S3c2410的觸摸屏及模數轉換
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| 一、觸摸屏的幾個(gè)概念 所謂觸摸屏，從市場(chǎng)概念來(lái)講，就是一種人人都會(huì )使用的計算機輸入設備，或者說(shuō)是人人都會(huì )使用的與計算機溝通的設備。不用學(xué)習，人人都會(huì )使用，是觸摸屏最大的魔力，這一點(diǎn)無(wú)論是鍵盤(pán)還是鼠標，都無(wú)法與其相比。 從技術(shù)原理角度講，觸摸屏是一套透明的絕對尋址系統，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過(guò)材料科技來(lái)解決透明問(wèn)題，像數字化儀、寫(xiě)字板、電梯開(kāi)關(guān)，它們都不是觸摸屏；其次它是絕對坐標，手指摸哪就是哪，不需要第二個(gè)動(dòng)作，不像鼠標，是相對定位的一套系統，我們可以注意到，觸摸屏軟件都不需要游標，有游標反倒影響用戶(hù)的注意力，因為游標是給相對定位的設備用的，相對定位的設備要移動(dòng)到一個(gè)地方首先要知道現在在何處，往哪個(gè)方向去，每時(shí)每刻還需要不停的給用戶(hù)反饋當前的位置才不致于出現偏差。這些對采取絕對坐標定位的觸摸屏來(lái)說(shuō)都不需要；再其次就是能檢測手指的觸摸動(dòng)作并且判斷手指位置，各類(lèi)觸摸屏技術(shù)就是圍繞“檢測手指觸摸”而八仙過(guò)海各顯神通的。 1、觸摸屏的第一個(gè)指針：光學(xué)特性。它直接影響到觸摸屏的視覺(jué)效果。但是觸摸屏是多層的復合薄膜，光學(xué)特性上包括四個(gè)方面：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。彩色世界包含了可見(jiàn)光波段中的各種波長(cháng)色，在沒(méi)有完全解決透明材料科技之前，或者說(shuō)還沒(méi)有低成本的很好解決透明材料科技之前，多層復合薄膜的觸摸屏在各波長(cháng)下的透光性還不能達到理想的一致?tīng)顟B(tài)，下面是一個(gè)示意圖（圖6-1）： | ||||||||||||||||||||||||||
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圖6-1 | ||||||||||||||||||||||||||
| 由于透光性與波長(cháng)曲線(xiàn)圖的存在，通過(guò)觸摸屏看到的圖像不可避免的與原圖像產(chǎn)生了色彩失真，靜態(tài)的圖像感覺(jué)還只是色彩的失真，動(dòng)態(tài)的多媒體圖像感覺(jué)就不是很舒服了，色彩失真度也就是圖中的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說(shuō)的透明度也只能是圖中的平均透明度，當然是越高越好。 反光性，主要是指由于鏡面反射造成圖像上重迭身后的光影，例如人影、窗戶(hù)、燈光等。反光是觸摸屏帶來(lái)的負面效果，越小越好，它影響用戶(hù)的瀏覽速度，嚴重時(shí)甚至無(wú)法辨認圖像字符，反光性強的觸摸屏使用環(huán)境受到限制，現場(chǎng)的燈光布置也被迫需要調整。大多數存在反光問(wèn)題的觸摸屏都提供另外一種經(jīng)過(guò)表面處理的型號：磨砂面觸摸屏，也叫防眩型，價(jià)格略高一些，防眩型反光性明顯下降，適用于采光非常充足的大廳或展覽場(chǎng)所，不過(guò)，防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。 清晰度，有些觸摸屏加裝之后，字跡模糊，圖像細節模糊，整個(gè)屏幕顯得模模糊糊，看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問(wèn)題主要是多層薄膜結構的觸摸屏，由于薄膜層之間光反復反射折射而造成的，此外防眩型觸摸屏由于表面磨砂也會(huì )造成清晰度下降。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對眼睛也有一定傷害，選購觸摸屏時(shí)要注意判別。 2、觸摸屏的第二個(gè)特性：穩定性。 觸摸屏是絕對坐標系統，要選哪就直接點(diǎn)那，與鼠標這類(lèi)相對定位系統的本質(zhì)區別是一次到位的直觀(guān)性。絕對坐標系的特點(diǎn)是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒(méi)有關(guān)系，觸摸屏在物理上是一套獨立的坐標定位系統，每次觸摸的資料通過(guò)校準資料轉為屏幕上的坐標，這樣，就要求觸摸屏這套坐標不管在什幺情況下，同一點(diǎn)的輸出資料是穩定的，如果不穩定，那幺這觸摸屏就不能保證絕對坐標定位，點(diǎn)不準，這就是觸摸屏最怕的問(wèn)題：漂移。技術(shù)原理上凡是不能保證同一點(diǎn)觸摸每一次采樣資料相同的觸摸屏都免不了漂移這個(gè)問(wèn)題，目前有漂移現象的只有電容觸摸屏。 3、觸摸屏的第三個(gè)特性：相應性。檢測觸摸并定位， 各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。觸摸屏的傳感器方式還決定了觸摸屏如何識別多點(diǎn)觸摸的問(wèn)題，也就是超過(guò)一點(diǎn)的同時(shí)觸摸怎幺辦？有人觸摸時(shí)接著(zhù)旁邊又有人觸摸怎幺辦？這是觸摸屏使用過(guò)程中經(jīng)常出現的問(wèn)題，我認為最理想的方式是：超過(guò)一點(diǎn)的同時(shí)觸摸誰(shuí)也不判斷，一直等到多點(diǎn)觸摸移走，有人觸摸接著(zhù)又有人觸摸應該是分先后都判斷，當然是技術(shù)上可能的話(huà)。 紅外觸摸屏靠多對紅外發(fā)射和接收對管來(lái)工作，紅外對管性能和壽命都比較可靠，任何阻擋光線(xiàn)的物體都可用來(lái)作觸摸物，不過(guò)紅外觸摸屏使用傳感器數目將近100對， 并且共享外圍電路，這就要求傳感器不僅本身性能好，還要求將近100對的紅外二極管“光-電阻特性”和“結電容”都保持一致。實(shí)際應用中，萬(wàn)一有哪一對出現故障，可以在上電自檢過(guò)程中發(fā)現并在此后加以忽略，靠鄰近的紅外線(xiàn)代替，由于每一對紅外線(xiàn)只“監管”約6mm左右的窄帶，而手指通常在15mm左右粗細，用戶(hù)是察覺(jué)不到的。但如果生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有對紅外發(fā)射管進(jìn)行老化測試，沒(méi)有很好的質(zhì)量管理體系，將近100對的傳感器， 很快就不是一對兩對“掉隊”的問(wèn)題了，總體壽命也就難以保證。下圖（圖6-2）是紅外觸摸屏的示意圖 | ||||||||||||||||||||||||||
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圖6-2 | ||||||||||||||||||||||||||
電容觸摸屏本身實(shí)際上是一套精密的漏電傳感器，帶手套的手不能觸摸，由于使用電容方式，導致有漂移現象，在下節電容觸摸屏有詳細的介紹。超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏和體波聲波觸摸屏，利用的都是電－聲壓電換能器作傳感器，接收傳感器和發(fā)射傳感器所用的壓晶體管不是一種型號，在制造時(shí)的摻雜材料略有不同，發(fā)射換能器功率大，接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長(cháng)，工作穩定，正常工作可以保證10年不出問(wèn)題。觸摸屏安裝后，換能器是隱藏起來(lái)的，但是在運輸和安裝過(guò)程中需要小心謹慎，裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸摸屏有X、Y軸兩對傳感器，利用屏幕表面的聲表面波來(lái)檢測手指觸摸，可以說(shuō)，工作面是一層看不見(jiàn)、打不壞的聲能，不怕暴力使用，最適合公共信息查詢(xún)。 | ||||||||||||||||||||||||||
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圖6-3 電阻觸摸屏剖面結構 | ||||||||||||||||||||||||||
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圖6-4 | ||||||||||||||||||||||||||
當手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，因其中一面導電層接通Y軸方向的 5V均勻電壓場(chǎng)，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個(gè)接通后，進(jìn)行A/D轉換，并將得到的電壓值與5V相比即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標，同理得出X軸的坐標，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。 電阻類(lèi)觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技。常用的透明導電涂層材料有： ①I(mǎi)TO，氧化銦，弱導電體，特性是當厚度降到1800個(gè)埃（埃＝10-10米）以下時(shí)會(huì )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(shí)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(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。 ②鎳金涂層，五線(xiàn)電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(cháng)使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好，但是只能作透明導體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因為它導電率高，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。 五線(xiàn)電阻觸摸屏： 五線(xiàn)電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)通過(guò)精密電阻網(wǎng)絡(luò )都加在玻璃的導電工作面上，我們可以簡(jiǎn)單的理解為兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)分時(shí)工作加在同一工作面上，而外層鎳金導電層只僅僅用來(lái)當作純導體，有觸摸后分時(shí)檢測內層ITO接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。 五線(xiàn)電阻觸摸屏內層 ITO需四條引線(xiàn)，外層只作導體僅僅一條，觸摸屏得引出線(xiàn)共有5條。五線(xiàn)制電阻觸摸屏的結構如圖6-5 | ||||||||||||||||||||||||||
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圖6-5 五線(xiàn)制觸摸屏的結構
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