触摸屏幕挑战触摸屏幕

大家好，今日小数来聊聊一篇关于触摸屏幕挑战，触摸屏幕的文章，现在让我们往下看看吧！

摘要：触摸屏是什么意思？触摸屏作为一种特殊的电脑外设，是最简单、方便、自然的人机交互方式。它赋予了多媒体全新的面貌，是一种全新的极具吸引力的多媒体交互设备。触摸屏的应用范围非常广泛。这里介绍触摸屏的原理和电阻式触摸屏、红外触摸屏、电容式触摸屏、声表面波触摸屏。

【触摸屏】触摸屏是什么意思？介绍了触摸屏的原理及其四种分类。

触摸屏原理及四大类介绍

一、触摸屏的原理

触摸屏的基本原理是当手指或其他物体触摸安装在显示器正面的触摸屏时，触摸的位置(以坐标的形式)被触摸屏控制器检测到，并通过接口(如RS-232串口)发送给CPU，从而确定输入的信息。

触摸屏系统通常包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测设备。其中，触摸屏控制器(卡)主要用于接收来自触摸点检测装置的触摸信息，转换成接触坐标，然后发送给CPU。同时可以接收CPU发出的命令并执行。触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并发送给触摸屏控制卡。

第二，触摸屏的类型

触摸屏一般分为电阻式触摸屏、红外触摸屏、电容式触摸屏和表面声波触摸屏。

1.电阻触摸屏

电阻触摸屏的屏体是与显示器表面相匹配的多层复合膜。以一层玻璃或有机玻璃为基层，表面涂一层透明导电层，再覆盖一层外表面硬化、光滑耐刮的塑料层。它的内表面还涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多小的(小于千分之一英寸)透明隔离点将它们相互隔开。

当手指是触摸屏幕，时，通常彼此绝缘的两个导电层在接触点接触。因为其中一个导电层与Y轴方向的5V均匀电压场相连，所以检测层的电压从零变为非零。控制器检测到这种连接状态后，进行A/D转换，将得到的电压值与5V比较，即可得到触摸点的Y轴坐标。同理，可以得到X轴坐标，这是所有电阻技术触摸屏共有的最基本原理。电阻式触摸屏的关键在于材料科学和技术。电阻屏按出线数量分为四线、五线、六线和其他多线电阻触摸屏。电阻式触摸屏是在钢化玻璃表面镀上两层OTI透明氧化物金属导电层，最外层的OTI镀层作为导体，第二层OTI通过精密网络贴上双向5V到0V的电压场，两层OTI之间隔着一个小小的透明隔离点。当手指触摸屏幕时，两个OTI导电层之间将出现接触点。电脑同时检测电压和电流，计算触摸位置。反应速度为10-20毫秒。

五线电阻触摸屏的外导电层由延展性好的镍金涂层材料制成。因为经常接触，外导电层为了延长使用寿命，采用延展性好的镍金材料，但是工艺成本比较高。虽然镍导电层具有良好的延展性，但它只能用作透明导体，不适合用于电阻式触摸屏的工作面。由于其导电性高，而且金属厚度不容易很均匀，所以不适合做电压分布层，而只适合做探针层。

电阻式触摸屏是一个与外界完全隔离的工作环境。它不怕灰尘和水蒸气。它可以被任何物体触摸，用于书写和绘图，更适合工业控制领域和办公室中有限的人。电阻式触摸屏的共同缺点是复合膜外层为塑料材质，不了解的人如果用力过猛或者用尖锐的工具触碰，可能会划伤整个触摸屏，导致报废。然而，在该限度内，划痕只会伤害外部导电层。外导电层划伤与五线电阻式触摸屏无关，但对四线电阻式触摸屏是致命的。

2.红外触摸屏

红外触摸屏安装简单，只需在显示屏上加光点距离框，不需要在屏幕表面加涂层，也不需要连接控制器。红外发射管和接收管安装在框架的四个侧面，在屏幕表面形成一个红外网。当用户用手指触摸某个点时，它会阻挡两条红外线穿过该点，计算机可以立即计算出被触摸点的位置。触摸任何物体都可以改变接触点上的红外线，实现触摸屏操作。在早期的概念中，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限、易受环境干扰和误操作等技术局限，因此淡出了市场。此后，第二代红外屏部分解决了抗光干扰问题，第三代和第四代在分辨率和稳定性上有所提升，但在关键指标或综合性能上并没有质的飞跃。但是了解触摸屏技术的人都知道，红外触摸屏不受电流、电压、静电的干扰，适用于恶劣的环境条件。红外技术是触摸屏产品的最终发展趋势。使用声学和其他材料技术的触摸屏有其不可逾越的障碍，例如单个传感器的损坏和老化、对触摸界面的污染和破坏性使用的担心以及复杂的维护。

红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应轻微触摸与快速触摸。但是由于红外线式触摸屏依靠红外线感应动作，外界光线变化，如阳光、室内射灯等均会影响其准确度。而且红外线式触摸屏不防水和怕污垢，任何细小的外来物都会引起误差，影响其性能，不适宜置于户外和公共场所使用。

3 ．电容式触摸屏

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。

此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素给触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。

电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层 ITO 工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器 7 厘米以内或身体靠近显示器 15 厘米以内就能引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。例如：开机后显示器温度上升会造成漂移：用户触摸屏幕的同时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移；电容触摸屏附近较大的物体搬移后回漂移，你触摸时如果有人围过来观看也会引起漂移；电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足，环境电势面（包括用户的身体）虽然与电容触摸屏离得较远，却比手指头面积大的多，他们直接影响了触摸位置的测定。此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且， 4 个 A/D 完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的 X 、 Y 坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层 ITO ，不管是伤及夹层 ITO 还是安装运输过程中伤及内表面 ITo 层，电容屏就不能正常工作了。

4 ．表面声波触摸屏

表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在 CRT 、 LED 、 LCD 或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于别类触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有 45 度角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。

工作原理以右下角的 X- 轴发射换能器为例：

发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给 X- 轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。

当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号，不难看出，接收信号集合了所有在 X 轴方向历经长短不同路径回归的声波能量，它们在 Y 轴走过的路程是相同的，但在 X 轴上，最远的比最近的多走了两倍 X 轴最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置，也就是 X 轴坐标。

发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时， X 轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。

接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定 X 坐标。之后 Y 轴同样的过程判定出触摸点的 Y 坐标。除了一般触摸屏都能响应的 X 、 Y 坐标外，表面声波触摸屏还响应第三轴 Z 轴坐标，也就是能感知用户触摸压力大小值。其原理是由接收信号衰减处的衰减量计算得到。三轴一旦确定，控制器就把它们传给主机。

表面声波触摸屏一个特点是抗暴，因为表面声波触摸屏的工作面是一层看不见、打不坏的声波能量，触摸屏的基层玻璃没有任何夹层和结构应力（表面声波触摸屏可以发展到直接做在 CRT 表面从而没有任何 " 屏幕 " ），因此非常抗暴力使用，适合公共场所。

表面声波第二个特点反应速度快，是所有触摸屏中反应速度最快的，使用时感觉很顺畅。

表面声波第三个特点是性能稳定，因为表面声波技术原理稳定，而表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，所以表面声波触摸屏非常稳定，精度也非常高，目前表面声波技术触摸屏的精度通常是 4096×4096 × 256 级力度。

表面声波 触摸屏 的第四个特点是控制卡能知道什么是尘土和水滴，什么是手指，有多少在触摸。因为：我们的手指触摸在 4096 × 4096 × 256 级力度的精度下，每秒 48 次的触摸数据不可能是纹丝不变的，而尘土或水滴就一点都不变，控制器发现一个 " 触摸 " 出现后纹丝不变超过三秒钟即自动识别为干扰物。

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