智能家居迎來(lái)Touch時(shí)代，拯救無(wú)數“腕管綜合征”患者！

相反出現了一些新的選擇，比如使用一組定制化配置的專(zhuān)業(yè)觸摸按鍵，并借助于一個(gè)塑料膜，讓一切都保持干凈并可清洗，很多微波爐上所使用的按鍵。另一種方法是使用現在流行的觸摸屏界面，它們在很多新型應用中被不斷列入設計考量之中。

有兩方面的原因促進(jìn)了觸摸屏的發(fā)展。首先，由于智能手機和汽車(chē)控制臺應用帶來(lái)的大批量生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步，成本得到降低。其次是靈活性，因為屏幕顯示器可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)重配置，以在每一步用戶(hù)輸入過(guò)程中顯示不同的軟按鍵。這為初始設計帶來(lái)了更大的靈活性并提升了用戶(hù)交互性。此外，用戶(hù)已非常習慣于使用觸摸屏，并將其廣泛用于平板電腦、ATM、氣泵等領(lǐng)域，因此它成為了安防系統控制面板、智能溫控界面甚至是集成智能家居控制器等各種家庭自動(dòng)化裝置的熱門(mén)之選（圖1）。

圖1：布滿(mǎn)傳感器和控制器的智能家居借助于多方技術(shù)的進(jìn)步已成為現實(shí)；即使支持遠程智能手機控制的系統也都依賴(lài)于專(zhuān)用控制面板來(lái)實(shí)現室內應用和設置。

當然，用戶(hù)界面并不受限于觸摸屏技術(shù)。一些供應商正在極力投入到其他技術(shù)的研發(fā)中，例如用戶(hù)聲音命令和手勢/觸覺(jué)。但迄今為止，這些技術(shù)尚不具備足夠的功能、一致性、效益或成本優(yōu)勢，使其可躋身大眾化家居應用。不過(guò)，可能在一些特殊場(chǎng)合下它們還是具有一定優(yōu)勢的，例如針對一些特殊的殘障人士。

電阻屏還是電容屏？

觸摸屏可采用電阻或電容技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電阻傳感使用薄型、彈性材料的透明導電塑料頂層，而與導電的玻璃層相分離（見(jiàn)圖2）。在用戶(hù)按壓頂層時(shí)，兩個(gè)導電面便會(huì )發(fā)生接觸，而電阻路徑由觸摸屏控制器沿X軸和Y軸進(jìn)行測量，以確定按壓點(diǎn)。

圖2：電阻觸摸屏使用一對導電透明層；按下有彈性的頂層將在兩個(gè)層之間產(chǎn)生一個(gè)導電路徑，可通過(guò)測量所產(chǎn)生的電阻來(lái)確定手指的接觸點(diǎn)。

電容觸摸屏同樣也是由兩個(gè)分離的導電層組成，但這兩層均為非彈性玻璃；有一種變化形式是，底層被一組導電網(wǎng)格線(xiàn)所覆蓋（見(jiàn)圖3）。當用戶(hù)手指觸摸容性表面的玻璃時(shí)，手指自身的電容將會(huì )導致局部靜電場(chǎng)產(chǎn)生失真（因為人體是一個(gè)電荷導體）。觸摸屏控制器將監測失真所造成的電容變化，同樣是測量X和Y兩個(gè)方向，以確定手指觸摸屏幕的位置。

圖3：對于電容觸摸屏，手指接近將使絕緣層與導電層之間形成的電磁場(chǎng)發(fā)生失真。

每一種方法都根據要求，在性能、用戶(hù)體驗和成本之間進(jìn)行權衡。一般來(lái)說(shuō)，電容技術(shù)對于中小型屏幕（最大約10英寸）而言更加合算，因為其成本會(huì )隨著(zhù)尺寸而明顯增大。它支持多指操作、高級手勢以及放大/縮小等操作，但對于家庭自動(dòng)化或智能設備的用戶(hù)體驗而言，這些操作往往并不需要。

相較于電阻顯示屏，電容顯示屏的亮度更高，這是因為底層圖形源與頂層之間相隔的層數較少。同樣，這個(gè)特性對于大多數光線(xiàn)較好的家居環(huán)境而言并不是關(guān)鍵因素。不同于電阻觸摸屏頂層較薄而且要用手指按壓，電容觸摸屏頂層較厚且采用防刮玻璃，因而也更堅固耐用。

最后，對于同樣的尺寸，電容技術(shù)比電阻技術(shù)對功率的要求更低。雖然低功耗往往是一個(gè)正指標，但對于采用交流電源的家庭自動(dòng)化系統或觸摸屏只是更大裝置一部分的應用場(chǎng)合而言，低功耗所凸顯出來(lái)的優(yōu)勢就不如在現場(chǎng)手持設備中的重要了。對于大多數家庭自動(dòng)化控制器和電器設計，電阻觸摸屏憑借著(zhù)工藝特性與成本優(yōu)勢，在未來(lái)一段時(shí)間里將成為首選。

對于家用電器，我們應牢記其預定義、功能受限需求的含義。不同于智能手機中用戶(hù)觸摸屏界面必須要能夠處理web頁(yè)面、電子郵件和視頻等隨機和不確定情況，家用電器或家庭控制器的人機界面（HMI）功能更加受限。它只需要支持一組有限的特性、功能和用戶(hù)軟鍵，所有這些都是可以預先定義好的。這意味著(zhù)，對于縮放或手指拖放等額外特性，并不需要有更加復雜、具有附加功能的觸摸屏解決方案。

ROHM BU21021GUL觸摸屏控制器是一種典型的電阻界面（見(jiàn)圖4）。該芯片可與各種傳統的4線(xiàn)制電阻觸摸屏搭配使用，能夠檢測X/Y坐標，包括單點(diǎn)檢測模式下的觸摸壓力以及兩點(diǎn)檢測模式下的一對X/Y坐標。它搭載了一個(gè)專(zhuān)用的嵌入式CPU進(jìn)行噪聲濾除、坐標計算以及手勢檢測，從而減輕了系統處理器的工作（及相關(guān)編碼/調試操作）。

對于很多家庭自動(dòng)化和家用電器等不需要觸摸屏可以提供的所有功能的應用，采用一組觸摸感應按鈕即可滿(mǎn)足其對用戶(hù)界面的要求。這降低了BOM成本和物理連接數，所帶來(lái)的密封表面相較于分立式機械開(kāi)關(guān)具有更大的可靠性。針對這類(lèi)設計，Cypress Semiconductor推出的CY8CMBR2016 CapSense Express 16鍵矩陣控制器（見(jiàn)圖5），可輕松搭配電容觸摸用戶(hù)面板使用。這是一款硬件可配置IC，不需要任何的軟件工具、固件編碼或器件編程操作。

Cypress CapSense控制器采用Cypress的SmartSense自動(dòng)調校算法，因而無(wú)需手動(dòng)“調節”其響應，并對按鍵和相關(guān)印刷電路板中不可避免的電容變化進(jìn)行補償。這也就縮短了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期。此器件支持多達16個(gè)可以任意布局（如線(xiàn)性或矩陣陣列）的電容觸摸按鍵。借助于其向后兼容的按鍵掃描界面，設計人員可替換掉機械開(kāi)關(guān)，或快速升級并改良火災報警器控制面板、安防系統甚至是門(mén)鎖上的現有的鍵盤(pán)式應用。

圖4：ROHM BU21021GUL電阻觸摸屏控制器搭載一個(gè)專(zhuān)用處理器，通過(guò)嵌入式算法來(lái)執行噪聲濾除和觸摸評估等操作，進(jìn)而可避免系統處理器處理這些專(zhuān)門(mén)的繁重工作。

圖5：Cypress Semiconductor CY8CMBR2016 CapSense Express 16鍵矩陣控制器設計用來(lái)將分立式機電開(kāi)關(guān)輕松升級到密封式電容開(kāi)關(guān)，非常適用于需要有限功能的應用場(chǎng)合，如微波爐或洗碗機。