電阻式觸摸屏技術的一些深入探討？
圖 1:手指和手寫筆檢測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、設計過程中應注意的問題以及潛在的應用領域。
了解電子觸控傳感器的設計和控制器選型要求
因為電阻觸摸屏現在很容易買到，而且價格隨時間逐漸下降，所以此項技術的應用范圍越來越廣。為了選擇最佳的觸摸屏技術，應用設計人員必須深入考慮應用需求。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。因為觸摸屏直接覆蓋在顯示屏上，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。建議不要把電阻式觸摸屏用于惡劣的環境中，例如經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覆蓋觸摸響應薄膜的透明玻璃板。
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，充當觸摸位置檢測功能的分壓電路。
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，檢測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：軟件觸感解決方案和專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。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，執行觸摸檢測功能和坐標處理功能。
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常快，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，這不是一個非常可靠的設計。因為沒有數據平均和觸摸檢測延時功能，這類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線觸摸屏相似。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重要的工業控制器。
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低端的微控制器。主處理器利用一線或兩線接口協議(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觸摸轉換成所需的操作，如音量調節、圖片更換或書寫顯示。大多數消費電子產品都有顯示面板，同一顯示面板上可顯示人機互動圖標。
