電容式觸摸屏入門(非常經(jīng)典)

1、電容式觸摸屏入門(only for tekom internal),rejoice zhao 2008/10/20,一、常見觸摸屏的種類,1。電阻式觸摸屏 2。電容式 3。紅外線 4。超聲波,手指觸摸的表面是一個(gè)硬涂層，用以保護(hù)下面的pet層。pet層是很薄的有彈性的pet薄膜，當(dāng)表面被觸摸時(shí)它會(huì)向下彎曲，并使得下面的兩層ito涂層能夠相互接觸并在該點(diǎn)連通電路。兩個(gè)ito層之間是約千分之一英寸厚的一些隔離支點(diǎn)使兩層分開。最下面是一個(gè)透明的硬底層用來支撐上面的結(jié)構(gòu)，通常是玻璃或者塑料。,1、電阻式觸摸屏：簡(jiǎn)介,1、電阻式觸摸屏：工作原理,兩層之間距離僅為2.5微米,優(yōu)缺點(diǎn)：電阻式觸摸屏的ito涂

2、層比較薄且容易脆斷，涂得太厚又會(huì)降低透光且形成內(nèi)反射降低清晰度，ito外雖多加了一層薄塑料保護(hù)層，但依然容易被銳利物件所破壞；且由于經(jīng)常被觸動(dòng)，表層ito使用一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，甚至變型，如其中一點(diǎn)的外層ito受破壞而斷裂，便失去作為導(dǎo)電體的作用，觸摸屏的壽命并不長(zhǎng)久，而且需要經(jīng)常做校正。但電阻式觸摸屏不受塵埃、水、污物影響。 現(xiàn)狀：目前市場(chǎng)上大部分手機(jī)pda等都是使用電阻式觸摸屏，需要配備手寫筆或者使用指尖等硬物稍用力壓才能實(shí)現(xiàn)功能。,1、電阻式觸摸屏：優(yōu)缺點(diǎn),2、電容式觸摸屏：簡(jiǎn)介,(1)表面電容式 (surface capacitive technology )：,表面電容觸摸屏只

3、采用單層的ito，在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。當(dāng)手指觸摸屏表面時(shí)，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，就會(huì)有一定量的電荷轉(zhuǎn)移到人體。為了恢復(fù)這些電荷損失，電荷從屏幕的四角補(bǔ)充進(jìn)來，各方向補(bǔ)充的電荷量和觸摸點(diǎn)的距離成比例，我們可以由此推算出觸摸點(diǎn)的位置。,2. 電容式觸摸屏：結(jié)構(gòu),(2)投射電容式 (projected capacitive technology )：,投射電容觸摸屏與表面電容觸摸屏相比，可以穿透較厚的覆蓋層，而且不需要校正。感應(yīng)電容式在兩層ito涂層上蝕刻出不同的ito模塊，需要考慮模塊的總阻抗，模塊之間的連接線的阻抗，兩層ito模塊交叉處產(chǎn)生

4、的寄生電容等因素。,電阻觸摸屏的成本較低，競(jìng)爭(zhēng)就很激烈，而且在性能和應(yīng)用場(chǎng)合上有一定局限。電容式的優(yōu)點(diǎn)如下： 1. 電容觸摸屏只需要觸摸，而不需要壓力來產(chǎn)生信號(hào)。 2. 電容觸摸屏在生產(chǎn)后只需要一次或者完全不需要校正，而電阻技術(shù)需要常規(guī)的校正。 3. 電容方案的壽命會(huì)長(zhǎng)些，因?yàn)殡娙萦|摸屏中的部件不需任何移動(dòng)。電阻觸摸屏中，上層的ito薄膜需要足夠薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的ito薄膜。 4. 電容技術(shù)在光損失和系統(tǒng)功耗上優(yōu)于電阻技術(shù)。 5. 選擇電容技術(shù)還是電阻技術(shù)主要取決于觸碰屏幕的物體。如果是手指觸碰，電容觸摸屏是比較好的選擇。如果需要觸筆，不管是塑料還是金屬的，電阻觸摸屏可以勝

5、任。電容觸摸屏也可以使用觸筆，但是需要特制的觸筆來配合。 6. 表面電容式可以用于大尺寸觸摸屏，并且相成本也較低，但目前無法支持手勢(shì)識(shí)別；感應(yīng)電容式主要用于中小尺寸觸摸屏，并且可以支持手勢(shì)識(shí)別。 7. 電容式技術(shù)耐磨損、壽命長(zhǎng)，用戶使用時(shí)維護(hù)成本低，因此生產(chǎn)廠家的整體運(yùn)營(yíng)費(fèi)用可被進(jìn)一步降低。,2、電容式觸摸屏：優(yōu)缺點(diǎn),紅外線觸摸屏原理很簡(jiǎn)單，只是在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，計(jì)算機(jī)便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。因?yàn)榧t外觸摸屏不受電流、電

6、壓和靜電干擾，所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。不過，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用過程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞。,3.紅外線觸摸屏,表面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。該種觸摸屏由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接受器組成，其中聲波發(fā)生器能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面，當(dāng)手指觸及屏幕時(shí)，觸點(diǎn)上的聲波即被阻止，由此確定坐標(biāo)位置。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(zhǎng)（5000萬次無故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只需安裝

7、時(shí)一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)，最適合公共場(chǎng)所使用。,4.表面聲波觸摸屏,二、ito,1、什么是ito 2、 touch screen implementation methods 3、ito附著介質(zhì)：ito glass， ito film,ito 是銦錫氧化物(= indium tin oxide)的英文縮寫，它是一種透明的導(dǎo)電體。通過調(diào)整銦和錫的比例，沉積方法，氧化程度以及晶粒的大小可以調(diào)整這種物質(zhì)的性能。被用做電阻式和電容式觸摸屏的感應(yīng)材料 薄的ito材料透明性好，但是阻抗高；厚的ito材料阻抗低，但是透明性會(huì)變差。在pet聚脂薄膜(電阻式觸摸屏?xí)玫?上沉積時(shí)，反應(yīng)溫度要下降到1

8、50度以下，這會(huì)導(dǎo)致ito氧化不完全，之后的應(yīng)用中ito會(huì)暴露在空氣或空氣隔層里，它單位面積阻抗因?yàn)樽匝趸S時(shí)間變化。這使得電阻式觸摸屏需要經(jīng)常校正。,1. 什么是ito？,touch screens use ito for capacitive & resistive sensing ito = indium tin oxide tin-doped indium oxide. mixture is typically 90% indium oxide (in2o3) and 10% tin oxide (sno2). transparency is effected by tin dopi

9、ng and ito deposition process (ito thickness and substrate material). ito interfaces are electrically similar to traditional copper pcbs and flex circuits (ito has a higher characteristic impedance than copper). common ito substrates are pet (polyester film) & glass,1. 什么是ito？,capacitive touch scree

10、ns requires conductive object (finger) 1 or 2 ito layers excellent transparency possible (90%) low pointer precision,resistive touch screens requires pressure (stylus) for contact between two resistive/conductive layers prone to wear & tear 2 ito layers required (plus spacer layer) lower transparenc

11、y than capacitive high pointer precision,2. touch screen implementation methods,capacitive ito glass（電容式ito玻璃） lower cost than film (layer for layer) better conductivity excellent transparency ( 90%) scratch-resistant susceptible to cracking or shattering,capacitive ito film (電容式ito膠片) more expensiv

12、e than glass high resistivity less transparent than glass thinner and lighter material can short or crack if bent,3. ito substrates （ito附著介質(zhì)）,ito film/glass structure,三、cypress psoc解決方案,目前的電容式觸摸屏解決方案中，cypress psoc產(chǎn)品以可編程，設(shè)計(jì)靈活，一致性好， 再加上高效的psoc express / psoc designer開發(fā)環(huán)境而處于領(lǐng)先地位。,psoc capsense技術(shù)是根據(jù)電容感應(yīng)

13、的原理使用csa或csd模塊來實(shí)現(xiàn)的。pcb板或觸摸屏上相鄰的感應(yīng)模塊或?qū)Ь€之間會(huì)存在寄生電容（見圖四中的cp），當(dāng)有手指接近或觸摸兩個(gè)相鄰感應(yīng)模塊時(shí)，相當(dāng)于附加了兩個(gè)電容，它們相當(dāng)于并聯(lián)在cp上的電容cf。利用psoc的csa和csd技術(shù)可以檢測(cè)到這個(gè)電容上的變化，從而確定有沒有手指觸摸。,1. psoc capsense技術(shù)原理,2.psoc觸摸屏解決方案的優(yōu)點(diǎn),1. 是一種單芯片方案，和傳統(tǒng)方案相比減少了外部器件，降低了系統(tǒng)總體bom成本。psoc express / psoc designer開發(fā)環(huán)境，可以極大地節(jié)省開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。 2. psoc內(nèi)部的io和各種模擬/數(shù)字模塊可以實(shí)現(xiàn)

14、動(dòng)態(tài)重配置，不需要修改原理圖和pcb就可以更新設(shè)計(jì)以適應(yīng)新的需求。 3.它支持多種通訊接口i2c / uart / spi / usb等，可以和各種接口的主機(jī)方便連接，這些都會(huì)降低系統(tǒng)更新的成本。 4. psoc可以針對(duì)外界環(huán)境變化 rf干擾 / 溫度變化 / 電源波動(dòng)等靈活設(shè)置參數(shù)，在lcd顯示器、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和白色家電的觸摸控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 5. 除了控制觸摸以外，psoc還可實(shí)現(xiàn)led背光控制，馬達(dá)控制，電源管理，i/o擴(kuò)展等增值功能。,四、通訊方式,1。uart：universal asynchronous receiver and transmitter 通用異步接收/發(fā)送

15、裝置 . 2。spi：serial peripheral interface串行外圍設(shè)備接口。 spi總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，可以使mcu與外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信。 3。i2c：(interintegrated circuit) i2c總線是一種由philips公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。,cypress psoc系統(tǒng)中的通訊模塊,uart模塊是一個(gè)8位通用型異步收發(fā)器，支持通過2根線(tx, rx)來實(shí)現(xiàn)符合rs232數(shù)據(jù)格式的雙工串行通訊。 spi(主/從)模塊是一個(gè)串行外設(shè)互連(主/從)設(shè)備,通過3線(sdi, sdo, sclk)實(shí)現(xiàn)全雙工同步8

16、位數(shù)據(jù)傳輸。 i2c(主/從)模塊是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)飛利浦i2c總線兼容接口，主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備通訊只需2線(sda, scl)即可。,五、pc端演示工具的使用,(1)demo application: tekomopt_diamond_panel_demo 0.30 setup.exe (2)demo board driver: pl2303 driver,install demo application,install pl2303 driver,(1)install pl2303 driver for usb-to serial communication,install pl2303 driver,(2) after install ok, plug usb to demo kit. then you will find a new com port,usage of the demo application,(1) photo view assistor (2) panel performance (3) draw (handwrite),(1) photo view