电阻式触摸屏知识大全

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  电阻式触摸屏*概述

  电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层,它的内表面也涂有一层透明导电层,在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。

  因为美观、维护、成本和卫生等原因,触摸屏技术开始向消费市场以外的医疗、工业和汽车市场渗透。随着触摸屏的问世,出现了多项触控技术,如电容、电阻、电感、表面声波和红外线触控技术。每种设计技术都有各自的优缺点。电容式触摸屏基于印刷电路板上的电极设计,因触控键、滑块和滚轮功能而深受用户喜爱,轻松的触控功能为用户体验增色很多。表面声波触控技术基于声波,存在于需要透明的显示屏设计中,例如娱乐园和人流很大的室内环境。红外线触控技术基于光线间断方法,主要用于低分辨的超大屏幕。电感式触摸屏技术主要用于塑料、铝制或不锈钢的面板,或者会暴露于液体的面板。其中,电阻式触摸屏技术的成本竞争力最高,而且很容易集成到嵌入式设计内。这项技术主要用于设计面板尺寸不超过19英寸的触摸屏。

  电阻式触摸屏*结构

  典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成,这一个电阻式触摸屏的横截面,两层透明的电阻性导体层(玻璃)、两层导体之间的隔离层(隔 离玻璃珠)、以及电阻性涂层。电阻性导体层必须选用阻性材料,如铟锡氧化物(ITO)涂在衬底上构成,上层衬底用塑料,下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体材料,如聚脂薄膜。电极选用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成,其导电性能大约为ITO的1000倍。

  (一) 触摸屏硬件电路结构 触摸屏控制电路主要有一下四部分组成:进行数据处理、控制功能的MCU,一个四线电阻式触摸屏和控制芯片ADS7846, 以及显示触摸点坐标的显示部分。

  (二) 触摸屏初始化配置流程图 触摸屏和微控制器之间的互动通过外部中断实现。在程序设计中重要功能块包括以下几个部分:

  程序实现流程以及注意事项:ADS7846 的初始化,包括有: 初始化SPI寄存器、可编程定时器中断和笔中断;MCU外部中断的配置;LCD控制器的初始化配置:LCD驱动IC的一些初试化配置,一般由LCD的厂家 提供;坐标定位子程序;以及LCD逐点显示子程序。程序设计中,需要注意触摸抖动和连击问题。可以采用延迟测量法来解决,即在接收到触摸屏笔中断时延迟一 段时间(抖动时30ms)后再测量,可消除抖动;测量完后再次延迟一段时间(连击延时300ms)后打开笔中断,可避免连击现象出现。

  电阻式触摸屏*工作原理

  电阻式触摸屏是一种传感器,它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。当触 摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时,顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电 压。分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻(R1)连接正参考电压(VREF),下面的电阻(R2)接地。两个电阻连接点处的 电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。 为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标,需要对一个阻性层进行偏置:将它的一边接VREF,另一边接地。同时,将未偏置的那一层连接到一个ADC的 高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大,使两层之间发生接触时,电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边 之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此,在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。

  电阻式触摸屏*原理特点

  1. 电阻式触摸屏是表面覆盖触摸响应薄膜的透明玻璃板。

  2. 电阻式触摸屏面板有两个电阻层(氧化铟锡)组成,中间是一层很薄的分隔层。 3. 电阻触摸屏的两个薄膜层组成一个电阻网络,充当触摸位置检测功能的分压电路。

  4. 触摸屏会在电阻网络组成的分压器上引起电压变化,这个电压用于确定触摸屏幕的触点位置。

  5. 触摸屏控制器(TSC)把捕捉的模拟电压信号转换成数字触摸坐标信号。内置模数转换通道,充当测量模拟电压的电压计。

  6. 在触摸屏幕后,起到电压计作用的触摸控制器首先在X+点施加电压梯度VDD,在X-点施加接地电压GND。然后,检测Y轴电阻上的模拟电压,并把模拟电压转换成数值,用模数转换器计算X坐标(图2)。在这种情况下,Y-轴变成感应线。同样地,在Y+和Y-点分施加电压梯度,可以测量Y坐标。

  7. 某些触摸控制器还支持触摸压力测量,即Z轴测量。测量Z轴坐标时,电压梯度施加在Y+轴和X-轴上。

  
图 2:电阻式触摸屏:X 坐标测量

  电阻式触摸屏*触感形式

  电阻触感主要有两种形式:软件触感解决方案和专用触摸屏控制器芯片。

  在软件触感解决方案中,微控制器须担负所有的触控检测和坐标计算任务。基于微控制器的软件算法采用内部的微控制器进行触摸位置电压测量,执行触摸检测功能和坐标处理功能。 在专用触摸屏控制器内,控制器向系统主机(微控制器)发起一个检测触摸事件的中断请求,并输出代表触摸坐标的数字数据。然后主处理器(MCU)读取数字数据,执行客户期待的操作命令。

  基于MCU计算参数的设计方法要求主处理器的速度非常快,只有这样才能管理频繁的触摸操作。对于快速触摸检测应用,这不是一个非常可靠的设计。因为没有数据平均和触摸检测延时功能,这类设计的检测精度比较低。具有数据采样、测量值平均、触摸检测延时配置和数字触摸坐标计算功能的专用触摸屏控制器芯片才是真正的触摸屏控制器。这些芯片易于集成到产品设计中,具有更高的性能。

  电阻式触摸屏*材料

  电阻类触摸屏的关键在于材料科技。常用的透明导电涂层材料有:

  ITO,氧化铟,弱导电体,特性是当厚度降到1800个埃(埃=10-10米)以下时会突然变得透明,透光率为80%,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度时又上升到80%。ITO是所有电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料,实际上电阻和电容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。

  镍金涂层,五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料,外导电层由于频繁触摸,使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命,但是工艺成本较为高昂。镍金导电层虽然延展性好,但是只能作透明导体,不适合作为电阻触摸屏的工作面,因为它导电率高,而且金属不易做到厚度非常均匀,不宜作电压分布层,只能作为探层。

  电阻式触摸屏*优缺点

  优点:

  1. 屏和控制系统都比较便宜,反应灵敏度也很好,对外界完全隔离的工作环境,不怕灰尘和水汽,能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸,稳定性能较好。

  2. 使用寿命相对较长。

  3. 电阻式触控屏的精确度高,可到像素点的级别,适用的最大分辨率可达4096x4096。

  4. 屏幕不受灰尘、水汽和油污的影响,可以在较低或较高温度的环境下使用。

  5. 电阻式触控屏使用的是压力感应,可以用任何物体来触摸,即便是带着手套也可以操作,并可以用来进行手写识别。

  6. 电阻式触控屏由于成熟的技术和较低的门槛,成本较为廉价。

  7. 电阻式触控屏能够设计成多点触控,但当两点同时受压时,屏幕的压力变得不平衡,导致触控出现误差,因而多点触控的实现程度较难。

  8. 电阻式触控屏较易因为划伤等导致屏幕触控部分受损。

  缺点:

  1.电阻式触摸屏由于需要一定的压力,时间长了容易造成表面材料的磨损,影响产品的正常使用寿命;

  2.电阻式的触摸屏它的灵敏度不容易调整,容易出现灵敏度的不均衡,A点灵敏,B点迟钝的现象常会发生。

  3.电阻式的触摸屏对付干扰的能力较弱,防止误动作的能力较差。任何东西碰到都会引起动作。

  电阻式触摸屏*种类

  1. 四线触摸屏

  四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线,另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线,见图3为了在X轴方向进行测量,将左侧总线偏置为0V,右侧总线偏置为VREF。将顶部或底部总线连接到ADC,当顶层和底层相接触时即可作一次测量。

  为了在Y轴方向进行测量,将顶部总线偏置为VREF,底部总线偏置为0V。将ADC输入端接左侧总线或右侧总线,当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。对于四线触摸屏,最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输入端,并将设置为0V的总线接ADC的负参考输入端。

  2. 五线触摸屏

  五线触摸屏使用了一个阻性层和一个导电层。导电层有一个触点,通常在其一侧的边缘。阻性层的四个角上各有一个触点。为了在X轴方向进行测量,将左上角和左下角偏置到VREF,右上角和右下角接地。由于左、右角为同一电压,其效果与连接左右侧的总线差不多,类似于四线触摸屏中采用的方法。

  为了沿Y轴方向进行测量,将左上角和右上角偏置为VREF,左下角和右下角偏置为0V。由于上、下角分别为同一电压,其效果与连接顶部和底部边缘的总线大致相同,类似于在四线触摸屏中采用的方法。这种测量算法的优点在于它使左上角和右下角的电压保持不变;但如果采用栅格坐标,X轴和Y轴需要反向。对于五线触摸屏,最佳的连接方法是将左上角(偏置为VREF)接ADC的正参考输入端,将左下角(偏置为0V)接ADC的负参考输入端。

  3. 七线触摸屏

  七线触摸屏的实现方法除了在左上角和右下角各增加一根线之外,与五线触摸屏相同。执行屏幕测量时,将左上角的一根线连到VREF,另一根线接SAR ADC的正参考端。同时,右下角的一根线接0V,另一根线连接SAR ADC的负参考端。导电层仍用来测量分压器的电压。五线电阻技术触摸屏的基层把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上,我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上,而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体,有触摸后分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线,外层只作导体仅仅一条,触摸屏得引出线共有5条。

  4. 八线触摸屏

  除了在每条总线上各增加一根线之外,八线触摸屏的实现方法与四线触摸屏相同。对于VREF总线,将一根线用来连接VREF,另一根线作为SAR ADC的数模转换器的正参考输入。对于0V总线,将一根线用来连接0V,另一根线作为SAR ADC的数模转换器的负参考输入。未偏置层上的四根线中,任何一根都可用来测量分压器的电压。

  电阻式触摸屏*与电阻式触摸屏的区别

  电阻触屏俗称“软屏”,多用于WindowsMobile系统的手机;电容触屏俗称“硬屏”,如iPhone和G1等机器采用这种屏质的。

  一、室内可视效果两者通常很好。

  二、触摸敏感度

  1、电阻触屏:需用压力使屏幕各层发生接触,可以使用手指(哪怕带上手套),指甲,触笔等进行操作。支持触笔在亚洲市场很重要,手势和文字识别在哪里都被看重。

  2、电容触屏:来自带电的手指表层最细微的接触也能激活屏幕下方的电容感应系统。非生命物体、指甲、手套无效。手写识别较为困难。

  三、精度

  1、电阻触屏:精度至少达到单个显示像素,用触笔时能看出来。便于手写识别,有助于在使用小控制元素的界面下进行操作。

  2、电容触屏:理论精度可以达到几个像素,但实际上会受手指接触面积限制。以至于用户难以精确点击小于1cm2的目标。

  四、成本

  1、电阻触屏:很低廉。

  2、电容触屏:不同厂商的电容屏价格比电阻屏贵10%到50%。这点额外成本对旗舰级产品无所谓,但可能会让中等价位手机望而却步。

  五、多点触摸可行性

  1、电阻触屏:不可能,除非重组电阻屏与机器的电路连接。

  2、电容触屏:取决于实现方式以及软件,已在G1的技术演示以及iPhone上实现。G1的1.7T版本已经可以实现浏览器的多点触摸特性。

  六、抗损性

  1、电阻触屏:电阻屏的根本特性决定了它的顶部是柔软的,需要能够按下去���这使得屏幕非常容易产生划痕。电阻屏需要保护膜以及相对更频繁的校准。有利的方面是,使用塑料层的电阻触屏设备总体上更不易损,更不容易摔坏。

  2、电容触屏:外层可以使用玻璃。这样虽然不至于坚不可摧,而且有可能在严重冲击下碎裂,但玻璃应对日常碰擦和污迹更好。

  七、清洁

  1、电阻触屏:由于可以使用触笔或指甲进行操作,更不容易在屏幕上留下指纹、油渍和细菌。

  2、电容触屏:要用整个手指进行触摸,但玻璃外层更容易清洁。

  八、环境适应性

  1、电阻触屏:具体数值不得而知。但有证据表明使用电阻屏的Nokia5800可以在-15°C至+45°C的温度下正常工作,对湿度也没什么要求。

  2、电容触屏:典型的操作温度在0°至35°之间,需要至少5%的湿度(工作原理所限)。

  九、阳光下可视效果

  电阻触屏:通常很糟,额外的屏幕层面反射了大量阳光。