觸摸屏是三防平板中常用的一種新型的智能輸入設(shè)備，也是目前一種簡單、方便的人機(jī)交互方式，使用者不必事先接受專業(yè)訓(xùn)練，僅需以手指觸摸三防平板顯示屏上的圖形或文字就可對主機(jī)進(jìn)行操作，大大簡化了智能設(shè)備的操作模式。觸摸屏的界面直觀、自然，給操作人員帶來了極大的方便，免除了對鍵盤不熟悉所造成的苦惱，有效地提高了人機(jī)對話的效率，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在自助取款機(jī)、PDA、媒體播放器、汽車導(dǎo)航器、手機(jī)和醫(yī)療電子設(shè)備等方面。

三防平板觸摸屏是一種透明的絕對定位系統(tǒng)，不像計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)那樣是相對定位系統(tǒng)。絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)是每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系，每次觸摸的信息都會通過校準(zhǔn)轉(zhuǎn)為屏幕上的坐標(biāo)。目前，觸摸屏有四種不同技術(shù)構(gòu)成的類型，在實(shí)際中應(yīng)該采用哪種觸摸屏，關(guān)鍵要看應(yīng)用環(huán)境的要求?？傮w而言，對觸摸屏的要求主要有以下幾點(diǎn)。

（1）觸摸屏能夠在惡劣環(huán)境中長期正常工作，工作穩(wěn)定性是對觸摸屏的一項(xiàng)基本要求。

（2）作為一種方便的輸入設(shè)備，觸摸屏能夠?qū)κ謱懳淖趾蛨D像等信息進(jìn)行識別和處理，這樣才能在更大程度上方便使用。

（3）觸摸屏應(yīng)用于以個人、家庭為消費(fèi)對象的產(chǎn)品，必須在價(jià)格上具有足夠的吸引力。

（4）觸摸屏用于便攜和手持產(chǎn)品時(shí)需要保證極低的功耗。

觸摸屏和LCD不是同一個物理設(shè)備，觸摸屏是覆蓋在LCD顯示器表面的輸入設(shè)備，它可以記錄觸摸的位置，檢測用戶觸摸的位置。觸摸屏的輸入是一個模擬信號，可通過觸摸屏控制器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再送給微處理器進(jìn)行處理。從觸摸屏的構(gòu)成形式上，可分為電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏四種類型。目前，使用較多的是電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏和紅外線式觸摸屏。

1、電阻式觸摸屏

電阻式觸摸屏的屏體部分是一塊覆蓋在顯示屏表面上的多層復(fù)合薄膜體，其基本結(jié)構(gòu)是由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層上面再蓋有一層外表面經(jīng)硬化處理，光滑、防刮的塑料層。塑料層的內(nèi)表面也涂一層透明導(dǎo)電層，這樣在兩個導(dǎo)電層之間就有許多細(xì)?。ㄐ∮谇Х种挥⒋纾┑耐该鞲綦x點(diǎn)把它們隔離絕緣。觸摸屏表面負(fù)責(zé)將受壓的位置轉(zhuǎn)換成模擬電信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來表示觸摸位置的X、Y坐標(biāo)并送入CPU處理。

在進(jìn)行工作時(shí)，電阻式觸摸屏的上下導(dǎo)體層相當(dāng)于二維精密電阻網(wǎng)絡(luò)，即可以等效為沿X方向的電阻和沿Y方向的電阻。當(dāng)某一層電極加上電壓時(shí)，會在該網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸，則在另一層未加電壓的電極上可以測得接觸點(diǎn)處的電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后可得出其在屏幕上的具體位置。具體來講，觸摸屏是通過交替使用水平X和垂直Y電壓梯度來獲得X和Y方向的位置的。控制電路可以對接觸點(diǎn)形成的不同電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后轉(zhuǎn)換成位置坐標(biāo)信息。電阻式觸摸屏?xí)鶕?jù)引出線數(shù)多少，分為四線、五線、六線等形式。通常，微處理器計(jì)算觸摸位置的反應(yīng)速度為10～20 ms。

常用的四線電阻觸摸屏結(jié)構(gòu)與原理如圖1所示，在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測量過程中，測量電壓與測量點(diǎn)的等效電路，圖1中P為測量點(diǎn)。

圖1 四線電阻觸摸屏結(jié)構(gòu)與原理

圖2 測量電壓與測量點(diǎn)的等效電路

電阻式觸摸屏的經(jīng)濟(jì)性很好，供電要求簡單，通常適用于各種智能儀器和智能設(shè)備中。它的表面通常用塑料制造，比較柔軟，不怕油污、灰塵、水，但太用力或使用尖銳利器可能會劃傷觸摸屏，耐磨性較差。

2、電容式觸摸屏

電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，雙層玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。此外，在附加的觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。當(dāng)用戶觸摸屏幕時(shí)，在人體、手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸摸點(diǎn)。電流的強(qiáng)弱與手指及電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器會計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，由此能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出觸摸點(diǎn)的位置。電容式觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，還能更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成的影響，即使屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確地計(jì)算出觸摸位置。電容式觸摸屏示意圖如圖3所示。

圖3 電容式觸摸示意圖

圖4 紅外線式觸摸屏示意圖

電容式觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻式觸摸屏，但是還存在觸摸屏反光嚴(yán)重、對各波長光的透光率不均勻和存在色彩失真的問題。另外，電容式觸摸屏還會由于濕度和溫度的變化產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。目前，電容式觸摸屏被已經(jīng)廣泛用于手機(jī)、游戲機(jī)、公共信息查詢及零售點(diǎn)等系統(tǒng)中。

3、紅外線式觸摸屏

紅外線式觸摸屏的工作原理是在觸摸屏的四周布滿紅外線接收管和紅外線發(fā)射管，這些紅外線收發(fā)器在觸摸屏表面成一一對應(yīng)的排列關(guān)系，形成了一張由紅外線布成的光網(wǎng)。當(dāng)有物體（手指、戴手套或任何觸摸物體）進(jìn)入紅外線光網(wǎng)阻擋某處的紅外線發(fā)射或接收時(shí)，此點(diǎn)橫豎兩個方向上的紅外線接收管接收到的紅外線的強(qiáng)弱就會發(fā)生變化，控制器通過計(jì)算紅外線的變化就能知道觸摸的位置。紅外線式觸摸屏的示意圖如圖4所示。

 電容式觸摸屏示意圖

圖4 紅外線式觸摸屏示意圖

紅外線式觸摸屏通常由控制器、發(fā)射電路、接收電路三部分組成，其中發(fā)射電路由移位鎖存器、3-8線譯碼器、恒流驅(qū)動器、紅外線發(fā)射二極管等組成；接收電路由移位鎖存器、多路選擇器、紅外線接收二極管、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。

發(fā)射管點(diǎn)亮?xí)r，微處理器將同時(shí)通過地址線尋址與發(fā)射管在位置上相對應(yīng)的接收管，將接收到的光通量信號通過放大器放大，以及通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由微處理器進(jìn)行處理，由此判斷是否有觸摸發(fā)生。通過這樣處理可使發(fā)射管與接收管一一對應(yīng)，從而確定觸摸位置。接收電路必須與發(fā)射電路用相同型號的移位鎖存器（如TI公司的CD74AC164M），這樣才能保證微處理器發(fā)出掃描信號后尋址相對應(yīng)的接收管時(shí)，發(fā)射管和接收管在時(shí)序上應(yīng)一一對應(yīng)。

工作時(shí)，三防平板控制器中的微處理器控制驅(qū)動電路依次接通紅外發(fā)射管，并同時(shí)通過地址線和數(shù)據(jù)線來尋址相應(yīng)的紅外接收管。當(dāng)觸摸屏幕時(shí)，手指或其他物品就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩個方向上的紅外線，微處理器掃描檢查時(shí)就會發(fā)現(xiàn)該受阻的紅外線束，判斷可能發(fā)生觸摸，則立刻換到另一坐標(biāo)再掃描。如果發(fā)現(xiàn)另外一軸也有一條紅外線受阻，這表明屏幕被觸摸，并經(jīng)過計(jì)算判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。ARM7微控制器控制紅外線式觸摸屏的原理框圖如圖5所示，其軟件流程圖如圖6所示。

圖5 微控制器控制紅外線式觸摸屏的原理框圖

圖6 軟件流程圖

三防平板紅外多點(diǎn)觸摸屏的產(chǎn)生與應(yīng)用，方便了人們對于數(shù)字產(chǎn)品的操作使用，真正實(shí)現(xiàn)了一個完整的人機(jī)互動體系。目前，紅外多點(diǎn)觸摸技術(shù)從各種觸摸技術(shù)之中脫穎而出，已經(jīng)開始取代鼠標(biāo)、書寫板甚至鍵盤的使用，紅外多點(diǎn)觸摸屏的發(fā)展也越來越呈現(xiàn)出多元化、專業(yè)化、簡單化和大屏幕化等趨勢。由此可見，紅外多點(diǎn)觸摸技術(shù)的迅速發(fā)展對于紅外多點(diǎn)觸摸屏的普及和發(fā)展將會發(fā)揮重要的作用。