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(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)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(hù)、成本和衛(wèi)生等原因，觸摸屏技術(shù)開始向消費(fèi)市場以外的醫(yī)療、工業(yè)和汽車市場滲透。隨著觸摸屏的問世，出現(xiàn)了多項觸控技術(shù)，如電容、電阻、電感、表面聲波和紅外線觸控技術(shù)。每種設(shè)計技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點。電容式觸摸屏基于印刷電路板上的電極設(shè)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(shù)基于聲波，存在于需要透明的顯示屏設(shè)計中，例如娛樂園和人流很大的室內(nèi)環(huán)境。紅外線觸控技術(shù)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(shù)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(shù)的成本競爭力*高，而且很容易集成到嵌入式設(shè)計內(nèi)。這項技術(shù)主要用于設(shè)計面板尺寸不超過19英寸的觸摸屏。

　　電阻式觸摸屏*結(jié)構(gòu)

　　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(dǎo)體層(玻璃)、兩層導(dǎo)體之間的隔離層(隔 離玻璃珠)、以及電阻性涂層。電阻性導(dǎo)體層必須選用阻性材料，如銦錫氧化物(ITO)涂在襯底上構(gòu)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(dǎo)電性能極好的材料(如銀粉墨)構(gòu)成，其導(dǎo)電性能大約為ITO的1000倍。

　　(一) 觸摸屏硬件電路結(jié)構(gòu) 觸摸屏控制電路主要有一下四部分組成：進(jìn)行數(shù)據(jù)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(biāo)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(xiàn)。在程序設(shè)計中重要功能塊包括以下幾個部分：

　　程序?qū)崿F(xiàn)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(qū)動IC的一些初試化配置，一般由LCD的廠家 提供;坐標(biāo)定位子程序;以及LCD逐點顯示子程序。程序設(shè)計中，需要注意觸摸抖動和連擊問題?？梢圆捎醚舆t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(xiàn)象出現(xiàn)。

　　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(qū)域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。當(dāng)觸 摸屏表面受到的壓力(如通過筆尖或手指進(jìn)行按壓)足夠大時，頂層與底層之間會產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電 壓。分壓器是通過將兩個電阻進(jìn)行串聯(lián)來實現(xiàn)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(biāo)，需要對一個阻性層進(jìn)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(dāng)觸摸屏上的壓力足夠大，使兩層之間發(fā)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(dāng)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)，充當(dāng)觸摸位置檢測功能的分壓電路。

　　4. 觸摸屏?xí)陔娮杈W(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)換成數(shù)字觸摸坐標(biāo)信號。內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，充當(dāng)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(zhuǎn)換成數(shù)值，用模數(shù)轉(zhuǎn)換器計算X坐標(biāo)(圖2)。在這種情況下，Y-軸變成感應(yīng)線。同樣地，在Y+和Y-點分施加電壓梯度，可以測量Y坐標(biāo)。

　　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(biāo)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(biāo)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(dān)負(fù)所有的觸控檢測和坐標(biāo)計算任務(wù)?；谖⒖刂破鞯能浖惴ú捎脙?nèi)部的微控制器進(jìn)行觸摸位置電壓測量，執(zhí)行觸摸檢測功能和坐標(biāo)處理功能。 在專用觸摸屏控制器內(nèi)，控制器向系統(tǒng)主機(jī)(微控制器)發(fā)起一個檢測觸摸事件的中斷請求，并輸出代表觸摸坐標(biāo)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。然后主處理器(MCU)讀取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，執(zhí)行客戶期待的操作命令。

　　基于MCU計算參數(shù)的設(shè)計方法要求主處理器的速度非?？欤挥羞@樣才能管理頻繁的觸摸操作。對于快速觸摸檢測應(yīng)用，這不是一個非?？煽康脑O(shè)計。因為沒有數(shù)據(jù)平均和觸摸檢測延時功能，這類設(shè)計的檢測精度比較低。具有數(shù)據(jù)采樣、測量值平均、觸摸檢測延時配置和數(shù)字觸摸坐標(biāo)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(chǎn)品設(shè)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(guān)鍵在于材料科技。常用的透明導(dǎo)電涂層材料有：

　　ITO，氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)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(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實際上電阻和電容技術(shù)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(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)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(dǎo)電層雖然延展性好，但是只能作透明導(dǎo)體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因為它導(dǎo)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(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

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

　　2. 使用壽命相對較長。

　　3. 電阻式觸控屏的**度高，可到像素點的級別，適用的*大分辨率可達(dá)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(huán)境下使用。

　　5. 電阻式觸控屏使用的是壓力感應(yīng)，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(jìn)行手寫識別。

　　6. 電阻式觸控屏由于成熟的技術(shù)和較低的門檻，成本較為廉價。

　　7. 電阻式觸控屏能夠設(shè)計成多點觸控，但當(dāng)兩點同時受壓時，屏幕的壓力變得不平衡，導(dǎo)致觸控出現(xiàn)誤差，因而多點觸控的實現(xiàn)程度較難。

　　8. 電阻式觸控屏較易因為劃傷等導(dǎo)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(chǎn)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(diào)整，容易出現(xiàn)靈敏度的不均衡，A點靈敏，B點遲鈍的現(xiàn)象常會發(fā)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(jìn)行測量，將左側(cè)總線偏置為0V，右側(cè)總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連接到ADC，當(dāng)頂層和底層相接觸時即可作一次測量。

　　為了在Y軸方向進(jìn)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(cè)總線或右側(cè)總線，當(dāng)頂層與底層相接觸時即可對電壓進(jìn)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(shè)置為0V的總線接ADC的負(fù)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(dǎo)電層。導(dǎo)電層有一個觸點，通常在其一側(cè)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(jìn)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(cè)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(jìn)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(yōu)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(biāo)，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(fù)參考輸入端。

　　3. 七線觸摸屏

　　七線觸摸屏的實現(xiàn)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(zhí)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(fù)參考端。導(dǎo)電層仍用來測量分壓器的電壓。五線電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo)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(dǎo)電層只僅僅用來當(dāng)作純導(dǎo)體，有觸摸后分時檢測內(nèi)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(nèi)層ITO需四條引線，外層只作導(dǎo)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(xiàn)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(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)模轉(zhuǎn)換器的負(fù)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(qū)別

　　電阻觸屏俗稱“軟屏”，多用于WindowsMobile系統(tǒng)的手機(jī);電容觸屏俗稱“硬屏”，如iPhone和G1等機(jī)器采用這種屏質(zhì)的。

　　一、室內(nèi)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(fā)生接觸，可以使用手指(哪怕帶上手套)，指甲，觸筆等進(jìn)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(xì)微的接觸也能激活屏幕下方的電容感應(yīng)系統(tǒng)。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(dá)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(jìn)行操作。

　　2、電容觸屏：理論精度可以達(dá)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**點擊小于1cm2的目標(biāo)。

　　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(chǎn)品無所謂，但可能會讓中等價位手機(jī)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(jī)器的電路連接。

　　2、電容觸屏：取決于實現(xiàn)方式以及軟件，已在G1的技術(shù)演示以及iPhone上實現(xiàn)。G1的1.7T版本已經(jīng)可以實現(xiàn)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(chǎn)生劃痕。電阻屏需要保護(hù)膜以及相對更頻繁的校準(zhǔn)。有利的方面是，使用塑料層的電阻觸屏設(shè)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(yán)重沖擊下碎裂，但玻璃應(yīng)對日常碰擦和污跡更好。

　　七、清潔

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

　　2、電容觸屏：要用整個手指進(jìn)行觸摸，但玻璃外層更容易清潔。

　　八、環(huán)境適應(yīng)性

　　1、電阻觸屏：具體數(shù)值不得而知。但有證據(jù)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。