電阻式觸摸屏是一種傳感器,它將矩形區域中觸摸點(X,Y)的物理位置轉換為代表X坐標和Y坐標的電壓。很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏,這種屏幕可以用四線、五線、七線或八線來產生屏幕偏置電壓,同時讀回觸摸點的電壓。電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結構,薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有ITO(納米銦錫金屬氧化物)涂層,ITO具有很好的導電性和透明性。當觸摸操作時,薄膜下層的ITO會接觸到玻璃上層的ITO,經由感應器傳出相應的電信號,經過轉換電路送到處理器,通過運算轉化為屏幕上的X、Y值,而完成點選的動作,并呈現在屏幕上。
觸摸屏原理
觸摸屏包含上下疊合的兩個透明層,四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成,五線和七線觸摸屏由一個阻性層和一個導電層組成,通常還要用一種彈性材料來將兩層隔開。當觸摸屏表面受到的壓力(如通過筆尖或手指進行按壓)足夠大時,頂層與底層之間會產生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產生代表X坐標和Y坐標的電壓。分壓器是通過將兩個電阻進行串聯來實現的。上面的電阻(R1)連接正參考電壓(VREF),下面的電阻(R2)接地。兩個電阻連接點處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。? 圖3
為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標,需要對一個阻性層進行偏置:將它的一邊接VREF,另一邊接地。同時,將未偏置的那一層連接到一個ADC的高阻抗輸入端。當觸摸屏上的壓力足夠大,使兩層之間發生接觸時,電阻性表面被分隔為兩個電阻。它們的阻值與觸摸點到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點與接地邊之間的電阻相當于分壓器中下面的那個電阻。因此,在未偏置層上測得的電壓與觸摸點到接地邊之間的距離成正比。
四線觸摸屏
四線觸摸屏包含兩個阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線,另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線,見圖4。為了在X軸方向進行測量,將左側總線偏置為0V,右側總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連接到ADC,當頂層和底層相接觸時即可作一次測量。 ?
圖4
為了在Y軸方向進行測量,將頂部總線偏置為VREF,底部總線偏置為0V。將ADC輸入端接左側總線或右側總線,當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。圖5顯示了四線觸摸屏在兩層相接觸時的簡化模型。對于四線觸摸屏,最理想的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC的正參考輸入端,并將設置為0V的總線接ADC的負參考輸入端。
五線觸摸屏
五線觸摸屏使用了一個阻性層和一個導電層。導電層有一個觸點,通常在其一側的邊緣。阻性層的四個角上各有一個觸點。為了在X軸方向進行測量,將左上角和左下角偏置到VREF,右上角和右下角接地。由于左、右角為同一電壓,其效果與連接左右側的總線差不多,類似于四線觸摸屏中采用的方法。 為了沿Y軸方向進行測量,將左上角和右上角偏置為VREF,左下角和右下角偏置為0V。由于上、下角分別為同一電壓,其效果與連接頂部和底部邊緣的總線大致相同,類似于在四線觸摸屏中采用的方法。這種測量算法的優點在于它使左上角和右下角的電壓保持不變;但如果采用柵格坐標,X軸和Y軸需要反向。對于五線觸摸屏,最佳的連接方法是將左上角(偏置為VREF)接ADC的正參考輸入端,將左下角(偏置為0V)接ADC的負參考輸入端。
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? 除了在每條總線上各增加一根線之外,八線觸摸屏的實現方法與四線觸摸屏相同。對于VREF總線,將一根線用來連接VREF,另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的正參考輸入。對于0V總線,將一根線用來連接0V,另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的負參考輸入。未偏置層上的四根線中,任何一根都可用來測量分壓器的電壓。
四線和八線觸摸屏可以測量出接觸電阻,即圖5中的RTOUCH。RTOUCH與觸摸壓力近似成正比。要測量觸摸壓力,需要知道觸摸屏中一層或兩層的電阻。圖6中的公式給出了計算方法。需要注意的是,如果Z1的測量值接近或等于0(在測量過程中當觸摸點靠近接地的X總線時),計算將出現一些問題,通過采用弱上拉方法可以有效改善這個問題。
電阻式觸摸屏的優缺點
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