電阻式觸摸屏技術案例探討

　　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 坐標測量：

　　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，微控制器須擔負所有的觸控檢測和坐標計算任務?；谖⒖刂破鞯能浖惴ú捎脙炔康奈⒖刂破鬟M行觸摸位置電壓測量，執(zhí)行觸摸檢測功能和坐標處理功能。

　　在專用觸摸屏控制器內，控制器向系統(tǒng)主機（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的數(shù)字數(shù)據。然后主處理器（MCU）讀取數(shù)字數(shù)據，執(zhí)行客戶期待的操作命令。

　　基于MCU計算參數(shù)的設計方法要求主處理器的速度非?？?，只有這樣才能管理頻繁的觸摸操作。對于快速觸摸檢測應用，這不是一個非?？煽康脑O計。因為沒有數(shù)據平均和觸摸檢測延時功能，這類設計的檢測精度比較低。具有數(shù)據采樣、測量值平均、觸摸檢測延時配置和數(shù)字觸摸坐標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品設計中，具有更高的性能。

　　電阻觸摸屏分類

　　按照觸摸屏上的感應線數(shù)量，電阻式觸摸屏可再分為三大類：4線、5線和8線。4線觸摸屏的條形電極安裝在兩個不同的電阻層（X+、X-在同一層，Y+、Y-另一個電阻層上）。5線觸摸屏只在底層上有圓形電極（X+、X-、Y+和Y-）。頂層用于在觸摸過程中測量電壓，電壓梯度只施加在底層上。

　　8線觸摸屏的工作原理與4線觸摸屏相似。只是給每一條線增加一個參考電壓線，所以最后的總線數(shù)達到8條。新增的4條線分別用于給原來的4條線提供參考電壓。8線觸摸屏采用比例測量模數(shù)轉換器的測量原理。

　　因為成本低廉，觸摸感應算法簡單，4線觸摸屏被廣泛用于低端消費電子產品。5線和8線觸摸屏主要用于昂貴的高端醫(yī)療設備和重要的工業(yè)控制器。

　　系統(tǒng)架構和設計

　　觸摸屏解決方案的主要組件包括觸摸屏面板、觸摸屏控制器（TSC）、顯示面板和主處理器，如圖3所示，主處理器可以是一個低端的微控制器。主處理器利用一線或兩線接口協(xié)議（I2C/SPI）管理觸摸屏控制器的初始化，以及讀取數(shù)字坐標數(shù)據。主處理器還負責把用戶觸摸轉換成所需的操作，如音量調節(jié)、圖片更換或書寫顯示。大多數(shù)消費電子產品都有顯示面板，同一顯示面板上可顯示人機互動圖標。

　　圖 3：電阻式觸感解決方案結構圖

設計一個帶觸感用戶界面的應用系統(tǒng)，設計復雜性取決于觸摸屏分辨率的要求。觸摸屏分辨率還取決于觸摸屏控器的模數(shù)轉換器分辨率。另一個重要因素是觸摸屏控制器的功耗，建議選用一個具有中斷功能和低功耗待機模式的控制器。當沒有觸摸操作時，控制器進入低功耗的待機狀態(tài)，以節(jié)省電能；當檢測到觸摸事件時，控制器將會喚醒，執(zhí)行觸摸電壓解碼功能。這個功能成為便攜設備的一個基本要求，因為便攜設備電池中的每庫侖電量都非常寶貴。

　　選用一個內置緩存的觸摸屏控制器對于頻繁的觸摸檢測應用十分有益。例如，書寫是連續(xù)的觸摸操作，如果觸摸屏控制器包括一個FIFO緩存，那么可以在FIFO緩存裝滿后再進行數(shù)據處理，這可降低主處理器的處理開銷。當屏幕較大（》6英寸）時，觸摸屏導電板拾起的噪聲會影響觸摸屏的精度，在觸摸屏上（在X+/X-、Y+/Y-軸）增加電容器，可降低高頻噪聲。