觸摸屏與觸控設(shè)計(jì)全面解讀-觸控技術(shù)網(wǎng)

1、觸摸屏與觸控設(shè)計(jì)全面解讀【導(dǎo)讀】：通常，觸控控制器是一個(gè)小型的微控制器芯片，它位于觸控傳感器和PC/或嵌入式系統(tǒng)控制器之間。該芯片可以裝配到系統(tǒng)內(nèi)部的控制器板上，也可以放到粘貼到玻璃觸控傳感器上的柔性印刷電路（FPC）上。觸控控制器將提取來(lái)自觸控傳感器的信息，并將其轉(zhuǎn)換成PC或嵌入式系統(tǒng)控制器能。觸摸屏是一個(gè)使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備， 它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。 發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們和我國(guó)率先使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們已經(jīng)清楚的知道， 觸摸屏對(duì)于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無(wú)的東西， 而是必不可少的設(shè)備。 它極大的簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的使用，即使是對(duì)

2、計(jì)算機(jī)一無(wú)所知的人， 也照樣能夠信手拈來(lái)， 使計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場(chǎng)上計(jì)算機(jī)所無(wú)法解決的問(wèn)題。 隨著城市向信息化方向發(fā)展和電腦網(wǎng)絡(luò)在國(guó)民生活中的滲透， 信息查詢都已用觸摸屏實(shí)現(xiàn) - 顯示內(nèi)容可觸摸的形式出現(xiàn)。 為了幫助大家對(duì)觸摸屏有一個(gè)大概的了解， 筆者就在這里提供一些有關(guān)觸摸屏的相關(guān)知識(shí)，希望這些內(nèi)容能對(duì)大家有所用處。觸控技術(shù)的深入剖析搞清設(shè)計(jì)所需是觸控產(chǎn)品設(shè)計(jì)最重要的第一步。 觸控屏供應(yīng)鏈上的許多提供商通常提供許多令人迷惑的不同組件， 而更多的時(shí)候是一些提供商聯(lián)合起來(lái)為終端客戶提供一個(gè)價(jià)值鏈。 圖 1 中給出了觸控屏生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。 有趣的是，無(wú)論是在最新的筆記本電腦

3、，還是最新的觸控屏手機(jī)中，該生態(tài)系統(tǒng)都是一樣的。圖 1：觸控屏控制器解析1、前面板或外框前面板或外框是終端產(chǎn)品的最表層。 在某些產(chǎn)品中， 該外框?qū)⑼该鞯纳w板圍起來(lái)，以免受到外部的惡劣氣候或潮濕的影響， 也防止下面的傳感產(chǎn)品受到刻劃以及破壞。也有些時(shí)候， 最外面的框只是簡(jiǎn)單地覆蓋在觸控傳感器的上邊， 這種情況下僅僅是一個(gè)裝飾。2、觸控控制器通常，觸控控制器是一個(gè)小型的微控制器芯片，它位于觸控傳感器和 PC/或嵌入式系統(tǒng)控制器之間。 該芯片可以裝配到系統(tǒng)內(nèi)部的控制器板上， 也可以放到粘貼到玻璃觸控傳感器上的柔性印刷電路（ FPC）上。觸控控制器將提取來(lái)自觸控傳感器的信息，并將其轉(zhuǎn)換成 PC或嵌入式

4、系統(tǒng)控制器能夠理解的信息。3、觸控傳感觸控屏 傳感器 是一個(gè)帶有觸控響應(yīng)表面的透明玻璃板。 該傳感器被安放到LCD上面，使得面板的觸控區(qū)域能覆蓋顯示屏的可視區(qū)域。如今市場(chǎng)上有許多種不同的觸控傳感技術(shù)， 各自都采用彼此不同的方法來(lái)檢測(cè)觸控輸入。 基本上，這些技術(shù)都是在觸控時(shí)， 使電流流過(guò)面板， 從而產(chǎn)生一個(gè)電壓或信號(hào)的變化。 這個(gè)電壓變化將被觸控控制器傳感，從而確定屏幕上的觸控位置。4、液晶顯示器（ LCD）絕大多數(shù)的觸控屏系統(tǒng)用于傳統(tǒng)的 LCD上。用于觸控產(chǎn)品的 LCD選擇方法與傳統(tǒng)系統(tǒng)中基本相同，包括分辨率，清晰度，刷新速度，成本等。但在觸控屏中的另一個(gè)主要的考慮是輻射電平。 由于觸控傳感器

5、中的技術(shù)基于面板被觸控所產(chǎn)生的微小的電變化， 能夠輻射許多電氣噪聲的 LCD是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。 在選擇用于觸控系統(tǒng)中的 LCD之前，應(yīng)該與觸控傳感器提供商進(jìn)行協(xié)商。5、系統(tǒng)軟件觸控屏驅(qū)動(dòng)器軟件可以來(lái)自原廠商（如手機(jī)中的嵌入式 OS），也可以是后來(lái)加裝的軟件（像在傳統(tǒng) PC上加一個(gè)觸控屏）。該軟件應(yīng)能使觸控屏和系統(tǒng)控制器一道工作。它將告訴產(chǎn)品的操作系統(tǒng)如何解析來(lái)自觸控控制器的觸控事件信息。在 PC型應(yīng)用中，絕大多數(shù)觸控屏驅(qū)動(dòng)器的工作像一個(gè)鼠標(biāo)。這就使得觸控屏幕與在屏幕上的同一位置上連續(xù)的按鼠標(biāo)非常相似。 在嵌入式系統(tǒng)中， 嵌入式控制驅(qū)動(dòng)器必須將出現(xiàn)在屏幕上的信息與接收到觸控的位置進(jìn)行比對(duì)。三大觸控

6、技術(shù)電阻式觸控技術(shù)： 電阻式觸控技術(shù)是最常用的觸控屏技術(shù)。 用于高業(yè)務(wù)流應(yīng)用，并對(duì)屏幕上的水珠和其他殘留物具有免疫能力。 電阻式觸控屏通常是成本最低的解決方案。由于是對(duì)壓力起反應(yīng)，可以用手指，帶手套的手，觸控筆，或者像信用卡這類(lèi)的其它的物體進(jìn)行觸控。表面電容式觸控技術(shù)： 表面電容式觸控技術(shù)提供的顯示清晰度比電阻式觸控中通常所用的塑料膜要清晰得多。 在表面電容式顯示中， 位于顯示器四個(gè)角落的傳感器檢測(cè)由于觸控引起的電容變化。 這類(lèi)觸控屏可以用手指或其他電容式物體實(shí)現(xiàn)觸控激勵(lì)。保護(hù)性電容式觸控： 保護(hù)性電容式觸控是最近才進(jìn)入市場(chǎng)的一種技術(shù)。 該技術(shù)也能提供優(yōu)異的透光性， 但它還具有一些比表面電容式

7、觸控好得多的優(yōu)點(diǎn)。 投影型電容式觸控不需要位置校準(zhǔn)， 并能提供高得多的位置精度。 投影型電容式觸控還有另外令人激動(dòng)的地方，那就是它同時(shí)能夠支持多點(diǎn)觸控。觸控屏工作原理為了操作上的方便， 人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤(pán)。 工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏， 然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。 觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面， 用于檢測(cè)用戶觸摸位置， 接受后送觸摸屏控制器；而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

8、執(zhí)行。電阻式觸控屏包括有一個(gè)柔性頂層，然后是一層 ITO, 一個(gè)空氣隙，然后是另一層 ITO. 面板有 4 根線附到 ITO 層上： X 層的左右側(cè)各一根， Y 層的頂端和底端各一根。當(dāng)柔性頂層受壓接觸到下面一層時(shí)檢測(cè)到觸控。 觸控的位置按如下兩步來(lái)測(cè)量：首先， X 右 被驅(qū)動(dòng)到一個(gè)已知電壓上，而把 X 左 驅(qū)動(dòng)到地，讀取來(lái)自 Y 傳感器的電壓。 這樣就提供了 X坐標(biāo)。對(duì)于另一個(gè)坐標(biāo)軸重復(fù)這一過(guò)程， 即可確定精確的手指位置。電阻式觸控屏還有 5 線和 8 線型。5 線型用更耐用的低阻 導(dǎo)體層 來(lái)代替最上面的 ITO 層。而 8 線面板則通過(guò)對(duì)面板特性的更好校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。對(duì)于電阻式技術(shù)

9、來(lái)說(shuō)有幾個(gè)缺點(diǎn)。柔性頂層只有 75%-80%的透光度，而且電阻式觸控屏測(cè)量過(guò)程中也有較多的誤差源。 如果 ITO 層不一致，電阻在傳感范圍將不會(huì)線性變化。需要 10-12 位的測(cè)量電壓精度，這在很多環(huán)境中都是困難的。為了將觸控點(diǎn)與下層的 LCD圖像對(duì)準(zhǔn)，許多現(xiàn)有的電阻式觸控屏都需要周期性的校準(zhǔn)。反之，投影型電容式觸控屏沒(méi)有活動(dòng)部件。 在 LCD和用戶之間只有 ITO 和透光度幾乎為 100%的玻璃板。投影型電容式傳感硬件包括一個(gè)玻璃頂層 （見(jiàn)圖 2），下面是一個(gè) X 傳感器陣，一層絕緣玻璃，再下面是位于玻璃基片上的 Y 傳感器陣。面板連接到每一個(gè) X 和 Y 傳感器，故 5 x 6 的面板共有

10、 11 根連線（如下面的圖 3 所示），而 10 x 14 面板則有 24 條傳感器連線。圖 2：用于“電阻式屏” ( 左 ) 和“電容式屏” ( 右 ) 的堆疊層當(dāng)手指或其他傳到物體接近屏幕時(shí)， 在傳感器和手指之間產(chǎn)生一個(gè)電容。 雖然該電容相對(duì)于系統(tǒng)中的其他電容比較小（大約是 20pF 中的 0.5pF ），但還是可以利用集中技術(shù)測(cè)量出來(lái)的。 其中一種技術(shù)就是利用賽普拉斯半導(dǎo)體公司被稱作為 CSD的 PSoC器件。它包括快速對(duì)電容器充電，然后測(cè)量對(duì)一個(gè)放電電阻的放電時(shí)間。設(shè)計(jì)一個(gè)投影電容傳感器陣列的目的是在同一時(shí)間使手指能夠與多于一個(gè)的 X 傳感器和一個(gè)以上的 Y 傳感器發(fā)生作用。這是的軟件能夠通過(guò)內(nèi)插來(lái)非常精確地確定手指的具體位置。例如，如果傳感器 1,2,3 感應(yīng)出的信號(hào)強(qiáng)度分別為3,10 和 7, 則手指的中心位置應(yīng)該