電阻式觸摸屏多點(diǎn)觸摸技術(shù)的原理分析

（文章來(lái)源：顯示網(wǎng)）

觸摸屏作為一種人機(jī)交互界面，已大量取代了以往的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等人機(jī)溝通方式。電阻式觸摸屏以其低廉的價(jià)格，穩(wěn)定的性質(zhì)更成為主打選擇的觸摸屏之一。在日常應(yīng)用中，經(jīng)常需要同時(shí)對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行操作。然而，觸摸屏的觸摸點(diǎn)之間會(huì)互相影響，而得出錯(cuò)誤的觸摸點(diǎn)坐標(biāo)。本文優(yōu)化了兩點(diǎn)觸摸的判斷算法，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸控的正確識(shí)別和定位處理。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證表明可以實(shí)現(xiàn)圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等功能。

多點(diǎn)觸控，是指能同時(shí)正確識(shí)別和定位兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸摸操作，能夠獨(dú)立判斷每個(gè)觸摸點(diǎn)的操作意義，并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的技術(shù)。這是一種擺脫了傳統(tǒng)的輸入設(shè)備，簡(jiǎn)單而方便的人機(jī)交互操作模式。多點(diǎn)觸控技術(shù)目前有兩種[1]：多點(diǎn)觸控手勢(shì)識(shí)別和多點(diǎn)觸控位置識(shí)別。

目前市面上出現(xiàn)較多的方式是多點(diǎn)觸控手勢(shì)識(shí)別。手指同時(shí)觸摸屏幕多點(diǎn)時(shí)，能夠識(shí)別每個(gè)手指移動(dòng)的方向，能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，但還不能夠判斷出每個(gè)手指的具體位置。但兩點(diǎn)觸摸甚至多點(diǎn)觸摸時(shí)，X、Y 軸上會(huì)產(chǎn)生多個(gè)最大值，此時(shí)系統(tǒng)無(wú)法判斷觸摸點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。通常把并不是真正觸摸的點(diǎn)叫做“鬼點(diǎn)”。

多點(diǎn)觸控位置識(shí)別才是真正意義上的多點(diǎn)觸控技術(shù)，可以識(shí)別到觸摸點(diǎn)的具體位置，沒(méi)有“鬼點(diǎn)”的現(xiàn)象。這種觸控技術(shù)基于互電容檢測(cè)方式，通過(guò)行列交叉處耦合電容Cm 的變化判斷觸摸點(diǎn)。手指觸摸時(shí)行列之間的互電容減小，可以判斷觸摸點(diǎn)存在，并且準(zhǔn)確判斷每一個(gè)觸摸點(diǎn)位置。

實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)觸摸，每個(gè)工作單元必須彼此獨(dú)立，并且觸摸點(diǎn)只能在同一個(gè)工作單元中。圖給出了電阻式觸摸屏實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸的方法：在X1 電極上加上電壓，由Y1，Y2，Y3 電極讀取A、B、C 觸摸單元所檢測(cè)到的X 坐標(biāo)；在以后的各個(gè)始終周期依次讀取X2，X3 的坐標(biāo)。獲得所有觸摸單元的X 坐標(biāo)后，再依次給Y 電極加上電壓，以獲得各個(gè)觸摸單元的Y 坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)觸摸。

當(dāng)觸摸屏表面有觸摸點(diǎn)時(shí)，上層的ITO 導(dǎo)電層向下凹陷，發(fā)生形變，并接觸到下層的ITO，接觸點(diǎn)的兩層ITO 導(dǎo)電層之間存在一個(gè)電阻，當(dāng)觸摸的壓力越大時(shí)，之間的電阻阻值就越小。通過(guò)計(jì)算相應(yīng)阻值，可以得到觸摸位置，但是想要正確識(shí)別出兩點(diǎn)觸摸的位置，就必須先剔除非觸摸點(diǎn)。所謂非觸摸點(diǎn)，就是指沒(méi)有意愿的接觸點(diǎn)。這些觸摸點(diǎn)是隨機(jī)的，而且是非有效觸摸。比如，觸摸力度較輕時(shí)，觸摸屏ITO 導(dǎo)電層的電阻處在接通與未接通的臨界點(diǎn)，類(lèi)似這樣的觸摸點(diǎn)就是非觸摸點(diǎn)。這在沒(méi)有意志支配的情況下產(chǎn)生的接觸點(diǎn)，對(duì)整個(gè)檢測(cè)沒(méi)有意義的，所以必須將它們剔除。

考慮到非觸摸點(diǎn)的隨機(jī)性，兩次測(cè)量的方法可將其剔除。若第一次測(cè)量的結(jié)果是有效值，但第二次測(cè)量的結(jié)果超出了整個(gè)觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍，是一個(gè)很大的值，則視其為無(wú)效值，該點(diǎn)即為非接觸點(diǎn)，必將其剔除。反之，如果第二次測(cè)量的結(jié)果在整個(gè)觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍內(nèi)，則視其為有效值，是有效的觸摸點(diǎn)。

觸摸屏幕的壓力大小不同，ITO 導(dǎo)電層的電阻值也不同，也就是說(shuō)輕觸或重觸觸摸屏，產(chǎn)生的電阻是不同的?？刂菩酒梢?u>測(cè)試出接觸電阻的阻值大小，但是沒(méi)法分辨出是輕觸，還是重觸，這只會(huì)影響判斷觸摸點(diǎn)的準(zhǔn)確性，從而會(huì)影響整個(gè)觸摸屏的可靠性。

在現(xiàn)階段的方案中， 接觸電阻和壓力成為影響觸點(diǎn)坐標(biāo)準(zhǔn)確性的重要因素。如果接觸電阻不大于方阻，不會(huì)影響坐標(biāo)顯示的準(zhǔn)確性；如果大于方阻，就會(huì)出現(xiàn)跳躍點(diǎn)。比如，輕觸觸摸屏上的某一點(diǎn)，會(huì)造成電路接通不完全，對(duì)整個(gè)電路來(lái)說(shuō)，它表現(xiàn)為測(cè)量電阻大，測(cè)得的值比實(shí)際值要大，那么它的坐標(biāo)將會(huì)向后跳躍。與其相反的，如果是用力的重觸觸摸屏上的某一點(diǎn)時(shí)，坐標(biāo)會(huì)前移。由此可見(jiàn)輕觸或重觸對(duì)接觸電阻的測(cè)量值影響很大，接觸電阻和壓力成反比。

查閱過(guò)一些四線電阻式觸摸屏的技術(shù)手冊(cè)后發(fā)現(xiàn)：他們通常使用接觸電阻小于2kΩ 這個(gè)測(cè)試條件，來(lái)測(cè)試最小壓力這個(gè)參數(shù)。在正常力度的壓力下， 一般接觸電阻為2kΩ；如果壓力更小， 接觸電阻則會(huì)大于2kΩ。由此可見(jiàn)，實(shí)際測(cè)量結(jié)果與所施加的壓力存在動(dòng)態(tài)變化，如果加在同一點(diǎn)上的力量是變化的，那么測(cè)量出的坐標(biāo)點(diǎn)就是不確定的，所以這種測(cè)量方法仍然必須改進(jìn)。

在此，分解一次完整的觸摸過(guò)程：(1) 手指接觸到觸摸屏表面，(2)手指對(duì)觸摸屏逐步增加壓力，(3) 壓力保持，(4) 抬起手指，(5) 手指的壓力逐步減小，(6) 手指離開(kāi)觸摸屏，整個(gè)觸摸過(guò)程完成。分解過(guò)程之后可以發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)過(guò)程中，手指對(duì)屏幕的壓力并不是一個(gè)恒定不變的量。所以，細(xì)分整個(gè)過(guò)程，把不同時(shí)期得到的壓力和接觸電阻全部采樣，然后求取平均值，那么這個(gè)值將更加接近實(shí)際數(shù)據(jù)，這就是用求平均值的最根本原因。用求平均值的方法可以模擬整個(gè)觸摸過(guò)程，從而排除掉前期接觸、后期接觸或者中間接觸時(shí)壓力不穩(wěn)等情況。
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