【電子基礎】觸摸屏原理·驅動基礎

觸摸屏概述

——》觸摸屏並非人們平常所見的立方體屏幕，它只是覆蓋在顯示屏表面的一層薄片，其工做原理比較簡單，當有觸摸筆或其餘物體接觸到觸摸屏時，系統會根據觸摸筆點擊的圖標或按鍵來接收信息，並做出一些人爲設計的響應動做，從而實現人機交互功能。它的主要目的提供方便的人機交互功能，下降智能設備的操做難度，擴大用戶羣。

——》觸摸屏的分類：根據觸摸屏的工做原理和傳輸信息的介質，經常使用的觸摸屏主要分爲 4種

• 電阻式

• 表面聲波式

• 電容感應式

• 紅外線式

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電阻技術觸摸屏

——》電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面很是匹配的電阻薄膜屏，這是一種多層的複合蔳膜。它以一層玻璃或有機玻璃甚至硬塑料平板做爲基層，表面塗有一層透明氧化金屬（ITO氧化銦，透明的導電電阻）導電層，最上面還有一層通過硬化處理，光滑防擦的塑料外表面，其內表面也塗有 ITO氧化銦。

——》兩個 ITO氧化銦塗層之間有許多細小的間隔點將導電層隔離，從而起到絕緣的效果。當觸摸筆或其餘物體接觸到觸摸屏時，兩個導電層在觸摸點位置就會閉合導電，如圖

——》當用戶用手或觸摸筆按下觸摸屏時，日常相互絕緣的兩層導電電層就在觸摸點位置有了一個閉合點。由於其中一個導電層接通了 Y軸方向的 5V均勻電場，使得偵測層的電壓由 0變成非 0。

——》當控制器檢測到這個變化後，對取得的模擬電壓信號進行 A/D轉換，將獲得的電壓值與 5V相比便可算出接觸點的 Y軸座標，同理也能夠算出接觸點的 X軸的座標。以後，觸摸屏程序就能夠模擬鼠標的方式進行後臺動做。實際上，這也是全部電阻式技術觸摸屏的基本原理。

——》電阻式觸摸屏不怕灰塵、水汽和油污，防止電磁輻射；一次校訂，穩定性高，永不漂移。

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表面聲波技術觸摸屏

——》表面聲波技術是利用聲波在物體的表面進行傳輸，當有物體觸摸到表面進，接觸點將阻礙聲波的傳輸，控制器一樣能夠檢測到這個變化並反映給處理器，隨後程序再根據處理的結果在後臺模擬鼠標的動做。

——》表面聲波式觸摸屏須要常常維護，任何灰塵、油污、甚至飲料的液體玷污在觸摸屏的表面，都會阻塞觸摸屏表面的導波槽，使波不能正常發射或是波形改變，從而致使控制器沒法正解識別導波信號，進而影響觸摸屏的正常工做。

——》使用表面聲波式觸摸屏的用戶必須嚴格注意環境衛生，常常擦拭觸摸屏的表面，保持屏面的光潔，並按期給觸摸屏作全面清理。所以，該種觸摸屏對環境的要求較高，須要細心維護，並不適合移動多媒體終端。

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電容電感技術觸摸屏

——》電容電感式觸摸屏利用人體的電流感應工做。電容式觸摸屏是一塊 4層複合玻璃屏，玻璃nu工的內表面和夾層各塗有一層 ITO，最外層是一薄層汐土玻璃保護層，夾層 ITO塗層做爲工做面，4個角上引出 4個電極，內層 ITO爲屏蔽層以保證良好的工做環境。

——》當用戶按下觸摸屏某點時，因爲人體的電場，觸摸屏表面和用戶之間會造成一個耦合電容。對高頻電流來講，電容是導體，那麼手指會從接觸點吸取少許電流，這個電流從觸摸屏 4角的電極流出，電流的大小與手指到 4角的距離成正比。控制器根據 4個電流的比例，通過精確計算能夠得出觸摸點的位置。

——》電容電感觸摸屏有如下特色：

• 對環境污染物有必定的抵抗性

• 當人體變成了線路的一部分，漂移現象較嚴重

• 須要校準

• 不適於金屬機櫃

• 當有外界電感和磁感時，觸摸屏失效

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紅外線技術觸摸屏

——》紅外線技術觸摸屏是利用 X、Y方向上密佈的紅外線矩陣來檢測和定位用戶的觸摸動做。紅外線觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發射器和紅外接收器，二者一一對應造成橫豎交叉的紅外線矩陣。

——》當用戶按下觸摸屏某點時，手指會擋住通過該點位置的橫豎兩條紅外線。所以，控制器就能夠經過計算判斷出接觸點在觸摸屏中的位置。實際上，任何觸摸物體均可改變觸點上的紅外線而實現控屏操做。

——》紅外線觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環境條件。可見，紅外線技術是觸摸屏產生髮展的最終趨勢。採用聲學和其餘材料學技術的觸摸屏都有其難以克服的物理難關，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護繁雜等問題。

——》紅外線觸摸屏對光照環境因素比較敏感，在光照變化較大時會產生誤判甚至可能死機。使用最新技術的紅外線觸摸屏的分辨率取決於紅外對管數目、掃描頻率以及差值算法。至於紅外屏在光照條件下的穩定性，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經較好地克服了抗光干擾這個弱點。

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觸摸屏清晰度

——》清晰度是指屏幕顯示圖像或者字符的清晰程度。有些觸摸屏加裝以後，字跡模糊，圖像細節模糊，整個屏幕看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結構的觸摸屏，因爲薄膜層之間的光反覆反射、折射形成的。

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觸摸屏檢測和定位

——》觸摸屏的檢測和定位的依靠各自的傳感器來工做的，甚至有的觸摸屏自己就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。

——》觸摸屏的傳感器方式還決定了該觸摸屏如何識別多點觸摸的問題。換句話說，若是超過一點同時觸摸該觸摸屏，系統應該如何處理？有人觸摸時接着旁邊又有人觸摸該如何處理？其實這是觸摸屏使用過程當中的常常出現的問題，比較恰當的方法是：系統超過一點的同時觸摸不作處理，一直等待到多點消失；有人觸摸接着又有人觸摸，系統能夠當作再次觸摸分前後進行處理。

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電阻式觸摸屏的電路原理

——》在嵌入式系統中，不少 LCD模塊都採用電阻式觸摸屏。簡單地說，這些觸摸屏等效於將物理位置轉換爲表明（X、Y）座標電壓值的傳感器。

——》全部的電阻式觸摸屏都採用分壓器原理來產生表明　X座標和　Y座標的電壓。分壓器是經過將兩個電阻進行串聯來實現的。上面的電阻　R1鏈接正參考電壓 Vcc，下面的電阻 R2接地。兩個電阻鏈接點處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。

——》爲了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個座標，須要對一個阻性層進行偏置：將它的一邊接 VREF，另外一邊接地。同時，將未偏置的那一層鏈接到一個 ADC的高阻抗輸入端。當觸摸屏上的壓力足夠大，使兩層之間發生接觸時，電阻性表面被分隔爲兩個電阻。它們的阻值與觸摸點到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點與接地邊之間的電阻至關於分壓器中下面的那個電阻。所以，在未偏置層上測得的電壓與觸摸點到接地邊之間的距離成正比。

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電阻式觸摸屏原點的定位

——》電阻式觸摸屏是經過電壓的變化範圍來斷定按下觸摸屏的位置，因此，其原點就是觸摸屏 X電阻面和 Y電阻面接通產生最小電壓處。隨着電阻的增大，A/D轉換所產生數值不斷增長，從而造成座標範圍，A/D測量縱座標的原理如圖所示

——》ADC與觸屏接口功能方框圖

——》觸摸屏和處理接口的電路鏈接