電阻式觸摸屏知識大全

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  電阻式觸摸屏*概述

  電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也涂有一層透明導電層,在兩層導電層之間有許多細小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。

  因為美觀、維護、成本和衛生等原因,觸摸屏技術開始向消費市場以外的醫療、工業和汽車市場滲透。隨著觸摸屏的問世,出現了多項觸控技術,如電容、電阻、電感、表面聲波和紅外線觸控技術。每種設計技術都有各自的優缺點。電容式觸摸屏基于印刷電路板上的電極設計,因觸控鍵、滑塊和滾**能而深受用戶喜愛,輕松的觸控功能為用戶體驗增色很多。表面聲波觸控技術基于聲波,存在于需要透明的顯示屏設計中,例如娛樂園和人流很大的室內環境。紅外線觸控技術基于光線間斷方法,主要用于低分辨的超大屏幕。電感式觸摸屏技術主要用于塑料、鋁制或不銹鋼的面板,或者會暴露于液體的面板。其中,電阻式觸摸屏技術的成本競爭力*高,而且很容易集成到嵌入式設計內。這項技術主要用于設計面板尺寸不超過19英寸的觸摸屏。

  電阻式觸摸屏*結構

  典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成,這一個電阻式觸摸屏的橫截面,兩層透明的電阻性導體層(玻璃)、兩層導體之間的隔離層(隔 離玻璃珠)、以及電阻性涂層。電阻性導體層必須選用阻性材料,如銦錫氧化物(ITO)涂在襯底上構成,上層襯底用塑料,下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料,如聚脂薄膜。電極選用導電性能極好的材料(如銀粉墨)構成,其導電性能大約為ITO的1000倍。

  (一) 觸摸屏硬件電路結構 觸摸屏控制電路主要有一下四部分組成:進行數據處理、控制功能的MCU,一個四線電阻式觸摸屏和控制芯片ADS7846, 以及顯示觸摸點坐標的顯示部分。

  (二) 觸摸屏初始化配置流程圖 觸摸屏和微控制器之間的互動通過外部中斷實現。在程序設計中重要功能塊包括以下幾個部分:

  程序實現流程以及注意事項:ADS7846 的初始化,包括有: 初始化SPI寄存器、可編程定時器中斷和筆中斷;MCU外部中斷的配置;LCD控制器的初始化配置:LCD驅動IC的一些初試化配置,一般由LCD的廠家 提供;坐標定位子程序;以及LCD逐點顯示子程序。程序設計中,需要注意觸摸抖動和連擊問題。可以采用延遲測量法來解決,即在接收到觸摸屏筆中斷時延遲一 段時間(抖動時30ms)后再測量,可消除抖動;測量完后再次延遲一段時間(連擊延時300ms)后打開筆中斷,可避免連擊現象出現。

  電阻式觸摸屏*工作原理

  電阻式觸摸屏是一種傳感器,它將矩形區域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉換為代表X坐標和Y坐標的電壓。當觸 摸屏表面受到的壓力(如通過筆尖或手指進行按壓)足夠大時,頂層與底層之間會產生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產生代表X坐標和Y坐標的電 壓。分壓器是通過將兩個電阻進行串聯來實現的。上面的電阻(R1)連接正參考電壓(VREF),下面的電阻(R2)接地。兩個電阻連接點處的 電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。 為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標,需要對一個阻性層進行偏置:將它的一邊接VREF,另一邊接地。同時,將未偏置的那一層連接到一個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,電阻性表面被分隔為兩個電阻。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 之間的電阻相當于分壓器中下面的那個電阻。因此,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。

  電阻式觸摸屏*原理特點

  1. 電阻式觸摸屏是表面覆蓋觸摸響應薄膜的透明玻璃板。

  2. 電阻式觸摸屏面板有兩個電阻層(氧化銦錫)組成,中間是一層很薄的分隔層。 3. 電阻觸摸屏的兩個薄膜層組成一個電阻網絡,充當觸摸位置檢測功能的分壓電路。

  4. 觸摸屏會在電阻網絡組成的分壓器上引起電壓變化,這個電壓用于確定觸摸屏幕的觸點位置。

  5. 觸摸屏控制器(TSC)把捕捉的模擬電壓信號轉換成數字觸摸坐標信號。內置模數轉換通道,充當測量模擬電壓的電壓計。

  6. 在觸摸屏幕后,起到電壓計作用的觸摸控制器首先在X+點施加電壓梯度VDD,在X-點施加接地電壓GND。然后,檢測Y軸電阻上的模擬電壓,并把模擬電壓轉換成數值,用模數轉換器計算X坐標(圖2)。在這種情況下,Y-軸變成感應線。同樣地,在Y+和Y-點分施加電壓梯度,可以測量Y坐標。

  7. 某些觸摸控制器還支持觸摸壓力測量,即Z軸測量。測量Z軸坐標時,電壓梯度施加在Y+軸和X-軸上。

  
圖 2:電阻式觸摸屏:X 坐標測量

  電阻式觸摸屏*觸感形式

  電阻觸感主要有兩種形式:軟件觸感解決方案和專用觸摸屏控制器芯片。

  在軟件觸感解決方案中,微控制器須擔負所有的觸控檢測和坐標計算任務。基于微控制器的軟件算法采用內部的微控制器進行觸摸位置電壓測量,執行觸摸檢測功能和坐標處理功能。 在專用觸摸屏控制器內,控制器向系統主機(微控制器)發起一個檢測觸摸事件的中斷請求,并輸出代表觸摸坐標的數字數據。然后主處理器(MCU)讀取數字數據,執行客戶期待的操作命令。

  基于MCU計算參數的設計方法要求主處理器的速度非常快,只有這樣才能管理頻繁的觸摸操作。對于快速觸摸檢測應用,這不是一個非常可靠的設計。因為沒有數據平均和觸摸檢測延時功能,這類設計的檢測精度比較低。具有數據采樣、測量值平均、觸摸檢測延時配置和數字觸摸坐標計算功能的專用觸摸屏控制器芯片才是真正的觸摸屏控制器。這些芯片易于集成到產品設計中,具有更高的性能。

  電阻式觸摸屏*材料

  電阻類觸摸屏的關鍵在于材料科技。常用的透明導電涂層材料有:

  ITO,氧化銦,弱導電體,特性是當厚度降到1800個埃(埃=10-10米)以下時會突然變得透明,透光率為80%,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度時又上升到80%。ITO是所有電阻技術觸摸屏及電容技術觸摸屏都用到的主要材料,實際上電阻和電容技術觸摸屏的工作面就是ITO涂層。

  鎳金涂層,五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料,外導電層由于頻繁觸摸,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命,但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好,但是只能作透明導體,不適合作為電阻觸摸屏的工作面,因為它導電率高,而且金屬不易做到厚度非常均勻,不宜作電壓分布層,只能作為探層。

  電阻式觸摸屏*優缺點

  優點:

  1. 屏和控制系統都比較便宜,反應靈敏度也很好,對外界完全隔離的工作環境,不怕灰塵和水汽,能適應各種惡劣的環境。它可以用任何物體來觸摸,穩定性能較好。

  2. 使用壽命相對較長。

  3. 電阻式觸控屏的精確度高,可到像素點的級別,適用的*大分辨率可達4096x4096。

  4. 屏幕不受灰塵、水汽和油污的影響,可以在較低或較高溫度的環境下使用。

  5. 電阻式觸控屏使用的是壓力感應,可以用任何物體來觸摸,即便是帶著手套也可以操作,并可以用來進行手寫識別。

  6. 電阻式觸控屏由于成熟的技術和較低的門檻,成本較為廉價。

  7. 電阻式觸控屏能夠設計成多點觸控,但當兩點同時受壓時,屏幕的壓力變得不平衡,導致觸控出現誤差,因而多點觸控的實現程度較難。

  8. 電阻式觸控屏較易因為劃傷等導致屏幕觸控部分受損。

  缺點:

  1.電阻式觸摸屏由于需要一定的壓力,時間長了容易造成表面材料的磨損,影響產品的正常使用壽命;

  2.電阻式的觸摸屏它的靈敏度不容易調整,容易出現靈敏度的不均衡,A點靈敏,B點遲鈍的現象常會發生。

  3.電阻式的觸摸屏對付干擾的能力較弱,防止誤動作的能力較差。任何東西碰到都會引起動作。

  電阻式觸摸屏*種類

  1. 四線觸摸屏

  四線觸摸屏包含兩個阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線,另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線,見圖3為了在X軸方向進行測量,將左側總線偏置為0V,右側總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連接到ADC,當頂層和底層相接觸時即可作一次測量。

  為了在Y軸方向進行測量,將頂部總線偏置為VREF,底部總線偏置為0V。將ADC輸入端接左側總線或右側總線,當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。對于四線觸摸屏,*理想的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC的正參考輸入端,并將設置為0V的總線接ADC的負參考輸入端。

  2. 五線觸摸屏

  五線觸摸屏使用了一個阻性層和一個導電層。導電層有一個觸點,通常在其一側的邊緣。阻性層的四個角上各有一個觸點。為了在X軸方向進行測量,將左上角和左下角偏置到VREF,右上角和右下角接地。由于左、右角為同一電壓,其效果與連接左右側的總線差不多,類似于四線觸摸屏中采用的方法。

  為了沿Y軸方向進行測量,將左上角和右上角偏置為VREF,左下角和右下角偏置為0V。由于上、下角分別為同一電壓,其效果與連接頂部和底部邊緣的總線大致相同,類似于在四線觸摸屏中采用的方法。這種測量算法的優點在于它使左上角和右下角的電壓保持不變;但如果采用柵格坐標,X軸和Y軸需要反向。對于五線觸摸屏,*佳的連接方法是將左上角(偏置為VREF)接ADC的正參考輸入端,將左下角(偏置為0V)接ADC的負參考輸入端。

  3. 七線觸摸屏

  七線觸摸屏的實現方法除了在左上角和右下角各增加一根線之外,與五線觸摸屏相同。執行屏幕測量時,將左上角的一根線連到VREF,另一根線接SAR ADC的正參考端。同時,右下角的一根線接0V,另一根線連接SAR ADC的負參考端。導電層仍用來測量分壓器的電壓。五線電阻技術觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻網絡都加在玻璃的導電工作面上,我們可以簡單的理解為兩個方向的電壓場分時工作加在同一工作面上,而外層鎳金導電層只僅僅用來當作純導體,有觸摸后分時檢測內層ITO接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。五線電阻觸摸屏內層ITO需四條引線,外層只作導體僅僅一條,觸摸屏得引出線共有5條。

  4. 八線觸摸屏

  除了在每條總線上各增加一根線之外,八線觸摸屏的實現方法與四線觸摸屏相同。對于VREF總線,將一根線用來連接VREF,另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的正參考輸入。對于0V總線,將一根線用來連接0V,另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的負參考輸入。未偏置層上的四根線中,任何一根都可用來測量分壓器的電壓。

  電阻式觸摸屏*與電阻式觸摸屏的區別

  電阻觸屏俗稱“軟屏”,多用于WindowsMobile系統的手機;電容觸屏俗稱“硬屏”,如iPhone和G1等機器采用這種屏質的。

  一、室內可視效果兩者通常很好。

  二、觸摸敏感度

  1、電阻觸屏:需用壓力使屏幕各層發生接觸,可以使用手指(哪怕帶上手套),指甲,觸筆等進行操作。支持觸筆在亞洲市場很重要,手勢和文字識別在哪里都被看重。

  2、電容觸屏:來自帶電的手指表層*細微的接觸也能激活屏幕下方的電容感應系統。非生命物體、指甲、手套無效。手寫識別較為困難。

  三、精度

  1、電阻觸屏:精度至少達到單個顯示像素,用觸筆時能看出來。便于手寫識別,有助于在使用小控制元素的界面下進行操作。

  2、電容觸屏:理論精度可以達到幾個像素,但實際上會受手指接觸面積限制。以至于用戶難以精確點擊小于1cm2的目標。

  四、成本

  1、電阻觸屏:很低廉。

  2、電容觸屏:不同廠商的電容屏價格比電阻屏貴10%到50%。這點額外成本對旗艦級產品無所謂,但可能會讓中等價位手機望而卻步。

  五、多點觸摸可行性

  1、電阻觸屏:不可能,除非重組電阻屏與機器的電路連接。

  2、電容觸屏:取決于實現方式以及軟件,已在G1的技術演示以及iPhone上實現。G1的1.7T版本已經可以實現瀏覽器的多點觸摸特性。

  六、抗損性

  1、電阻觸屏:電阻屏的根本特性決定了它的頂部是柔軟的,需要能夠按下去。這使得屏幕非常容易產生劃痕。電阻屏需要保護膜以及相對更頻繁的校準。有利的方面是,使用塑料層的電阻觸屏設備總體上更不易損,更不容易摔壞。

  2、電容觸屏:外層可以使用玻璃。這樣雖然不至于堅不可摧,而且有可能在嚴重沖擊下碎裂,但玻璃應對日常碰擦和污???更好。

  七、清潔

  1、電阻觸屏:由于可以使用觸筆或指甲進行操作,更不容易在屏幕上留下指紋、油漬和細菌。

  2、電容觸屏:要用整個手指進行觸摸,但玻璃外層更容易清潔。

  八、環境適應性

  1、電阻觸屏:具體數值不得而知。但有證據表明使用電阻屏的Nokia5800可以在-15°C至+45°C的溫度下正常工作,對濕度也沒什么要求。

  2、電容觸屏:典型的操作溫度在0°至35°之間,需要至少5%的濕度(工作原理所限)。

  九、陽光下可視效果

  電阻觸屏:通常很糟,額外的屏幕層面反射了大量陽光。

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