電阻式觸摸屏技術的原理及電阻觸摸屏分類

因為美觀、維護、成本和衛生等原由，觸摸屏技術開始向消費市場以外的醫療、工業和汽車市場滲透。隨著觸摸屏的問世，出現了多項觸控技術，如電容、電阻、電感、表面聲波和紅外線觸控技術。每種設計技術都有各自的優缺點。電容式觸摸屏基于印刷電路板上的電極設計，因觸控鍵、滑塊和滾輪功能而深受用戶喜愛，輕松的觸控功能為用戶體驗增色很多。表面聲波觸控技術基于聲波，存在于需要透亮的顯示屏設計中，例如娛樂園和人流很大的室內環境。紅外線觸控技術基于光線間斷辦法，主要用于低辨別的超大屏幕。電感式觸摸屏技術主要用于塑料、鋁制或不銹鋼的面板，或者會暴露于液體的面板。其中，電阻式觸摸屏技術的成本競爭力最高，而且很容易集成到嵌入式設計內。這項技術主要用于設計面板尺寸不超過19英寸的觸摸屏。對手指觸摸測試和手寫筆測試的支持張大了電阻觸控技術在消費電子中的使用范圍(見圖1）。

圖1:手指和手寫筆測試功能讓電阻式觸摸屏更好用

本文將主要探討電阻觸摸屏技術的特點、設計過程中應留意的問題以及潛在的使用范疇。知道電子觸控傳感器的設計和控制器選型要求

因為電阻觸摸屏今朝很容易買到，而且價格隨時間逐漸下降，所以此項技術的使用范圍越來越廣。為了選擇最佳的觸摸屏技術，使用設計人員非得深入考慮使用需求。電阻式觸摸屏技術只需一個簡易的印刷電路板設計，不像電容式和電感式觸摸屏技術，需要在印刷電路板上設計電極或線圈蝕刻。因為觸摸屏筆直傾覆在顯示屏上，所以可以節省機械開關或電容式觸控鍵電極所需的印刷電路板空間。提議不要把電阻式觸摸屏用于惡劣的環境中，例如常常爆炸或灰塵過多的礦區或工地。電阻式觸摸屏上很少的破損都會影響觸控精確度和線性。

電阻式觸摸屏工作原理

1.電阻式觸摸屏是表面傾覆觸摸應和薄膜的透亮玻璃板。

2.電阻式觸摸屏面板有兩個電阻層(氧化銦錫)組成，中間是一層很薄的分隔層。

3.電阻觸摸屏的兩個薄膜層組成一個電阻網絡，充當觸摸位置測試功能的分壓電路。

4.觸摸屏會在電阻網絡組成的分壓器上引起電壓變化，這個電壓用于確定觸摸屏幕的觸點位置。

5.觸摸屏控制器(TSC)把捕捉的模擬電壓信號轉換成數字觸摸坐標信號。內置模數轉換通道，充當測量模擬電壓的電壓計。

6.在觸摸屏幕后，起到電壓計作用的觸摸控制器首先在X+點施加電壓梯度VDD，在X-點施加接地電壓GND。然后，測試Y軸電阻上的模擬電壓，并把模擬電壓轉換成數值，用模數轉換器計算X坐標(圖2)。在這種情況下，Y-軸變成感應線。同樣地，在Y+和Y-點分施加電壓梯度，可以測量Y坐標。

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：軟件觸感處理方案和專用觸摸屏控制器芯片。

在軟件觸感處理方案中，微控制器須擔負所有的觸控測試和坐標計算任務。基于微控制器的軟件算法采用內部的微控制器進行觸摸位置電壓測量，執行觸摸測試功能和坐標解決功能。

在專用觸摸屏控制器內，控制器向系統主機(微控制器)發起一個測試觸摸事件的中斷祈求，并輸出代表觸摸坐標的數字數據。然后主解決器(MCU)讀取數字數據，執行客戶期望的操作命令。

基于MCU計算參數的設計辦法要求主解決器的速度非常快，惟有這樣才能管理頻繁的觸摸操作。對于快速觸摸測試使用，這不是一個非常可靠的設計。因為沒有數據均勻和觸摸測試延時功能，這類設計的測試精度比較低。具有數據采樣、測量值均勻、觸摸測試延時配置和數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線觸摸屏相近。只是給每一條線增加一個參考電壓線，所以最后的總線數達到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療設備和緊要的工業控制器。

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