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電容式觸摸屏范文第1篇

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關(guān)鍵詞：傳感器；電容式觸摸屏；微控制器；電阻式觸摸屏

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.003

觸摸屏無(wú)處不在！盡管檢測(cè)觸摸動(dòng)作的方法已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年時(shí)間，但直到最近它們才又恢復(fù)了生機(jī)，因?yàn)橐恍├霞夹g(shù)得到重新開放和重生（我正在研究光學(xué)觸摸）。觸摸屏正不斷進(jìn)入到我們的家庭和日常消費(fèi)類設(shè)備中。為什么這么說？看看運(yùn)行安卓系統(tǒng)的最新、最偉大的數(shù)碼相機(jī)吧。除玩“憤怒的小鳥”游戲以外，您還可以用它們照相。噢，您想要外出旅游吧！不管這些新應(yīng)用是如何變得普遍流行的，當(dāng)您拿出您的消費(fèi)類顯微鏡觀察牛排被油炸過后發(fā)出嘶嘶聲的原因，并對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，您就會(huì)明白新技術(shù)所帶來(lái)的這些巨大進(jìn)步。

憑借其巨大的出貨量與其一年一次的變化，移動(dòng)市場(chǎng)大大拓展和發(fā)展了觸摸屏控制技術(shù)。毫無(wú)疑問，對(duì)于廣大消費(fèi)者而言，觸摸屏技術(shù)邁出的第一步是電阻式觸摸技術(shù)。它的手寫功能為文字輸入帶來(lái)了一種全新的方法。在今天的社會(huì)中，手寫輸入已經(jīng)和知道如何“正確”地在星巴克點(diǎn)單一樣，成為您社會(huì)地位的無(wú)言象征。如果您不知道這種技術(shù)，那么您就過時(shí)了。電阻式觸摸技術(shù)曾在移動(dòng)市場(chǎng)占有“王座”的地位，直到最近才被其新出現(xiàn)的“篡位者”打?。弘娙菔接|摸 （cap touch） 屏控制。最初使用時(shí)，這種技術(shù)為一種專有技術(shù)，但之后越來(lái)越多的公司看到了它的好處，開始屈身致力于這種技術(shù)的開發(fā)工作。那么，它有什么特別之處呢？讓我們來(lái)深入研究電容式觸摸技術(shù)及其成熟過程和各種版本情況。

第一次實(shí)現(xiàn)的電容式觸摸一次只能識(shí)別一個(gè)觸摸動(dòng)作。畢竟，這正是電阻式觸摸屏所能實(shí)現(xiàn)的。那么，為什么我們需要同時(shí)多點(diǎn)觸摸呢？這種單一固有電容僅監(jiān)控一個(gè)檢測(cè)通道的接地電容值。當(dāng)人們渴望擁有多點(diǎn)觸摸時(shí)，一種新的方法出現(xiàn)了。在這種情況下，表面電容或者僅固有電容形成幻影效應(yīng)（請(qǐng)參見圖1）

為了解決這個(gè)問題，我們使用互電容概念來(lái)監(jiān)控每排和列之間組合的電容值。這種方法讓系統(tǒng)擁有更高的精確度，但是搜索數(shù)從算數(shù)搜索變?yōu)閹缀嗡阉鳌，F(xiàn)在比較排數(shù)*列數(shù)和排數(shù)+列數(shù)（參見圖2）。

這些基本的觸摸檢測(cè)系統(tǒng)，演化出了手勢(shì)識(shí)別、對(duì)象拒絕和其它功能。最初，這些功能要求更多的功耗，因此觸摸設(shè)計(jì)人員使用現(xiàn)有微控制器，并對(duì)必要模擬工具進(jìn)行一些改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)開發(fā)工作。他們可能完成了工作，但這是最為有效的方法嗎？未必。經(jīng)常有人告訴我，您不必最優(yōu)秀，只需比競(jìng)爭(zhēng)者好便可。

談及人生安全時(shí)，就會(huì)講到從眾心理。但在商界，隨大流并不總是能讓您獲得成功。新技術(shù)和新方法總是層出不窮。就電容式觸摸屏而言，使用集成微控制器可以實(shí)現(xiàn)您的目標(biāo)，但付出的代價(jià)是什么呢？集成FLASH和RAM會(huì)推高功耗和資金成本。另外，使用觸摸屏的系統(tǒng)通常都已經(jīng)集成了某種嵌入式控制器，用于滿足完成觸摸計(jì)算或者復(fù)雜觸摸識(shí)別的要求。實(shí)際上，研究今天的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)就可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用處理器正在塑造其自有專用觸摸引擎。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？

原因是系統(tǒng)優(yōu)化。為什么要使用冗余元件呢，因?yàn)檫@樣可以：1）節(jié)省資金；2）減少對(duì)便攜式設(shè)備充電的次數(shù)。換句話說，你可以與朋友擁有更長(zhǎng)的通話時(shí)間，或者多看一部電影。因此，觸摸屏控制器公司們開始紛紛跟進(jìn)。它們研究特殊需求，開發(fā)出基于模擬前端（AFE）的投射電容式觸摸屏控制器。

當(dāng)開啟使用嵌入式微控制器和使用數(shù)字狀態(tài)機(jī)（或基于AFE的設(shè)計(jì)）的觸摸IC時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

圖3使用應(yīng)用處理器（淡灰色）的平均功耗，對(duì)比使用嵌入式MCU（3a：深灰色）的觸摸IC以及使用數(shù)字狀態(tài)機(jī)（3b：紅色）基于觸摸IC的AFE工作模式的功耗

圖3表明，應(yīng)用處理器運(yùn)行時(shí)兩種方法都有噪聲，但是，如果我們關(guān)閉應(yīng)用處理器的結(jié)果如何呢？

這里是一個(gè)完全不同的情況?，F(xiàn)在出現(xiàn)的是數(shù)量級(jí)的差異：

我們從功耗的角度，為您說明了只能使用基于AFE解決方案的合理性。您是否在想，如果沒有MCU，你將更加依賴于應(yīng)用處理器，這樣會(huì)不會(huì)讓其負(fù)擔(dān)過大呢？下面讓我們來(lái)看看，是否會(huì)出現(xiàn)這種情況。

電容式觸摸屏范文第2篇

觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器，觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。

隨著科技的進(jìn)步，觸摸屏技術(shù)也經(jīng)歷了從低檔向高檔逐步升級(jí)和發(fā)展的過程。根據(jù)其工作原理，其目前一般被分為四大類：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。

1　電阻式觸摸屏

電阻觸摸屏的屏體部分是一塊多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有―層透明的導(dǎo)電層(ITO膜)，上面再蓋有一層外表面經(jīng)過硬化處理、光滑防刮的塑料層。它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開。當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，兩層ITO發(fā)生接觸，電阻發(fā)生變化，控制器根據(jù)檢測(cè)到的電阻變化來(lái)計(jì)算接觸點(diǎn)的坐標(biāo)，再依照這個(gè)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作。電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少，分為四線、五線等類型。五線電阻觸摸屏的外表面是導(dǎo)電玻璃而不是導(dǎo)電涂覆層，這種導(dǎo)電玻璃的壽命較長(zhǎng)，透光率也較高。

電阻式觸摸屏的ITO涂層若太薄則容易脆斷，涂層太厚又會(huì)降低透光且形成內(nèi)反射降低清晰度。由于經(jīng)常被觸動(dòng)，表層ITO使用一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，甚至變型，因此其壽命并不長(zhǎng)久。

電阻式觸摸屏價(jià)格便宜且易于生產(chǎn)，因而仍是人們較為普遍的選擇。四線式、五線式以及七線、八線式觸摸屏的出現(xiàn)使其性能更加可靠，同時(shí)也改善了它的光學(xué)特性。

2 電容式觸摸屏

電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長(zhǎng)的電極，其內(nèi)部形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，即可得出接觸點(diǎn)位置。

電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。

盡管不像電阻式應(yīng)用那么廣，電容式觸摸屏也是受歡迎的供選類型。這類設(shè)備精確、反應(yīng)快，尺寸稍大時(shí)也有較高分辨率，更耐用(抗刮擦)，因而適合用作游戲機(jī)的觸摸屏。而且，新出現(xiàn)的近場(chǎng)成像技術(shù)改良了電容式觸摸屏的性能，減弱了在它和電阻式觸摸屏中可能出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。

3　紅外線式觸摸屏

紅外觸摸屏的四邊排布了紅外發(fā)射管和紅外接收管，它們一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，控制器通過計(jì)算即可判斷出觸摸點(diǎn)的位置。

紅外觸摸屏也同樣不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。此外，由于沒有電容充放電過程，響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。

4　表面聲波觸摸屏

表面聲波是超聲波的一種，它是在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長(zhǎng)嚴(yán)格設(shè)計(jì))，可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來(lái)在無(wú)損探傷、造影和退波器等應(yīng)用中發(fā)展很快。

這種觸摸屏的顯示屏四角分別設(shè)有超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，能發(fā)出一種超聲波并覆蓋屏幕表面。當(dāng)手指碰觸顯示屏?xí)r，由于吸收了部分聲波能量，使接收波形發(fā)生變化，即某一時(shí)刻波形有一個(gè)衰減缺口，控制器依據(jù)衰減的信號(hào)即可計(jì)算出觸摸點(diǎn)位置。

表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(zhǎng)(5000萬(wàn)次無(wú)故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的圖像，沒有漂移，只需安裝時(shí)一次校正，有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，最適合公共場(chǎng)所使用。

表面聲波觸摸屏易受水滴、灰塵的影響，改進(jìn)的方法是加防塵條，或者增加對(duì)污物的監(jiān)控，準(zhǔn)確識(shí)別出有效的操作和污物之間的區(qū)別。另外，由于聲波屏能感受壓力，無(wú)形中增加了控制手段，對(duì)屏功能的擴(kuò)展十分有利，其應(yīng)用范圍因此而大大拓展。

觸摸屏的基本技術(shù)

1 絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)

觸摸屏是一種絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，其特點(diǎn)就是當(dāng)前定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準(zhǔn)直接轉(zhuǎn)化為屏幕上的坐標(biāo)。不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標(biāo)體系對(duì)同一點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)都是穩(wěn)定的。不過，它并不能保證每一次對(duì)同一點(diǎn)觸摸的采樣都相同，即不能保證絕對(duì)坐標(biāo)定位，這就是所謂的漂移問題。

2 定位

各種觸摸屏都是依靠傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。它們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(yīng)速度、可靠性，穩(wěn)定性和壽命。各類觸摸屏的技術(shù)特性如表1所示。

觸摸屏的性能比較

電阻式觸摸屏工作在與外界完全隔離的環(huán)境中，它不怕灰塵，水氣和油污，可以用任何物體來(lái)觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域使用。缺點(diǎn)是由于復(fù)合薄膜的外層采用塑料，太用力或使用銳器觸摸可能劃傷觸摸屏。

電容式觸摸屏的分辨率很高，透光率也不錯(cuò)，可以很好地滿足各方面的要求，在公共場(chǎng)所常見的就是這種觸摸屏。不過，電容式觸摸屏把人體當(dāng)作電容器的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近并與夾層ITOZ作面之間耦合出足夠大的電容時(shí)，流走的電流就會(huì)引起電容式觸摸屏的誤動(dòng)作：另外，戴著手套或手持絕緣物體觸摸時(shí)會(huì)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿私^緣的介質(zhì)。

紅外線觸摸屏是靠測(cè)定紅外線的通斷來(lái)確定觸摸位置的，與觸摸屏所選用的透明擋板的材料無(wú)關(guān)(有一些根本就沒有使用任何擋板)。因此，選用透光性能好的擋板，并加以抗反光處理，可以得到很好的視覺效果。但是，受到紅外線發(fā)射管體積的限制，不可能發(fā)射高密度的紅外線，所以這種觸摸屏的分辨率不高。另外，由于紅外線觸摸屏依靠紅外感應(yīng)來(lái)工作，外界光線變化，如陽(yáng)光或室內(nèi)燈等均會(huì)影響其準(zhǔn)確度。

表面聲波技術(shù)非常穩(wěn)定，而且表面聲波觸摸屏的控制器靠測(cè)量衰減時(shí)刻在時(shí)間軸上的位置來(lái)計(jì)算觸摸位置，所以其精度非常高。表面聲波觸摸屏還具有 第三軸(z軸)，也就是壓力軸一通過計(jì)算接收信號(hào)衰減處的衰減量可得到用戶觸摸屏幕的力量大小，最多可分為2 5 6級(jí)力度。力量越大，接收信號(hào)波形上的衰減缺口也就越寬越深，在所有的觸摸屏中，只有表面聲波觸摸屏具有感知觸摸壓力的性能。

應(yīng)用場(chǎng)合

根據(jù)對(duì)觸摸屏的結(jié)構(gòu)、原理和性能特點(diǎn)的分析，不同觸摸屏的適用場(chǎng)合如下所示。

四線電阻觸摸屏：不怕灰塵、油污和光電干擾，怕劃傷是其主要缺陷。適用于有固定用戶的公共場(chǎng)所，如工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，辦公室、家庭等。

五線電阻觸摸屏：極好的靈敏度和透光度，較長(zhǎng)的使用壽命，不怕灰塵，油污和光電干擾，適用于各類公共場(chǎng)所，尤其適用于要求精密的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)等。

電容感應(yīng)觸摸屏：由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。怕電磁場(chǎng)干擾、漂移，不易在工業(yè)控制場(chǎng)所和有干擾的地方使用?？墒褂糜谝蟛惶艿墓残畔⒉樵儯盒枰?jīng)常校準(zhǔn)、定位。

紅外線感應(yīng)觸摸屏：分辨率較低，但不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件：適用于無(wú)紅外線和強(qiáng)光干擾的各類公共場(chǎng)所、辦公室以及要求不是非常精密的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。

表面聲波觸摸屏，純玻璃材質(zhì)、透光性最好、使用壽命長(zhǎng)、抗劃傷性好，適用于未知用戶的各類公共場(chǎng)所。但怕長(zhǎng)時(shí)間的灰塵積累和油污的浸染，所以使用于環(huán)境干凈的場(chǎng)所更好。否則，需要定期的清潔服務(wù)。

發(fā)展趨勢(shì)

觸摸屏技術(shù)方便了人們對(duì)計(jì)算機(jī)的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術(shù)。世界各國(guó)對(duì)此普遍給予重視，并投入大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)，新型觸摸屏不斷涌現(xiàn)。

觸摸筆：利用觸摸筆進(jìn)行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標(biāo)外，觸摸筆還具有簽名、標(biāo)記的功能。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單的光筆功能大大增強(qiáng)。

電容式觸摸屏范文第3篇

傳統(tǒng)的電阻式觸摸板在檢測(cè)到手指或觸控筆時(shí)，柔軟的透明頂層被下壓后，接觸到下方的導(dǎo)電材料層，之后觸碰到感應(yīng)式電容屏幕，其本身沒有移動(dòng)的部件。實(shí)際上，感應(yīng)式電容感應(yīng)硬件從上到下依次為玻璃材質(zhì)的頂層、x與Y軸的元件以及覆蓋在玻璃基板上的氧化銦錫(ITO)絕緣層。一些感應(yīng)器供應(yīng)商推出的單層感應(yīng)器，內(nèi)含x與Y軸感應(yīng)器和小型橋接器于一單層ITO之中。當(dāng)手指或其他導(dǎo)體靠近屏幕時(shí)，就會(huì)在感應(yīng)器和手指之間產(chǎn)生電容。雖然這一電容(約為0.5SpF)相對(duì)于系統(tǒng)其他電容(約為20pF)較小，不過仍有幾種技巧可以測(cè)量出此電容。其中一種技巧就是運(yùn)用賽普拉斯半導(dǎo)體公司開發(fā)的TrueToueh元件，快速給電容充電，再通過泄漏電阻來(lái)測(cè)量放電時(shí)間。

這種全玻璃的觸摸表面，在整個(gè)屏幕上帶給用戶光滑流暢的觸感。終端產(chǎn)品制造商亦偏愛玻璃屏，因?yàn)椴Ａ聊蛔尳K端產(chǎn)品擁有線條美麗的工業(yè)設(shè)計(jì)感，并能為觸摸檢測(cè)提供良好的電容式信號(hào)。不過，歸根結(jié)底，觸摸板的外觀只是原因之一，而其運(yùn)作模式也相當(dāng)重要。要想用觸摸屏實(shí)現(xiàn)出色的性能，首先需要了解一些關(guān)鍵的參數(shù)。

精確度一一精確度是指“觸摸屏預(yù)定義區(qū)域上的最大定位誤差，以實(shí)際手指位置和報(bào)告手指位置之間的直線距離為單位來(lái)衡量”。

精確度是通過模擬手指或機(jī)械手指來(lái)測(cè)量的。首先把手指放在面板的確切位置上，然后將實(shí)際手指位置與報(bào)告手指位置進(jìn)行比較。精確度極為重要。用戶希望系統(tǒng)能夠正確定位手指。電阻式觸摸屏的最大缺陷之一就是精確度低且精確度會(huì)隨時(shí)間的推移逐漸減弱。而電容式觸摸屏的高精確度使虛擬鍵盤以及無(wú)需觸控筆的手寫辨識(shí)等新型應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。例如，圖1顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)不完整的觸摸板數(shù)據(jù)，顯示手指位置有游移的現(xiàn)象，然而模擬手指實(shí)際上是進(jìn)行直線的移動(dòng)。

手指間距――手指間距的定義是“觸摸屏控制器可以報(bào)告的兩個(gè)手指放在觸摸屏上時(shí)手指中心之間的最小距離”。手指間距測(cè)量方法，是將兩個(gè)模擬或機(jī)械手指置于面板上并對(duì)向運(yùn)動(dòng)，直至系統(tǒng)報(bào)告兩個(gè)手指為一個(gè)手指為止。有些觸摸屏供應(yīng)商規(guī)定手指間距為邊緣至邊緣的距離，有些則規(guī)定為中心點(diǎn)之間的距離。10mm機(jī)械手指的10mm手指間距，意味著有雙手指觸摸到觸摸屏，或是手指間距為10mm，實(shí)際情況根據(jù)觸摸屏控制器的規(guī)格定義而定。

若沒有良好的手指間距，就無(wú)法設(shè)計(jì)出真正的多點(diǎn)觸摸解決方案。手指間距對(duì)虛擬鍵盤尤為重要，因?yàn)檫@種情況下屏幕上的兩個(gè)手指間距通常很短。

響應(yīng)時(shí)間――響應(yīng)時(shí)間的定義是“觸摸屏上手指接觸時(shí)間和觸摸屏控制器生成中斷信號(hào)之間的時(shí)間”。測(cè)量方法是以電子刺激、模擬手指動(dòng)作、或者向面板上物理移動(dòng)模擬手指。響應(yīng)時(shí)間非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懹脩粼谄聊簧弦苿?dòng)手指的速度，進(jìn)行“平移”或“輕彈”等操作，以及用手指或筆在屏幕上書寫。響應(yīng)時(shí)間緩慢的觸摸板，會(huì)有短暫停頓和檢測(cè)不到移動(dòng)動(dòng)作的情況。觸摸屏的響應(yīng)時(shí)間是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的組成部分，其中包括：

?x／Y軸向掃描：觸摸控制器掃描和測(cè)量感應(yīng)器上電容變化所需的時(shí)間。

?手指檢測(cè)：比較觸摸板上的電容變化和預(yù)定義的“手指閾值”。若變化幅度超過手指閾值；就會(huì)檢測(cè)到手指的觸摸。

?手指位置：根據(jù)多個(gè)感應(yīng)器得到的結(jié)果進(jìn)行推算，確定手指的確切位置。

?手指跟蹤：當(dāng)感應(yīng)器上放置多個(gè)手指，每個(gè)手指必須正確識(shí)別并分配唯一的標(biāo)識(shí)符。

?中斷延遲：主機(jī)上中斷顯示和中斷服務(wù)之間的延遲。大多數(shù)系統(tǒng)中，中斷延遲都小于100μs。

?通信：一般系統(tǒng)在400kHz時(shí)使用I2c，或在1MHz時(shí)使用SPI接口與主機(jī)通信。

有幾種方法可用來(lái)縮短響應(yīng)時(shí)間，關(guān)鍵在于觸摸控制器IC的智能化程度。如比較有創(chuàng)意的方法，僅需掃描部分屏幕即可檢測(cè)到手指位置，一旦檢測(cè)手指后，就能快速掃描，計(jì)算出手指實(shí)際的“位置”，從而節(jié)約功耗和時(shí)間。另一種方法就是并行處理，即使用不同的硬件同步進(jìn)行掃描、手指處理和通信。采用高度優(yōu)化的算法進(jìn)行手指檢測(cè)、手指定位和手指ID，能縮短處理時(shí)間，進(jìn)而縮短響應(yīng)時(shí)間。

刷新率――手指出現(xiàn)在觸摸屏?xí)r，觸摸屏數(shù)據(jù)兩個(gè)相連幀在數(shù)據(jù)緩沖中保持可用的時(shí)間。刷新率偏低會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作抖動(dòng)，移動(dòng)線路也會(huì)變成不連續(xù)的線段，而不是流暢的曲線。如果觸摸板的刷新率較高，就能提供更多數(shù)據(jù)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)平滑或完整的形狀或動(dòng)作軌跡。高刷新率還能改進(jìn)手勢(shì)的解譯功能。賽普拉斯的TrueTouch等智能觸摸屏控制器產(chǎn)品可根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)刷新率。繪畫或手寫應(yīng)用需要高刷新率，而手機(jī)撥號(hào)鍵盤只需在按鈕按下或釋放時(shí)中斷主機(jī)即可。

平均功耗――觸摸系統(tǒng)的平均功耗包括控制器IC的掃描時(shí)間、處理時(shí)間、通信時(shí)間和休眠時(shí)間等因素，也包括主機(jī)處理器接收和解譯觸摸數(shù)據(jù)等因素。

功耗似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的性能參數(shù)：測(cè)量設(shè)備使用的電流，再乘以電壓，就推算出功耗。在觸摸板的功耗方面，需要更復(fù)雜的計(jì)算公式，因?yàn)椴煌褂媚Ｊ綍?huì)產(chǎn)生不同功耗。手機(jī)的待機(jī)時(shí)間取決于觸摸屏的“待機(jī)”或“深度休眠”模式消耗的電流。即便觸摸屏在工作狀態(tài)下，也能采用幾種不同模式，如“觸摸喚醒(WOT)”、“觸摸”和“面頰檢測(cè)”等。如在一個(gè)5分鐘的通話中，正在搜索或輸入電話號(hào)碼時(shí)，手機(jī)可能切換至觸摸模式達(dá)10秒，之后再切換至提醒通話時(shí)的WOT模式或面頰檢測(cè)模式。即便發(fā)送文本短信(SMS)時(shí)，仍是混合WOT模式和實(shí)際手指接觸，控制器IC會(huì)根據(jù)用戶的輸入和思考間隙在休眠模式和工作模式之間切換。

如果不考慮上述功耗模式，可能會(huì)被系統(tǒng)節(jié)電性的宣傳所迷惑。在幾乎所有情況下，觸摸屏90％-99％的時(shí)間都處于“面頰檢測(cè)”模式和“觸摸喚醒”模式。一些系統(tǒng)甚至在手指接觸面板時(shí)也允許用戶自行設(shè)定處理時(shí)間和休眠時(shí)間的比例。如果系統(tǒng)只需報(bào)告“手指在相同位置保持不動(dòng)”，那么就無(wú)需高達(dá)200Hz的刷新率。為了開發(fā)高性能觸摸屏，必須運(yùn)用休眠模式的低功耗系統(tǒng)，同時(shí)搭配創(chuàng)造的休眠和喚醒模式。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電容式觸摸屏系統(tǒng)時(shí)還必須考慮一些其他重要因數(shù)。

手指電容――是指手指與單一感應(yīng)器元件之間測(cè)量到的電容。測(cè)量手指電容時(shí)，是用真實(shí)手指而不是金屬的機(jī)械手指，以確保測(cè)得符合實(shí)際狀況的數(shù)據(jù)。影響CF的因素包括覆蓋上層的透鏡厚度及覆蓋透鏡材料的介電常數(shù)。

系統(tǒng)固有噪聲電平――是指電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出端所測(cè)量到噪聲，是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸入(電容)值。

信噪比(SNR)――是指感應(yīng)器測(cè)量到的手指信號(hào)除以觀察到的噪聲測(cè)量值。這不僅是一個(gè)結(jié)合上述兩項(xiàng)數(shù)值的重要縮寫名詞，但我們必須認(rèn)識(shí)到，要想設(shè)計(jì)出高效的觸摸板，系統(tǒng)必須能夠容納、調(diào)適及濾除移動(dòng)系統(tǒng)中的寄生噪聲。為了觀察高信號(hào)數(shù)和極少的噪聲數(shù)，應(yīng)該針對(duì)觸摸功能考慮采用準(zhǔn)確的模擬前端元件。

賽普拉斯的TrueTouch系列等可編程解決方案能為噪聲過濾提供出色的機(jī)制。賽普拉斯的PSoC可編程模擬器件經(jīng)過再配置，可整合持續(xù)一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)，藉此濾除噪聲。不同的信號(hào)頻率，包括擴(kuò)頻和偽隨機(jī)頻率都能用來(lái)避免電磁干擾(EMI)。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字濾波器能移除1～2位信號(hào)抖動(dòng)或提供類似于IIR的低通濾波器。智能數(shù)字濾波器可刪除相對(duì)于面板附近區(qū)域檢測(cè)到的樣本不正常的樣本。智能濾波器僅受限于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)意。圖3顯示了器件的固有噪聲電平及檢測(cè)到的觸摸行為，在本例中，SNR為5。

電容式觸摸屏范文第4篇

很明顯，觸控技術(shù)不但是顯而易見的未來(lái)趨勢(shì)，而且正在高速走向普及。因此作為觸控操作得以實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，觸摸屏的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品當(dāng)然也值得關(guān)注。接下來(lái)我們要干的事情，就是參觀工廠生產(chǎn)線，看看觸摸屏是怎樣一步步“煉成出爐”的。

觸摸屏（電容屏）生產(chǎn)流程

很榮幸，我們參觀了德普特集團(tuán)位于贛州的觸摸屏生產(chǎn)工廠。現(xiàn)在，讓我們來(lái)一起看看，電容屏是如何一步步從原料變成正式產(chǎn)品的。

什么是觸摸屏？

首先要說明的是，觸摸屏不是帶觸控功能的顯示屏。也就是說，觸摸屏不是顯示屏，它是位于顯示屏之外提供觸控功能的獨(dú)立部件。絕大多數(shù)支持觸控操作的產(chǎn)品，包括手機(jī)和平板在內(nèi)，都是在顯示屏之外再附加一層觸摸屏。在提供觸控功能的同時(shí)，觸摸屏還可以起到保護(hù)顯示屏的作用?，F(xiàn)在的市場(chǎng)上只有極少數(shù)的手機(jī)和平板產(chǎn)品在顯示屏上直接提供了觸控功能，例如蘋果iPhone　5和OPPO　Find　5，分別采用了In-cell和OGS兩種觸摸屏技術(shù)，它們的觸摸屏和顯不屏已經(jīng)融為一體。

根據(jù)工作原理不同，觸摸屏分為電阻式、電容式、紅外式、聲波識(shí)別式和電磁感應(yīng)式等類別。目前最常見的觸摸屏是電容式，它被廣泛應(yīng)用在手機(jī)和平板上，支持觸摸功能的筆記本電腦觸摸屏也大多是這種模式。電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，觸點(diǎn)的電容就會(huì)發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測(cè)量頻率變化在X軸和Y軸的坐標(biāo)來(lái)確定觸摸位置獲得信息。

電容屏的結(jié)構(gòu)大致分為三個(gè)部分：Cover　Lens面板、Sensor功能片和FPC線路板。Cover　Lens兼具外觀件和電容介質(zhì)雙重功能，Sensor的功能是收集電容信號(hào)，F(xiàn)PC則用于將Sensor上的信號(hào)線連接到控制芯片。具體來(lái)說，如果是目前常見的G+G結(jié)構(gòu)（即雙層玻璃）電容屏，那么它就由玻璃蓋板（Cover　Lens）和玻璃Sensor兩塊玻璃組成，二者之間夾帶FPC電路板并通過OCA光學(xué)膠進(jìn)行貼合。

電容式觸摸屏范文第5篇

關(guān)鍵詞：觸摸屏；觸摸屏控制器；觸摸屏檢測(cè)裝置

中圖分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Talking on Touch Screen Work Principle and Structure

Sun Fucai

(Harbin Vocational&Technical College of Electrical Engineering,Harbin 150081,China)

Abstract:This paper introduces the various types of touch-screen structure,working principle and characteristics.

Keywords:Touch screen;Touch screen controller;Touch screen detection device

一、引言

伴隨著數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于多媒體信息數(shù)據(jù)的查詢與日俱增，也就越來(lái)越多的接觸到觸摸屏。利用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕地觸摸設(shè)備顯示屏幕上面的圖形或者是文字就可以直接來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作，這種技術(shù)大大的方便了那些不懂電腦操作的用戶?？赡銓?duì)觸摸屏了解多少呢？

二、觸摸屏的種類與原理

觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測(cè)裝置兩個(gè)部分。其中，觸摸屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測(cè)裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。

（一）電阻觸摸屏。電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)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(nèi)表面也涂有一層透明導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)?。ㄐ∮谇Х种挥⒋纾┑耐该鞲綦x點(diǎn)把它們隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇?，這種接通狀態(tài)被控制器偵測(cè)到后，進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得到觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。

（二）紅外線觸摸屏。紅外線觸摸屏安裝簡(jiǎn)單，只需在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無(wú)需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，電腦便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。紅外線式觸摸屏價(jià)格便宜、安裝容易、能較好地感應(yīng)輕微觸摸與快速觸摸。但是由于紅外線式觸摸屏依靠紅外線感應(yīng)動(dòng)作，外界光線變化，如陽(yáng)光、室燈等均會(huì)影響其準(zhǔn)確度。而且紅外線式觸摸屏不防水和怕污垢，任何細(xì)小的外來(lái)物都會(huì)引起誤差，影響其性能，不適宜置于戶外和公共場(chǎng)所使用。

（三）電容式觸摸屏。電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長(zhǎng)光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對(duì)面積成正比，并且還與介質(zhì)的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。

（四）表面聲波觸摸屏。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。

工作原理以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào)，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長(zhǎng)短不同路徑回歸的聲波能量，它們?cè)赮軸走過的路程是相同的，但X軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標(biāo)。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形在沒有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo)控制器分析到接收信號(hào)的衰減并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸Z軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。

表面聲波觸摸屏一個(gè)特點(diǎn)是抗暴，因?yàn)楸砻媛暡ㄓ|摸屏的工作面是一層看不見、打不壞的聲波能量，觸摸屏的基層玻璃沒有任何夾層和結(jié)構(gòu)應(yīng)力（表面聲波觸摸屏可以發(fā)展到直接做在CRT表面從而沒有任何"屏幕"），因此非?？贡┝κ褂?，適合公共場(chǎng)所。表面聲波第二個(gè)特點(diǎn)反應(yīng)速度快，是所有觸摸屏中反應(yīng)速度最快的，使用時(shí)感覺很順暢。表面聲波第三個(gè)特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，因?yàn)楸砻媛暡夹g(shù)原理穩(wěn)定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測(cè)量衰減時(shí)刻在時(shí)間軸上的位置來(lái)計(jì)算觸摸位置，所以表面聲波觸摸屏非常穩(wěn)定，精度也非常高。

參考文獻(xiàn)：