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電阻式觸摸屏
閱讀�16572時間�2010-09-28 15:42:00

  電阻觸摸�是一�傳感�,它將矩形區(qū)域中觸摸�(diǎn)(X,Y)的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電�。很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏,這種屏幕可以用四�、五線、七線或八線來產(chǎn)生屏幕偏置電�,同時讀回觸摸點(diǎn)的電�。電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的�(jié)�(gòu),薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有ITO(納米銦錫金屬氧化�)涂層,ITO具有很好的導(dǎo)電性和透明�。當(dāng)觸摸操作時,薄膜下層的ITO會接觸到玻璃上層的ITO,經(jīng)�感應(yīng)�傳出相應(yīng)的電信號,經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路送到處理�,通過�(yùn)算轉(zhuǎn)化為屏幕上的X、Y�,而完成點(diǎn)選的動作,并呈現(xiàn)在屏幕上�

工作原理

  1. 電阻式觸摸屏是表面覆蓋觸摸響�(yīng)薄膜的透明玻璃板�

  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��

  3. 電阻觸摸屏的兩個薄膜層組成一個電阻網(wǎng)�(luò),充�(dāng)觸摸位置檢測功能的分壓電��

  4. 觸摸�?xí)陔娮杈W(wǎng)�(luò)組成的分壓器上引起電壓變�,這個電壓用于確定觸摸屏幕的觸點(diǎn)位置�

  5. 觸摸屏控制器(TSC)把捕捉的模擬電壓信號�(zhuǎn)換成�(shù)字觸摸坐�(biāo)信號。內(nèi)置模�(shù)�(zhuǎn)換通道,充�(dāng)測量模擬電壓的電壓計(jì)�

  6. 在觸摸屏幕后,起到電壓計(jì)作用的觸摸控制器首先在X+�(diǎn)施加電壓梯度VDD,在X-�(diǎn)施加接地電壓GND。然后,檢測Y軸電阻上的模擬電�,并把模擬電壓轉(zhuǎn)換成�(shù)�,用模數(shù)�(zhuǎn)換器�(jì)算X坐標(biāo)(�)。在這種情況下,Y-軸變成感�(yīng)�。同樣地,在Y+和Y-�(diǎn)分施加電壓梯�,可以測量Y坐標(biāo)�

  7. 某些觸摸控制器還支持觸摸壓力測量,即Z軸測�。測量Z軸坐�(biāo)�,電壓梯度施加在Y+軸和X-軸上�

電阻式觸摸屏

  � :電阻式觸摸屏:X 坐標(biāo)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��

  在軟件觸感解決方案中,微控制器須�(dān)�(fù)所有的觸控檢測和坐�(biāo)�(jì)算任�(wù)?;谖⒖刂破鞯能浖惴ú捎�?nèi)部的微控制器�(jìn)行觸摸位置電壓測�,執(zhí)行觸摸檢測功能和坐標(biāo)處理功能�

  在專用觸摸屏控制器內(nèi),控制器向系�(tǒng)主機(jī)(微控制器)�(fā)起一個檢測觸摸事件的中斷請求,并輸出代表觸摸坐標(biāo)的數(shù)�?jǐn)?shù)�(jù)。然后主處理�(MCU)讀取數(shù)�?jǐn)?shù)�(jù),執(zhí)行客戶期待的操作命令�

  基于MCU�(jì)算參�(shù)的設(shè)�(jì)方法要求主處理器的速度�?�?,只有這樣才能管理頻繁的觸摸操�。對于快速觸摸檢測應(yīng)用,這不是一個非??煽康脑O(shè)�(jì)。因?yàn)闆]有數(shù)�(jù)平均和觸摸檢測延時功�,這類�(shè)�(jì)的檢測精度比較低。具有數(shù)�(jù)采樣、測量值平�、觸摸檢測延時配置和�(shù)字觸摸坐�(biāo)�(jì)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(chǎn)品設(shè)�(jì)�,具有更高的性能�

有關(guān)接口的研�

  電阻式觸摸屏的檢測部件是一塊與顯示器表面緊密配合的多層�(fù)合薄�,由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層,表面涂有一層阻性導(dǎo)體層(如銦錫氧化物ITO),上面再蓋有一層外表面被硬化處�、光滑防刮的塑料�,塑料層的內(nèi)表面也涂有一層阻性導(dǎo)體層。在兩導(dǎo)體層之間有一層具有許多細(xì)小隔離點(diǎn)的隔離層,把兩導(dǎo)體層隔開絕緣,如�1所示。當(dāng)手指觸摸屏幕�,兩�(dǎo)體層在觸摸點(diǎn)位置�(chǎn)生了接觸,控制器檢測到這個接通點(diǎn)后計(jì)算出X,Y坐標(biāo),這就是電阻式觸摸屏的檢測原理�

  ADS7846是美國BB公司推出的新一�4線制觸摸屏控制器,它由低�(dǎo)通電阻模擬開�(guān),具有采樣/保持功能的逐次逼近型ADC、異步串行數(shù)�(jù)接口、溫度傳感器等組�。ADC是ADS7846的核�,其�(zhuǎn)換速率可達(dá)125 kHz,分辨率可編程為8位或12�。該器件不僅具有X,Y坐標(biāo)測量功能,還具有電池電壓、芯片溫�、觸摸壓力和外模擬量4種測量功�,其工作方式可由控制字決�,片�(nèi)�6�1模擬多路開關(guān)可根�(jù)微控制器送來的命令字選擇6個電壓量之一(X+,Y+,Y-,VBAT,TEMP,AUX-IN),并將其送入 A/D�(zhuǎn)換器�(zhuǎn)�,然后再通過SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。ADS7846還集成有觸摸識別電路,當(dāng)檢測到有觸摸�,該電路會在引腳輸出一個低電平信號,向微控制器提出測量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請求。該芯片采用ST代理的單電源供電,工作電壓為2�2�5�25 V,且�(nèi)部自�+2�5 V的參考電��

  A2A1A0:通道選擇位。用于控制通道選擇器的輸入,觸摸信號驅(qū)動開�(guān)及ADC的參考輸入電�。當(dāng)A2A1A0=001�,采集Y坐標(biāo)信號;當(dāng)A2A1A0=101�,采集X坐標(biāo)信號�

  MODE:用來選擇A/D�(zhuǎn)換的精度。為1選擇8位精�;為0選擇12位精��

  用來選擇參考電壓的輸入模式�1為參考電壓非差動輸入模式;O為參考電壓差動輸入模��

  PDl,PD0:低功率模式選擇�。若�11,器件總處于供電狀�(tài);若為OO,器件在兩次變換之間處于低功率模��

  ADS7846的轉(zhuǎn)換時序如�4所�。一次完整的電極電壓切換和A/D�(zhuǎn)�,需要ADS7846和微處理器�(jìn)�3次串行數(shù)�(jù)傳�,每次傳送需�8個時鐘周期�

  次傳送由微處理器向ADS7846�(fā)送控制字,接下來的兩次傳送是微處理器從ADS7846讀取轉(zhuǎn)換結(jié)�(4位自動補(bǔ)O)。由于串口支持雙向同時�(jìn)行傳送,并且在一次讀�(shù)與下一次發(fā)控制字之間可以重�,所以轉(zhuǎn)換速率可以提高到每�16個時鐘周期�

  電阻式觸摸屏根據(jù)引出線數(shù)的多�,分�4�8線等多種�(jié)�(gòu)�4線電阻觸摸屏代表�,其檢測原理如圖2所�。在外ITO層的�、下兩邊各渡一個狹長電�,引出端為Y+,Y-,在�(nèi)IT0層的左、右兩邊分別渡上狹長電極,引出端為X+,X-。為了獲得觸摸點(diǎn)在X方向的位置信�,在�(nèi)ITO層的兩電� X+,X-上分別加VREF�0 V電壓,使�(nèi)IT0層上形成了從O~VREF的電壓梯�,觸摸點(diǎn)至X-端的電壓為該兩端電阻對VR-EF的分壓,分壓值代表了觸摸�(diǎn)在X方向的位�,然后將外ITO層的一個電�(如Y-)端懸�,可從另一電極(Y+)取出這一分壓,將該分壓�(jìn)行A/D�(zhuǎn)�,并與VREF�(jìn)行比較,便可得到觸摸�(diǎn)的X坐標(biāo)�

  �(dāng)觸摸觸摸�?xí)r,ADS7846中斷信號有效,單片機(jī)檢測到這一有效信號�,先送測量X坐標(biāo)控制�,并檢測BUSY信號是否有下降沿到來,下降沿到來后,讀X位置電壓;再送測量Y坐標(biāo)控制字,獲取Y位置電壓。將得到的X,Y位置電壓用式(1)、式(2)�(jìn)行計(jì)算便得到觸摸�(diǎn)的X,Y坐標(biāo)�

  �(yīng)用ADS7846�(shí)�(xiàn)觸摸屏與單片�(jī)80C55的接口電�,觸摸屏的X+,X-,Y+,Y-分別與ADS7846的相�(yīng)端連接,當(dāng)控制字中 A2A1-A0=001�,通過片內(nèi)模擬開關(guān)的切�,將X+接電源VCC,X-接地,將Y+與Y-端以差動形式接到A/D�(zhuǎn)換器的輸入端,A/D�(zhuǎn)換器的結(jié)果就是Y位置電壓。類似當(dāng)控制字中A2A1A0=101時,A/D�(zhuǎn)換器的結(jié)果就是X位置電壓。單片機(jī)與ADS7846間的�(shù)�(jù)傳送采用串行通信方式�,由于單片機(jī)串口方式1�3為異部通信方式,與ADS7846的時序不相配;串口方�0為移存器方式,雖然與ADS7846時序可以配合,但串口�(shù)�(jù)輸入/輸出使用同一端子RXD(TXD)為同步脈沖輸出端),ADS7846�(shù)�(jù)輸入/輸出采用不同端子DIN,DOUT。為了實(shí)�(xiàn)正確的數(shù)�(jù)雙向傳�,設(shè)�(jì)了雙向數(shù)�(jù)芯片GAL,該芯片的功能是�(dāng)E=O�,數(shù)�(jù)傳送方�?yàn)閅到A;當(dāng)E=1�,傳送方�?yàn)锽到Y(jié)。ADS7846的筆中斷信號接P2�4,當(dāng)信號有效�,單片機(jī)�(fā)送控制字。ADS7846的忙信號BUSY接P2�6,在BUSY信號的下降沿,單片機(jī)接收A/D�(zhuǎn)換結(jié)��

�(yōu)缺點(diǎn)

  電阻式觸摸屏的優(yōu)�(diǎn)是它的屏和控制系�(tǒng)都比較便�,反�(yīng)靈敏度也很好,而且不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸�,它們都是一種對外界完全隔離的工作環(huán)�,不怕灰塵和水汽,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)�。它可以用任何物體來觸摸,�(wěn)定性能較好。缺�(diǎn)是電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷�(dǎo)致觸摸屏不可用,多層�(jié)�(gòu)會導(dǎo)致很大的光損�,對于手持設(shè)備通常需要加大背光源來彌�(bǔ)透光性不好的問題,但這樣也會增加電池的消��

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