電阻式觸摸屏技術(shù)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(shí)，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(zhuān)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(wù)?；谖⒖刂破鞯能浖惴ú捎脙炔康奈⒖刂破鬟M(jìn)行觸摸位置電壓測量，執行觸摸檢測功能和坐標處理功能。

　　在專(zhuān)用觸摸屏控制器內，控制器向系統主機（微控制器）發(fā)起一個(gè)檢測觸摸事件的中斷請求，并輸出代表觸摸坐標的數字數據。然后主處理器（MCU）讀取數字數據，執行客戶(hù)期待的操作命令。

　　基于MCU計算參數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(gè)非?？煽康脑O計。因為沒(méi)有數據平均和觸摸檢測延時(shí)功能，這類(lèi)設計的檢測精度比較低。具有數據采樣、測量值平均、觸摸檢測延時(shí)配置和數字觸摸坐標計算功能的專(zhuān)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)品設計中，具有更高的性能。

　　電阻觸摸屏分類(lèi)

　　按照觸摸屏上的感應線(xiàn)數量，電阻式觸摸屏可再分為三大類(lèi)：4線(xiàn)、5線(xiàn)和8線(xiàn)。4線(xiàn)觸摸屏的條形電極安裝在兩個(gè)不同的電阻層（X+、X-在同一層，Y+、Y-另一個(gè)電阻層上）。5線(xiàn)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(guò)程中測量電壓，電壓梯度只施加在底層上。

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

　　因為成本低廉，觸摸感應算法簡(jiǎn)單，4線(xiàn)觸摸屏被廣泛用于低端消費電子產(chǎn)品。5線(xiàn)和8線(xiàn)觸摸屏主要用于昂貴的高端醫療設備和重要的工業(yè)控制器。

　　系統架構和設計

　　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(gè)低端的微控制器。主處理器利用一線(xiàn)或兩線(xiàn)接口協(xié)議（I2C/SPI）管理觸摸屏控制器的初始化，以及讀取數字坐標數據。主處理器還負責把用戶(hù)觸摸轉換成所需的操作，如音量調節、圖片更換或書(shū)寫(xiě)顯示。大多數消費電子產(chǎn)品都有顯示面板，同一顯示面板上可顯示人機互動(dòng)圖標。

　　圖 3：電阻式觸感解決方案結構圖

設計一個(gè)帶觸感用戶(hù)界面的應用系統，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轉換器分辨率。另一個(gè)重要因素是觸摸屏控制器的功耗，建議選用一個(gè)具有中斷功能和低功耗待機模式的控制器。當沒(méi)有觸摸操作時(shí)，控制器進(jìn)入低功耗的待機狀態(tài)，以節省電能；當檢測到觸摸事件時(shí)，控制器將會(huì )喚醒，執行觸摸電壓解碼功能。這個(gè)功能成為便攜設備的一個(gè)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(gè)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(shū)寫(xiě)是連續的觸摸操作，如果觸摸屏控制器包括一個(gè)FIFO緩存，那么可以在FIFO緩存裝滿(mǎn)后再進(jìn)行數據處理，這可降低主處理器的處理開(kāi)銷(xiāo)。當屏幕較大（》6英寸）時(shí)，觸摸屏導電板拾起的噪聲會(huì )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。