考慮到紅外觸摸屏的使用環境和紅外接收管的數量，紅外信號接收電路須滿足體積小、接線簡單、探測靈敏度高、信號穩定易于處理等要求。據此，本文光電轉換電路設計如圖4所示。這里，場效應管與偏置電阻組成的恒流源為光電三極管提供幾微安至上百微安的電流，調節偏置電阻的阻值可改變。Q點表明了電流源兩端的等效直流電阻和等效交流電阻是兩條不同斜率的直線。可以看出，交流電阻遠大于直流電阻。利用電流源的直流電阻小、交流電阻大的特點，可將BJT放大管的集電極負載改為電流源電路。為保證靜態電流方向一致，采用N溝道JFET構成電流源。將NJFET電流源的伏安特性與BJT輸出特性繪在一起，可得圖5。

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　　由圖5可見，過BJT工作點Q的直流負載線斜率由NJFET電流源的等效直流電阻決定，交流負載線的斜率由NJFET電流源的等效交流電阻決定。由于電流源的交流電阻遠大于直流電阻，所以電壓增益大大提高。這種放大電路稱為有源負載放大器。輸出脈沖電壓信號經過隔直電容后，濾除外界紅外光帶來的直流分量，經ADS7830轉換后送入MCU處理。

　　ADS7830是采用I2C接口的8位、8通道采樣ADC，支持三種I2C數據傳輸模式。該芯片I2C總線占用的空間非常小，需要的MCU接口少，易于設計。ADS7830接口及外圍連接電路如圖6所示。

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　　軟件設計

　　軟件設計主要實現MCU的I2C總線模擬，以及MCU與ADS7830間I2C總線數據的傳送。

　　CPU發出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分。地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類。控制量決定該調整的類別，如對比度、亮度，以及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。

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　　系統統主程序流程圖如圖7所示。當MCU要讀取ADS7830數據時，先發送讀地址字節，若ADS7830發出應答信號，則應答信號之后為MCU接收的8位數據為D7～D0。接收結束后，MCU向被控器ADS7830發送一位非應答信號N(保持SDA位為高電平)，然后MCU發送結束信號P。

　　結語

　　本文介紹了基于I2C總線的高分辨率紅外觸摸屏的軟硬件設計及實現方法，整個系統結構簡單，性能穩定。試驗測試中有微小誤差和遮擋距離L只測到4.5mm，其主要原因是輸出電壓下降到100mV以下時，受外界光干擾及儀器精度的影響，示波器輸出圖像不穩定。采用ADS7830后其轉換數據精度可大大提高，同時可以考慮對多次轉換值計算平均值，以減小坐標的不穩定。