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触摸屏技术的原理解析

图解触摸屏技术原理

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李高歌

2020-12-22 14:27:28
今天,精心设计的触摸屏使用起来是一种享受。该技术带来了新颖的、富有吸引力的和简单易用的人机接口,而且这样的接口能很容易地进行改进和更新,以实现新的特性或系统功能。为响应不断改变的消费需求而做出的设计更改,只需要对软件做出一些修改就可以了。最重要的是,最新的触摸屏产品即便在有射频干扰的环境下也能稳定可靠地工作。
走近触摸屏
今天的电气和电子设备采用了以下5种类型的触摸屏技术:电阻式、表面电容式、投射电容式、表面声波式和红外线式。其中前三种适合用于移动设备和消费电子产品,后两种技术做出的触摸屏不是太昂贵就是体积太大,因此不适合上述应用。采用以上任何一种触摸屏技术的系统都由一个感应装置、它与电子控制电路的互连装置和控制电路本身构成。
电阻式触摸屏(见图1)从技术角度来讲可能并不算真正的‘触摸’屏,因为它需要一定的压力才能激活。这点与真正的触摸接口是不同的,因为有些触摸屏甚至只需将手指靠近就能感应到。电阻式触摸屏采用了三明治架构实现,上下两层是印刷在塑料(PET)薄膜上的导电性铟锡氧化物(ITO),中间隔以空气。
该空气隙由很多微小的间隔器来保持。当两个导电层被手指(或铁笔)压到一起时才算是完成了一次‘触摸’,而触摸的位置通过测量X轴和Y轴上的电压比就可检测出来。根据采用多少根线将数据传输到微控制器进行处理,电阻式触摸屏可分为四线、五线、六线和八线版本。电阻式触摸屏成本低廉,已经广泛地在大批量应用中得到了采用。
不过,该技术固有的不足已经限制了它无法得到业界的普遍认可。这些不足包括机械性弱点、有限的工业设计选择、在大多数应用中需要一个斜面、触摸屏的厚度、糟糕的光学性能和需要用户校准。使用电阻式触摸屏技术无法实现接近检测(即在手指靠近屏幕时便能感应到),也不能实现多指检测。而这两种选项现在都是产品设计师所需要的。
  

图1:电阻式触摸屏成本很低,但有很多设计局限性
为了操作上的方便,人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时,我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在LCD或显示器前端的触摸屏,然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏(触摸屏的工作原理)由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属(透明的导电电阻)导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出(X,Y)的位置,再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。
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