触摸屏输入技术发展探析

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1、觸摸屏輸入技術發展探析嵌入式系統中的觸摸屏及其控制低功耗、結構緊湊的觸摸屏控制電路摸屏輸入技術發展探析2006-4-27摘耍觸摸屏輸入於一種新穎的輸入技術。本文介紹紅外式、電阻式、電容式及表面聲波式四種觸摸屏輸入技術'並對其性能、結構、工藝及其應用領域進行了探討與分析。1引言隨著資訊化社會的發展'觸摸屏（TouchScreen）的應用日趨普及'迄今'觸摸屏產品在我國已逐漸形成了產業。觸摸屏輸入是靠觸摸顯示器的螢幕來輸入資料的一種新穎輸入技術。觸摸屏是出觸摸檢測部件及觸摸控制器組成。前者裝於顯示幕的前面，用於檢測用戶觸摸的位置'接收後將其送至觸摸屏控制器

2、。而後者的主耍作用是從觸摸點檢測裝置上接收資訊，並將其轉換成觸點座標'再送至CPU，它同時還可接收CPU發送來的命令，並加以執行。最現代的觸摸屏操作方式簡化操作'使用者無需再通過鍵盤和滑鼠'僅用手指觸摸螢幕上的圖形、表格或提示標誌，使可從螢幕上得到其所需的諸種資訊。因此，觸摸屏的功能將會直接影響使用者的操作意願。觸摸屏輸入完全摒棄了鍵盤的繁瑣輸入，使得人機交互僅需手指輕輕一觸即可。可以說'所有資訊盡在指尖之屮（見圖1）。觸摸屏輸入可用于取代諸如鍵盤、光筆、操縱杆、滾球、滑鼠及數位轉換器一類的資料登錄設備，或取代分立開關與薄膜開關之類的面板操作裝置。其優

3、點是操作簡使直觀、圖像清晰、堅固耐用及節省空間，它可配用於一切電子顯示器，並可與顯示器製成人機交互性佳，操作方便'使用靈活，效率高及輸入速度快。故觸摸屏輸入裝置將會發展成爲未來諸種資訊產品的主流技術之」。圖1:所有資訊盡在指尖之屮觸摸屏輸入以其人機交互簡便性，已廣泛應用於工業程序控制、公共資訊諮詢（如電信局、稅務局、銀行、電力、郵政、公用電話機與公共問詢系統）、金融證券交易市場、商業自動化、辦公室自動化（OA）、翻譯機、家用電器及軍事指揮控制系統等眾多領域。在消費領域內'觸摸屏輸入日趨增多地應用於家用電器、銷售終端機（POS）、遊戲機、多媒體教學、房地

4、產預售、餐館預約、飛機與車船預訂和城市導遊機等。在上述這些應用中'使用方便及經久耐用是至關重要的因素。在商業應用中'金融業務部門已普遍使用此種觸摸屏輸入'如銀行自動出納機。高檔的先進電子測量儀器儀錶、醫療器械、醫療資訊管理系統及辦公室门動化系統亦使用觸摸屏輸入。觸摸屏輸入之最大市場乃是軍用，如空中交通管制、全球定位系統（GPS）、各軍兵種武器控制系統、防空系統及C3I系統。軍用的主要要求是回應速度快及顯示清晰度高。當前的觸摸屏輸入技術主要有如下4種，各有其優、缺點，適合於不同的應用要求，故必須根據實際需要恰當地選用。2紅外式觸摸屏輸入技術第一種觸摸屏輸

5、入技術是紅外光電技術o此種觸摸屏是利用壓力感應進行控制的。觸摸輸入屏相鄰的兩條邊各置放一排紅外發光二極體，另兩條邊各置放一排紅外光電檢測器。當手指或針擋住了紅外光時，光電檢測器產生的信號將示出該處的XY座標。此種觸摸屏輸入方法所能產生的解析度取決於發光二極體的數量。美國ITWEntrex公司的紅外式觸摸輸入屏與眾不同，它是採用模擬式（見圖2和圖3）。在該觸摸輸入屏的一角安置的電機上置有紅外線發光二極體，在電機轉動時'紅外光線便連續地掃描觸摸輸入屏'掃描角度的範圍爲90°。反射鏡置於框架的底部，而逆向反射體置於框架的其餘兩邊，使入射光和反射光基本上通過同

6、一光路。發光二極體發山的紅外光束反射至靠近光源的一個光敏元件。手指或針一觸摸輸入屏，掃描一次就遮住兩次紅外光。控制電路借助由遮住的兩個角構成的三角形算出觸摸座標。該模擬式紅外觸摸輸入屏所用的發光二極體和光敏元件數量大爲減少'價格使宜'解析度高'但由於使用電機一類可動部件，可靠性欠佳。該公司銷售的新一代觸扌莫輸入屏是用固體轉動部件替代電機，可靠性冇所改觀'但價格高出20%。紅外式觸摸屏輸入的主耍缺點是存在檢測差（見圖4）。由於紅外光是直線傳播'而常規的CRT屏面是曲面，所以發光二極體和光電檢測器的安裝位置必須高於曲面的頂點。這就使屏面邊緣凹陷'而且在手指

7、尙未觸至CRT屏面時，光線即被擋住'操作時易出錯。圖2:模擬式紅外觸摸屏輸入光路圖圖3:模擬式紅外觸摸屏輸入工作機理圖检测垦美國惠普和泰克公司已將紅外式觸摸輸入屏廣泛用於生產程序控制和自動化生產。爲防止手指觸錯而發生誤動作，泰克公司進行了一項重要的改進'即擋住紅外光線時設備不會作出回應'用戶的手指可以繼續在屏面上移動'等到操作者確認手指所觸部位正好是要選取的功能時'將手指挪開'紅外光線得以恢復。至此，設備才作出回應。紅外式觸模屏輸入技術的主要優點是工作可靠，而見不會影響顯示器的清晰度。這便是泰克公司選用這一技術原因之所在。紅外式觸摸屏輸入價格便宜、耐刮

8、性與防火性佳，但解析度低，通常外掛於顯示器上，在搬運過程中易於損壞'屬於低擋產品'主要用於非同