【电子基础】触摸屏原理·驱动基础

触摸屏概述

——》触摸屏并不是人们日常所见的立方体屏幕，它只是覆盖在显示屏表面的一层薄片，其工作原理比较简单，当有触摸笔或其他物体接触到触摸屏时，系统会根据触摸笔点击的图标或按键来接收信息，并作出一些人为设计的响应动作，从而实现人机交互功能。它的主要目的提供方便的人机交互功能，降低智能设备的操作难度，扩大用户群。

——》触摸屏的分类：根据触摸屏的工作原理和传输信息的介质，常用的触摸屏主要分为 4种

• 电阻式

• 表面声波式

• 电容感应式

• 红外线式

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电阻技术触摸屏

——》电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常匹配的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合蔳膜。它以一层玻璃或有机玻璃甚至硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（ITO氧化铟，透明的导电电阻）导电层，最上面还有一层经过硬化处理，光滑防擦的塑料外表面，其内表面也涂有 ITO氧化铟。

——》两个 ITO氧化铟涂层之间有许多细小的间隔点将导电层隔离，从而起到绝缘的效果。当触摸笔或其他物体接触到触摸屏时，两个导电层在触摸点位置就会闭合导电，如图

——》当用户用手或触摸笔按下触摸屏时，平常相互绝缘的两层导电电层就在触摸点位置有了一个闭合点。因为其中一个导电层接通了 Y轴方向的 5V均匀电场，使得侦测层的电压由 0变成非 0。

——》当控制器检测到这个变化后，对取得的模拟电压信号进行 A/D转换，将得到的电压值与 5V相比即可算出接触点的 Y轴坐标，同理也可以算出接触点的 X轴的坐标。之后，触摸屏程序就可以模拟鼠标的方式进行后台动作。实际上，这也是所有电阻式技术触摸屏的基本原理。

——》电阻式触摸屏不怕灰尘、水汽和油污，防止电磁辐射；一次校正，稳定性高，永不漂移。

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表面声波技术触摸屏

——》表面声波技术是利用声波在物体的表面进行传输，当有物体触摸到表面进，接触点将阻碍声波的传输，控制器同样可以检测到这个变化并反映给处理器，随后程序再根据处理的结果在后台模拟鼠标的动作。

——》表面声波式触摸屏需要经常维护，任何灰尘、油污、甚至饮料的液体玷污在触摸屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射或是波形改变，从而导致控制器无法正解识别导波信号，进而影响触摸屏的正常工作。

——》使用表面声波式触摸屏的用户必须严格注意环境卫生，经常擦拭触摸屏的表面，保持屏面的光洁，并定期给触摸屏做全面清理。因此，该种触摸屏对环境的要求较高，需要细心维护，并不适合移动多媒体终端。

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电容电感技术触摸屏

——》电容电感式触摸屏利用人体的电流感应工作。电容式触摸屏是一块 4层复合玻璃屏，玻璃nu工的内表面和夹层各涂有一层 ITO，最外层是一薄层汐土玻璃保护层，夹层 ITO涂层作为工作面，4个角上引出 4个电极，内层 ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。

——》当用户按下触摸屏某点时，由于人体的电场，触摸屏表面和用户之间会形成一个耦合电容。对高频电流来说，电容是导体，那么手指会从接触点吸收少量电流，这个电流从触摸屏 4角的电极流出，电流的大小与手指到 4角的距离成正比。控制器根据 4个电流的比例，经过精确计算可以得出触摸点的位置。

——》电容电感触摸屏有以下特点：

• 对环境污染物有一定的抵抗性

• 当人体变成了线路的一部分，漂移现象较严重

• 需要校准

• 不适于金属机柜

• 当有外界电感和磁感时，触摸屏失效

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红外线技术触摸屏

——》红外线技术触摸屏是利用 X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测和定位用户的触摸动作。红外线触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射器和红外接收器，两者一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。

——》当用户按下触摸屏某点时，手指会挡住经过该点位置的横竖两条红外线。因此，控制器就可以通过计算判断出接触点在触摸屏中的位置。实际上，任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现控屏操作。

——》红外线触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件。可见，红外线技术是触摸屏产生发展的最终趋势。采用声学和其他材料学技术的触摸屏都有其难以克服的物理难关，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等问题。

——》红外线触摸屏对光照环境因素比较敏感，在光照变化较大时会产生误判甚至可能死机。使用最新技术的红外线触摸屏的分辨率取决于红外对管数目、扫描频率以及差值算法。至于红外屏在光照条件下的稳定性，从第二代红外触摸屏开始，就已经较好地克服了抗光干扰这个弱点。

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触摸屏清晰度

——》清晰度是指屏幕显示图像或者字符的清晰程度。有些触摸屏加装之后，字迹模糊，图像细节模糊，整个屏幕看不太清楚，这就是清晰度太差。清晰度的问题主要是多层薄膜结构的触摸屏，由于薄膜层之间的光反复反射、折射造成的。

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触摸屏检测和定位

——》触摸屏的检测和定位的依靠各自的传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。

——》触摸屏的传感器方式还决定了该触摸屏如何识别多点触摸的问题。换句话说，如果超过一点同时触摸该触摸屏，系统应该如何处理？有人触摸时接着旁边又有人触摸该如何处理？其实这是触摸屏使用过程中的经常出现的问题，比较恰当的方法是：系统超过一点的同时触摸不做处理，一直等待到多点消失；有人触摸接着又有人触摸，系统可以看成再次触摸分先后进行处理。

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电阻式触摸屏的电路原理

——》在嵌入式系统中，很多 LCD模块都采用电阻式触摸屏。简单地说，这些触摸屏等效于将物理位置转换为代表（X、Y）坐标电压值的传感器。

——》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 Vcc，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。

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电阻式触摸屏原点的定位

——》电阻式触摸屏是通过电压的变化范围来判定按下触摸屏的位置，所以，其原点就是触摸屏 X电阻面和 Y电阻面接通产生最小电压处。随着电阻的增大，A/D转换所产生数值不断增加，从而形成坐标范围，A/D测量纵坐标的原理如图所示

——》ADC与触屏接口功能方框图

——》触摸屏和处理接口的电路连接