PA11輸出0,PA10=1,即只讓VT2導(dǎo)通。當(dāng)有觸摸動(dòng)作時(shí)，D1導(dǎo)通給PA3一個(gè)中斷信號，STM32F103接收到中斷請求后立即置PA8=1,導(dǎo)通VT1,這樣在Y+、Y-方向上就加上電壓，同時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換通道PA2,通過輸入X+上電壓計(jì)算出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)，然后同理令PA8、PA10為0,PA9、PA11為1,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換通道PA1,通過輸入Y+上電壓計(jì)算出觸摸點(diǎn)X的坐標(biāo)。

圖4 STM32F103與四線電阻觸摸屏接口電路