电阻式触摸屏在智能仪表中的应用
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触摸屏的原理和应用1. 前言触摸屏作为一种人机交互设备,现在已经被广泛应用于各种电子设备中,如智能手机、平板电脑、电子签名板等。
触摸屏是通过触摸手指或者专用笔等物理工具在屏幕表面做出相应的操作,从而实现与设备的交互。
本文将介绍触摸屏的原理及其应用。
2. 触摸屏的原理触摸屏的原理主要有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏和压力感应触摸屏等。
2.1 电阻式触摸屏电阻式触摸屏是通过两层透明导电层之间夹着一层微薄的隔离点的方式工作的。
当手指按在电阻屏上时,顶部的导电层与底部的导电层产生接触,通过测量电流的方式来确定触摸点的位置。
电阻式触摸屏所需的压力较大,且对光线的敏感度低,主要应用于工业设备等领域。
2.2 电容式触摸屏电容式触摸屏是利用物体的电容性来工作的,常见的电容式触摸屏有玻璃层电容式触摸屏和膜层电容式触摸屏。
玻璃层电容式触摸屏是将导电玻璃覆盖在显示器上,当手指触碰屏幕时,由于手指和导电玻璃之间的导电差异产生电流,通过测量电流的方式确定触摸点的位置。
膜层电容式触摸屏的工作原理类似,但是使用的是导电膜。
电容式触摸屏对压力的敏感度较低,且使用较为广泛。
2.3 表面声波触摸屏表面声波触摸屏是利用表面振荡器发射声波,当手指触摸屏幕时,会产生声波的散射,通过接收和分析散射的声波来确定触摸点的位置。
表面声波触摸屏对透光性和耐刮性的要求较高,主要应用于一些公共领域的信息互动设备。
2.4 压力感应触摸屏压力感应触摸屏是通过感应到手指的压力大小来确定触摸点的位置,是一种可以实现手写输入的触摸屏。
压力感应触摸屏常用于电子签名板等领域,对用户手写输入的敏感度较高。
3. 触摸屏的应用触摸屏的应用非常广泛,以下是几个常见的应用领域:3.1 智能手机和平板电脑随着智能手机和平板电脑的普及,触摸屏已经成为了这些设备的标配。
用户可以通过手指在屏幕上进行触摸、滑动、缩放等操作,方便快捷地与设备进行交互。
3.2 电子签名板电子签名板是一种可以实现电子签名和手写输入的设备,触摸屏是电子签名板的核心部件。
电阻式触摸屏的原理与应用1. 电阻式触摸屏的原理电阻式触摸屏是一种常见且普遍应用于各种设备的触摸屏技术。
它的原理基于电阻效应,通过在触摸屏表面放置两个透明的导电层,并在两层之间施加电压来实现触摸操作。
1.1 电阻式触摸屏的结构电阻式触摸屏一般由以下几个主要组件构成:•透明导电层(ITO薄膜):透明导电层是电阻式触摸屏的最外层,通常由氧化铟锡(ITO)薄膜制成。
该层能够导电同时保持良好的透明性。
•玻璃基板:玻璃基板是放置在透明导电层下方的一层玻璃材料,用于提供触摸屏的结构支撑和稳定性。
•顶层抗划伤玻璃:为了保护触摸屏,通常在透明导电层上方加上一层抗划伤的玻璃层,使触摸屏更耐用。
•底层导电层(ITO玻璃):底层导电层位于玻璃基板上方,也是由导电性好的材料制成。
与顶层透明导电层形成一个电阻网络。
•间隔层:在透明导电层和底层导电层之间,放置有一个绝缘层,起到隔离导电层和导电层的作用。
1.2 电阻式触摸屏的工作原理电阻式触摸屏的工作原理基于触摸时两个导电层之间的电阻变化。
当没有触摸屏时,导电层之间通过应用的电压,形成一个均匀的电阻分布。
当用户触摸屏幕时,手指会在触摸区域施加压力,导致导电层间的电阻发生变化。
触摸区域的坐标计算是通过测量屏幕四个角上的电压来实现的。
根据这些电压值的变化,就可以计算出触摸位置的坐标。
1.3 电阻式触摸屏的优缺点电阻式触摸屏有以下几个优点:•较高的精确度:电阻式触摸屏在精确度上表现出较高的水平,可以实现细小物体的精确定位和操控。
•支持手写笔操作:相比其他触摸屏技术,电阻式触摸屏可以支持手写笔操作,并可以检测到细小的笔尖压力变化。
•较低的成本:相对于其他触摸屏技术,电阻式触摸屏的制作成本较低,可以应用于大规模生产。
然而,电阻式触摸屏也存在一些缺点:•需对物体施加压力:由于电阻式触摸屏的原理,需要施加一定的压力才能进行触摸操作,这对一些特殊场合或特殊人群可能会造成不便。
•较厚的触摸屏结构:相比其他触摸屏技术,电阻式触摸屏的结构较厚,这可能会增加设备的整体厚度。
电阻触摸屏多点触控算法的研究与实现近年来,消费用户对电子产品的需求越来越高,顶级的移动电子设备的出现,使得人们可以在任何时间和地点使用各种功能,以达到人性化与便捷性。
当今,电子设备的外观越来越精美,操作界面越来越友好,而电阻触摸屏作为人机交互的重要组成部分,在此领域有着重要地位。
它可以显示和操作大量数据,可以实现多点触控,在多媒体技术、智能机器人,智能家居、智能汽车、交互式键盘等应用中,起着重要作用。
电阻触摸屏作为一种新型的控制设备,与传统的按键操作有很大的不同,它不仅能够提供丰富的操作模式,还能够更好地搭配操作系统,更好地满足用户的需求。
基于电阻触摸屏的多点触控算法的研究,可以实现多点触控的数据采集、处理和分析,增强用户的操作体验,从而提升产品的市场竞争力。
电阻触摸屏多点触控算法的研究主要涉及到信号处理、坐标转换、信息交互、指令解析等技术领域。
首先,需要对接口的电阻值进行采集,利用一定的采集单元,将接口的电阻值转换为数字信号;其次,进行坐标转换,将电阻信号转换成与屏幕上的坐标相对应的二维数据;然后,进行信息交互,将用户触摸屏幕时的位置信息传递给相应的程序;最后,实现指令解析,即识别用户的指令,并将其转换为计算机可以识别的指令。
电阻触摸屏多点触控算法的实现,需要结合计算机软件和硬件结构,实现从采集电阻值到多点触控的整个过程。
首先,需要硬件系统实现对接口的电阻值的采集,将数据转换为数字信号;其次,编写软件程序,实现坐标转换以及信息交互和指令解析的功能;最后,在硬件系统和软件程序之间建立良好的联系,综合实现对电阻触摸屏多点触控算法的控制。
综上所述,电阻触摸屏多点触控算法的研究与实现涉及到电阻采集、坐标转换、信息交互、指令解析等技术,可以更加方便、快捷地操作电子设备,大大提高了用户的使用体验。
同时,电阻触摸屏作为人机交互的重要组成部分,还可以用于智能家居、智能汽车、交互式键盘等应用,丰富和发展人机交互的研究领域。
触摸屏实验报告(一)引言:触摸屏作为一种常见的人机交互设备,已经广泛应用于各种电子产品中。
本文将对触摸屏技术的原理、分类、应用以及实验结果进行详细介绍和分析。
概述:触摸屏是一种基于感应和响应原理的人机交互设备,通过用户的触摸操作实现对电子产品的控制。
本文将从触摸屏的工作原理开始,介绍其分类、应用以及在实验中的应用结果。
正文:一、触摸屏的工作原理1. 电容式触摸屏的原理2. 电阻式触摸屏的原理3. 表面声波触摸屏的原理4. 负压传感器触摸屏的原理5. 其他类型触摸屏的原理二、触摸屏的分类1. 按触摸方式分类:电容式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波触摸屏等2. 按触摸点个数分类:单点触摸屏、多点触摸屏3. 按材质分类:玻璃触摸屏、塑胶触摸屏4. 按尺寸分类:小尺寸触摸屏、大尺寸触摸屏5. 按应用场景分类:手机触摸屏、平板电脑触摸屏、工控触摸屏等三、触摸屏的应用1. 智能手机和平板电脑2. 数字广告牌和信息亭3. 工控设备和仪器仪表4. 汽车导航和多媒体娱乐系统5. 其他领域的应用案例四、触摸屏实验设计和结果1. 实验目的和背景2. 实验设备和材料3. 实验步骤和方法4. 实验数据的采集和分析5. 结果和讨论五、总结通过本文的介绍和分析,我们可以了解触摸屏的工作原理、分类以及在不同领域的应用。
同时,通过实验结果的分析,可以进一步探讨触摸屏的性能和优化方法,为今后的研究和应用提供参考。
以上是关于触摸屏的实验报告(一)的概述和正文内容,该报告详细介绍了触摸屏的工作原理、分类、应用以及实验结果。
通过对触摸屏的深入研究和实验验证,可以为触摸屏技术的进一步发展和应用提供基础和指导。
触摸屏的应用和原理1. 触摸屏的简介触摸屏是一种人机交互的输入装置,可以通过直接触摸屏幕上的图标、按钮或文字来操控设备。
触摸屏的应用广泛,包括智能手机、平板电脑、电子书阅读器、汽车导航系统等。
2. 触摸屏的原理触摸屏的原理主要分为电阻式、电容式和表面声波式三种。
2.1 电阻式触摸屏电阻式触摸屏是由两层薄膜电阻层组成,两层电阻层之间采用绝缘层隔开。
当手指触摸屏幕时,触摸点会产生微小的电流,通过测量电流的变化来确定触摸位置。
由于电阻式触摸屏可以使用任何物体触摸,所以触摸精度较低,适用于一般的交互操作。
2.2 电容式触摸屏电容式触摸屏是由一层电阻膜和一层透明的导电玻璃构成,触摸时人体的电容改变了电流的分布,通过测量电流的变化来确定触摸位置。
电容式触摸屏对触摸物体有一定要求,只能使用带电荷的物体触摸,如手指、电容笔等。
相比电阻式触摸屏,电容式触摸屏具有更高的灵敏度和精度。
2.3 表面声波式触摸屏表面声波式触摸屏利用声波的传播特性来实现触摸功能。
触摸屏上方和下方分别放置发送器和接收器,发送器发出声波信号,当有物体触摸屏幕时,声波会被阻挡或散射,接收器会检测到信号的变化从而确定触摸位置。
表面声波式触摸屏对物体的触摸没有要求,可以使用手指、手套等。
它具有高透光率和耐划伤的特点,广泛应用于交互娱乐设备。
3. 触摸屏的应用领域触摸屏作为一种方便、直观的输入方式,在众多领域得到了广泛应用。
3.1 智能手机和平板电脑触摸屏是智能手机和平板电脑的主要输入方式,用户可以通过手指在屏幕上滑动、点击来进行各种操作,如打开应用、切换页面、输入文字等。
3.2 汽车导航系统汽车导航系统中的触摸屏可以让驾驶员通过触摸屏来操作导航功能,输入目的地、切换地图视图等。
3.3 电子书阅读器电子书阅读器的触摸屏可以让读者通过手指滑动屏幕翻页、调整字体大小、搜索关键词等。
3.4 游戏机和游戏终端游戏机和游戏终端中的触摸屏可以让玩家通过手指触摸屏幕来进行游戏操作,如点击屏幕发射子弹、滑动屏幕控制角色移动等。
电阻触摸屏工作原理电阻触摸屏是一种常见的触摸屏技术,广泛应用于各种电子设备中,如智能手机、平板电脑、导航系统等。
它通过电阻效应来实现触摸操作的检测和定位。
电阻触摸屏由两层透明导电膜组成,中间夹有微小的间隙。
一层为外层导电膜,另一层为内层导电膜。
两层导电膜之间的间隙填充有导电物质,如ITO(铟锡氧化物)等。
当用户触摸屏幕时,外层导电膜和内层导电膜之间的电阻值会发生变化。
电阻触摸屏的工作原理如下:1. 电流传导:当用户触摸屏幕时,手指会导电。
电流从一侧的导电膜流入手指,然后从另一侧的导电膜流回触摸屏。
2. 电阻变化:由于两层导电膜之间的间隙填充有导电物质,触摸屏的电阻值会随着手指触摸的位置发生变化。
触摸点附近的导电物质会与手指接触,形成一个电阻器。
触摸点离开的地方,电阻值较大。
3. 电压测量:触摸屏上的控制电路会对两层导电膜之间的电压进行测量。
通过测量电压的变化,可以确定触摸点的位置。
4. 坐标计算:通过测量多个触摸点的电压,可以计算出触摸点的坐标。
通常,电阻触摸屏可以支持多点触控,即同时检测和定位多个触摸点。
5. 数据传输:触摸屏的控制电路会将触摸点的坐标信息传输给设备的处理器。
处理器根据这些信息来实现相应的操作,如移动、缩放、点击等。
电阻触摸屏的优点包括:1. 精准度高:电阻触摸屏可以实现较高的触摸精度,能够准确地检测和定位触摸点的位置。
2. 可靠性强:电阻触摸屏的结构相对简单,没有复杂的电子元件,因此具有较高的可靠性和稳定性。
3. 兼容性好:电阻触摸屏可以适用于各种操作系统和设备,具有较好的兼容性。
4. 支持多点触控:电阻触摸屏可以同时检测和定位多个触摸点,支持多点触控操作。
然而,电阻触摸屏也存在一些缺点:1. 透光性差:由于电阻触摸屏需要两层导电膜,因此会影响屏幕的透光性,可能会降低显示效果。
2. 灵敏度较低:相比于其他触摸屏技术,电阻触摸屏的灵敏度较低,可能需要较大的触摸力才能实现触摸操作。
高精密电阻器件在电子测量仪表中的应用分析在现代科技发展的背景下,电子测量仪器在各个领域中起着举足轻重的作用。
而在电子测量仪器的内部,高精密电阻器件的应用更是不可或缺的一部分。
本文将对高精密电阻器件在电子测量仪表中的应用进行分析,探讨其在提高测量精度、抗干扰能力以及可靠性方面的作用。
高精密电阻器件作为电子测量仪器中的重要组成部分,其主要功能是提供可靠、稳定、准确的电阻值,以及对电阻值的精密调节能力。
电子测量仪器中常用的高精密电阻器件包括精密金属膜电阻、精密石墨电阻和精密电阻箱等。
首先,高精密电阻器件在电子测量仪表中的应用可以有效提高测量精度。
在精密测量领域,测量精度是非常重要的指标。
高精密电阻器件具有高稳定性和低温漂移的特点,可以确保测量仪器在不同工作环境和温度条件下的准确性。
这对于许多科学研究、工业检测和质量控制等领域都具有重要意义。
其次,高精密电阻器件在电子测量仪表中的应用能够提高仪器的抗干扰能力。
在实际应用过程中,仪器常常面临不同的干扰源,如电源噪声、电磁辐射、温度变化等。
而高精密电阻器件能够提供较高的抗干扰能力,通过良好的屏蔽和滤波设计,能够有效减小干扰对测量结果的影响,提高仪器的稳定性和可靠性。
再次,高精密电阻器件在电子测量仪器中的应用也可以提高仪器的可靠性。
在工业领域和科学研究中,测量仪器的可靠性是十分关键的因素。
高精密电阻器件通过使用高质量和可靠的材料制造,具有优异的耐压能力、阻值稳定性和长寿命等特点。
这些特性使得电子测量仪器能够在长时间的运行中保持稳定的性能,并保证测量结果的准确性和可靠性。
另外,高精密电阻器件还可以根据实际需求进行精密调节和校准,以满足测量仪器的不同要求。
在科学研究和工业领域,测量仪器往往需要在不同的工作状态下进行测量,而高精密电阻器件的调节范围和调节精度都可以满足这些要求。
通过灵活的调节和校准,电子测量仪器可以在不同应用场景中提供准确和可靠的测量结果。
总之,高精密电阻器件在电子测量仪表中具有重要的应用价值。
四线电阻式触摸屏的工作原理及在激光治疗仪中的应用作者:周长勇张晓冬引言随着社会自动化程度的提高,人机交互能力急需大的转变,向着更方便使用、更直观的方向发展。
激光治疗机主要应用激光的物理特性作用于人体,产生机体化学反应从而达到治疗疾病的目的。
激光治疗机作为一种精密仪器需要精确的控制及防尘、防静电、防潮等方面的严格要求。
激光治疗机输入设备采用触摸屏控制,既是基于以上要求也是从方便使用者操作和界面直观的角度考虑的。
触摸屏的应用使得数据的显示和数据的输入结合为一体,简化了整个设备。
1 触摸屏原理触摸屏附着在显示器的表面,与显示器配合使用。
通过触摸产生模拟电信号,经过转换为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标,从而得到操作者的意图并执行。
触摸屏按其技术原理可分为五类:矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式和表面声波式,其中电阻式触摸屏在实际应用中用的较多。
电阻式触摸屏由4层的透明薄构成,最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层,最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层,附着在上下两层内表面的两层为金属导电层(OTI,氧化铟),这两层由细小的透明隔离点进行绝缘。
当手指触摸屏幕时,两导电层在触摸点处接触。
触摸屏的两个金属导电层分别用来测量X轴和Y轴方向的坐标。
用于X坐标测量的导电层从左右两端引出两个电极,记为X+和X-。
用于Y坐标测量的导电层从上下两端引出两个电极,记为Y+和Y-。
这就是四线电阻触摸屏的引线构成。
当在一对电极上施加电压时,在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布。
若在X方向的电极对上施加一确定的电压,而Y方向电极对上不加电压时,在X平行电压场中,触点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极上反映出来,通过测量Y+电极对地的电压大小,便可得知触点的X坐标值。
同理,当在Y电极对上加电压,而X电极对上不加电压时,通过测量X+电极的电压,便可得知触点的Y坐标。
测量原理如图1所示。
五线式触摸屏与四线式不同。
电阻触摸屏工作原理标题:电阻触摸屏工作原理引言概述:电阻触摸屏是一种常见的触摸屏技术,其工作原理基于电阻效应。
通过触摸屏表面的两层导电层之间的电阻变化来实现触摸操作。
本文将详细介绍电阻触摸屏的工作原理,以帮助读者更好地理解这一技术。
一、电阻触摸屏的结构1.1 电阻膜层:电阻触摸屏的表面覆盖着一层透明的电阻膜层,通常是由ITO (氧化铟锡)材料制成。
1.2 导电层:电阻触摸屏下方还有一层导电层,通常是由PET(聚酯薄膜)材料制成。
1.3 绝缘层:在电阻膜层和导电层之间还有一层绝缘层,用于隔离两者并防止短路。
二、电阻触摸屏的工作原理2.1 电阻效应:当用户触摸电阻触摸屏时,手指会在电阻膜层上产生一个压力点,导致电阻值发生变化。
2.2 电压测量:触摸屏控制器会在两个导电层的四个角上加上电压,通过测量这些电压值来确定触摸点的位置。
2.3 坐标计算:根据电压测量的结果,控制器会计算出触摸点的坐标,并将其转换成相应的指令传递给系统。
三、电阻触摸屏的优点3.1 价格低廉:电阻触摸屏的制造成本相对较低,适合大规模生产和应用。
3.2 触摸精度高:电阻触摸屏对触摸点的识别精度较高,能够实现精准的触控操作。
3.3 耐用性强:电阻触摸屏的结构简单、稳定,具有较强的耐用性和可靠性。
四、电阻触摸屏的缺点4.1 触摸灵敏度低:由于电阻触摸屏的工作原理,需要施加一定的压力才能实现触摸操作,因此触摸灵敏度相对较低。
4.2 易受污染:电阻触摸屏的表面容易受到污染和划伤,影响触控效果。
4.3 触摸反应速度慢:相比于其他类型的触摸屏,电阻触摸屏的触摸反应速度较慢,不适合高速操作。
五、电阻触摸屏的应用领域5.1 工业控制:电阻触摸屏在工业控制领域得到广泛应用,可以实现对设备的精确控制。
5.2 汽车导航:电阻触摸屏在汽车导航系统中也有较多应用,方便驾驶员进行操作。
5.3 智能家居:随着智能家居的发展,电阻触摸屏被用于控制家居设备和智能家居系统。
电阻触摸屏工作原理电阻触摸屏是一种常见的触摸屏技术,广泛应用于各种电子设备中,如智能手机、平板电脑、ATM机等。
它通过在屏幕上布置一层透明的电阻膜,当触摸屏被按下时,触摸点会在电阻膜上产生一个电阻变化,通过测量这个电阻变化来确定触摸点的位置。
电阻触摸屏主要由四个主要组件组成:透明的触摸屏玻璃、导电涂层、电阻膜和背板。
触摸屏玻璃是整个触摸屏的外层,它具有耐磨损和透明的特性。
导电涂层是一层透明的导电材料,通常使用氧化铟锡(ITO)涂层。
电阻膜是由导电材料制成的一层薄膜,通常使用氧化铟锡或氧化锌。
背板是触摸屏的支撑结构,通常由玻璃或塑料制成。
当触摸屏没有被按下时,导电涂层和电阻膜之间的电流是均匀分布的。
当触摸屏被按下时,手指或者触摸笔会在触摸屏上施加压力,导致导电涂层和电阻膜之间的电流发生变化。
电阻膜的电阻值是根据触摸点的位置来计算的。
触摸点越靠近电流输入端,电阻值就越小;触摸点越靠近电流输出端,电阻值就越大。
通过测量电阻值的变化,系统可以确定触摸点的位置。
为了测量电阻值的变化,电阻触摸屏通常使用一个简单的电路来完成。
这个电路包括一个电流源和一个测量电压的电路。
电流源提供一个恒定的电流,流经导电涂层和电阻膜。
测量电压的电路测量导电涂层和电阻膜之间的电压,根据欧姆定律计算电阻值。
电阻触摸屏的优点是价格相对较低,可靠性高,对触摸物体的材料没有特殊要求。
然而,由于电阻触摸屏需要施加压力才能检测触摸,所以操作体验相对较差,不如其他触摸技术(如电容触摸屏)灵敏。
总结一下,电阻触摸屏工作原理是通过测量导电涂层和电阻膜之间的电阻变化来确定触摸点的位置。
它由触摸屏玻璃、导电涂层、电阻膜和背板组成,通过一个简单的电路来测量电阻值的变化。
电阻触摸屏具有价格低廉和可靠性高的优点,但操作体验相对较差。
电阻式触摸屏在智能仪表中的应用郑戍华,王向周,南顺成,王 渝(北京理工大学自动控制系,北京 100081) 摘要:文中针对四线电阻式触摸屏在智能仪器仪表中的应用,介绍了四线电阻式触摸屏的结构原理与两种接口技术:与内置A/D的单片机接口;与专用A/D的接口。
针对这两种接口技术,详细介绍了接口电路组成及原理,通过比较不同的读取控制方式选取了最适合触摸屏控制的中断方式,并且分析了触摸屏笔中断控制电路。
同时在介绍与专用A/D的接口技术时,又简介了专用四线电阻式触摸转换A/D芯片ADS7843的特性、工作模式以及与8位A T89C2051单片机的接口电路。
最后文章阐述了对脉冲干扰的保护措施。
实际应用表明:电路稳定可靠,简单实用。
关键词:电阻式触摸屏;智能仪表;接口技术中图分类号:TP335 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2003)01-0001-04 Application of R esistive Touch Screen in the Intelligent InstrumentZheng Shuhu a,W ang Xiangzhou,N an Shuncheng,W ang Yu(Department of Automatic Control,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China) Abstract:The internal structure and work theory of the4-wire resistive touch screen are introduced based on the a p2 plication of the resistive touch screen in the intelligent instrument.And two kinds of interface circuit technology are ana2 lyzed:the interface of the touch screen with MCU integrated with A/D and s pecialized ADC.The composition and princi2 ple of the interface circuit are introduced based on two kinds of interface circuit technolo gy.The most suitable interru pt means,which leads to pen interrupt control circuit,is chosen by comparing the different read control means.At the same time,the feature and working model of the s pecial A/D chip for the4-wire resistive touch screen--ADS7843and the interface circuit with8bit MCU--A T89C2051are presented.The safeguard against the spikes disturbance is described. It has been shown that this circuit is stabilized and credible,and the o peration is quite simple and useful in actual applica2 tion.K ey Words:4-Wire Resistive Touch Screen;Intelligent Instrument;Interface Technology1 引言触摸屏技术应用于智能仪表中可以直接在显示屏上进行触摸输入,改善人机交互方式,使用方便。
触摸屏的工作原理根据使用的介质不同而不同,常见的有电阻式、电容式、红外式、声表面波式。
电阻式触摸屏可由任意输入笔启动、结构简单、使用方便并且价格低廉,所以这种触摸屏非常适合在智能仪表中使用,本文介绍四线电阻式触摸屏的接口技术。
2 电阻式触摸屏原理四线电阻式触摸屏由3层构成:底层是绝缘层———玻璃基板,上面涂有两层透明电阻层。
每一电阻涂层各在X/Y方向上有两条检测线,共有4条检测线:X+、X-、Y+、Y-。
没有触摸信号时,两层电阻层没有接触点,互不导通;当某一点被触摸时,则在这一点上两层电阻短接,测量Y轴方向阻值变化,只需在Y+与Y-方向施加电压,将X+读出的压降值送入到A/D转换器,经过A/D转换即可得到相应的Y 轴坐标。
同理,测量X轴方向阻值变化,则在X轴方向上施加电压,读取Y+的输出值到A/D转换器即可。
在智能仪表设计中,触摸屏的接口技术主要有:与内置A/D的单片机直接接口;与专用A/D的接口。
3 触摸屏与内置A/D的单片机接口技术触摸屏与内置A/D的单片机接口可以通过4个三极管或MOS管分别给X、Y方向施加电压,并通过A/D通道读取Y、X方向的电压值来实现,如图1所示。
当单片机P1.1电平为低、P1.2电平为高时,则对应的PN P三极管TR1、TR3导通,TR2、TR4截止,Y 轴电阻被施加电压,单片机通过X+读取Y轴数据到单片机的A/D通道AD1。
而当P1.1为高电平、P1.2为低电平时,单片机从通道AD0读入X轴数据。
需要指出的是,一般的单片机上自带的A/D转换器输入阻抗较低(一般为几kΩ),而触摸屏最大阻值为500Ω左收稿日期:2002204218 收修改稿日期:2002211210右,若对触摸屏输入的线性度、精度有较高的要求,还应在A/D 输入通道前加入缓冲器。
图1 与集成A/D 原单片机接口技术对触摸屏输入A/D 的数据读取控制可采用定时查询方式和中断方式。
定时查询时,利用单片机内的定时器,产生20ms 的定时中断,CPU 响应定时器溢出中断,给Y 轴施加电压,从X 轴读取A/D 值,若未发现触摸输入,结束中断;若发现有触摸信号,再给X 轴施加电压,从Y 轴读取A/D 值,分别得到Y 、X 方向的坐标,结束中断。
定时查询时,无论是否有触摸输入,每20ms 就需中断一次,需要占用CPU 较多的时间。
为提高CPU 的利用效率,可以采用中断方式。
当有触摸信号时便产生中断请求,CPU 响应中断,分别读取X 、Y 轴的A/D 值,得到X 、Y 坐标。
图2为笔中断产生电路,图中给Y 轴电阻施加电压,在触摸屏的X +输出端上拉一个100k Ω电阻R 1和一个二极管,当没有触摸信号时,两层电阻没有导通点,二极管没有接图2 触膜笔中断产生电路地,所以其正极输出C 点的电平为高;当有触摸信号时,二极管通过触摸屏电阻接地,由于触摸屏电阻相对于R 1很小,则从C 点输出的电平变低,产生中断请求信号,单片机响应这个中断请求信号后发出启动A/D 转换的命令。
但是在进行Y 轴转换时,由于二极管漏电流I L EA K A GE 的影响使读数产生误差,导致触摸A 点时输出读数误差大,触摸B 点时误差小,并且这个误差难以用软件进行补偿,为了减小该偏移误差,可以将笔中断信号通过R 2电阻上拉到Active 信号,当单片机接收笔中断进入中断服务程序后,先置Active 为低,然后分别给X 、Y 轴施加电压,读取相应的A/D 通道,得到X 、Y 坐标,然后置Active 为高,从中断服务程序返回。
这样,在进行X 、Y 测量时,二极管截止,此时二极管漏电流的影响可以被忽略掉。
因为CS 为低电平时的最大输出为0.8V ,则R 1与R 2的选取可参照公式:R 2R 1+R 2(V CC -V DIODE )-V DIODE >018VR 2>R 111(当V DIODE =016V )需要注意的是,R 2要选取低阻值来尽量减小Active 电平的下降沿时间。
触摸屏与内置A/D 的单片机接口设计简单,成本低,但触摸屏输入只能完成一些要求简单输入控制操作,如菜单式选择等。
如果要求进行诸如汉字手写输入等要求线性、精度等较高的触摸屏输入,就需要采用专用A/D 接口。
4 触摸屏与专用A/D 芯片的接口技术411 ADS7843工作原理及接口技术ADS7843是TI 公司专为四线电阻式触摸屏设计的专用接口芯片。
它可以方便地与单片机接口,对转换信号进行处理和计算。
它是一个具有可编程的8位或12位分辨率的逐次逼近型A/D 转换器,带有一个同步串行接口,可支持高达125kHz 的转换速率。
它的工作电压V cc 为217~5V ,参考电压在1V 到V cc 之间均可,参考电压的数值决定转换器的输入电压范围。
如图3所示,它有4路模拟信号输入通道,X +、Y +是触摸屏输入通道,IN3、IN4是两个辅助模拟输入通道。
参考电压模式设置分为两种:单端模式和差分模式。
在单端模式中参考输入电压选取的是V cc 和GND ,由于内部的开关电阻压降影响转换结果带来误差,所以转换器内部的低阻开关对转换精度有一定影响;差分模式参考输入由未选中的输入通道Y +、Y -/X +、X -提供参考电源和地,不管内部开关电阻如何变化,其转换结果总与触摸屏的电阻成比例,克服了内部开关电阻的影响,但当转换频率很高时则增加了功耗,需要考虑低功耗设计。
图3 ADS7843结构框图ADS7843的笔中断控制就是当有触摸信号时,发出一个中断信号PEN IRQ 告知单片机发控制字,进行数据采集。
当A/D 被设定为笔中断低功耗模式时,一有触摸信号,ADS7843立刻进入工作模式,无需等待电源的上升。
这种模式与连续工作方式相比可以极大的降低功耗,从750μW 到低于0.5μW.模式的设定可通过对相应的控制字的设定来实现。
触摸屏在与ADS7843接口时,触摸屏输出的4条检测线依次与ADS7843的X +、Y +、X -、Y -管脚直接相连,通过A/D 芯片内部的MOS 管来进行读取切换。
笔中断控制信号PEN IRQ 可以通过电阻上拉到V cc ,但为了避免片内二极管漏电流影响,PEN IRQ 最好上拉到片选信号CS 。
当没有触摸信号时,PENIRQ 管脚输出高电平;当有触摸信号时,单片机接收到PEN IRQ 管脚输出的低电平中断信号后,先置CS 为低电平选中A/D 转换器,然后读取X 、Y 轴的转换值,再置CS 为高,消除了漏电流的影响。
412 ADS7843与AT89C2051的接口技术AM TEL 公司的8位A T89C2051单片机,它与MCS -51系列产品兼容,具有2K 的FLASH ROM ,15根I/O 口线,使用方便灵活。