電阻式觸摸屏多點觸摸技術(shù)的原理分析
(文章來源:顯示網(wǎng))
觸摸屏作為一種人機交互界面,已大量取代了以往的鍵盤、鼠標等人機溝通方式。電阻式觸摸屏以其低廉的價格,穩(wěn)定的性質(zhì)更成為主打選擇的觸摸屏之一。在日常應用中,經(jīng)常需要同時對多點進行操作。然而,觸摸屏的觸摸點之間會互相影響,而得出錯誤的觸摸點坐標。本文優(yōu)化了兩點觸摸的判斷算法,實現(xiàn)了多點觸控的正確識別和定位處理。經(jīng)試驗驗證表明可以實現(xiàn)圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等功能。
多點觸控,是指能同時正確識別和定位兩個或兩個以上的觸摸操作,能夠獨立判斷每個觸摸點的操作意義,并實現(xiàn)相應功能的技術(shù)。這是一種擺脫了傳統(tǒng)的輸入設備,簡單而方便的人機交互操作模式。多點觸控技術(shù)目前有兩種[1]:多點觸控手勢識別和多點觸控位置識別。
目前市面上出現(xiàn)較多的方式是多點觸控手勢識別。手指同時觸摸屏幕多點時,能夠識別每個手指移動的方向,能夠進行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作,但還不能夠判斷出每個手指的具體位置。但兩點觸摸甚至多點觸摸時,X、Y 軸上會產(chǎn)生多個最大值,此時系統(tǒng)無法判斷觸摸點的準確位置。通常把并不是真正觸摸的點叫做“鬼點”。
多點觸控位置識別才是真正意義上的多點觸控技術(shù),可以識別到觸摸點的具體位置,沒有“鬼點”的現(xiàn)象。這種觸控技術(shù)基于互電容檢測方式,通過行列交叉處耦合電容Cm 的變化判斷觸摸點。手指觸摸時行列之間的互電容減小,可以判斷觸摸點存在,并且準確判斷每一個觸摸點位置。
實現(xiàn)兩點觸摸,每個工作單元必須彼此獨立,并且觸摸點只能在同一個工作單元中。圖給出了電阻式觸摸屏實現(xiàn)多點觸摸的方法:在X1 電極上加上電壓,由Y1,Y2,Y3 電極讀取A、B、C 觸摸單元所檢測到的X 坐標;在以后的各個始終周期依次讀取X2,X3 的坐標。獲得所有觸摸單元的X 坐標后,再依次給Y 電極加上電壓,以獲得各個觸摸單元的Y 坐標,從而實現(xiàn)兩點觸摸。
當觸摸屏表面有觸摸點時,上層的ITO 導電層向下凹陷,發(fā)生形變,并接觸到下層的ITO,接觸點的兩層ITO 導電層之間存在一個電阻,當觸摸的壓力越大時,之間的電阻阻值就越小。通過計算相應阻值,可以得到觸摸位置,但是想要正確識別出兩點觸摸的位置,就必須先剔除非觸摸點。所謂非觸摸點,就是指沒有意愿的接觸點。這些觸摸點是隨機的,而且是非有效觸摸。比如,觸摸力度較輕時,觸摸屏ITO 導電層的電阻處在接通與未接通的臨界點,類似這樣的觸摸點就是非觸摸點。這在沒有意志支配的情況下產(chǎn)生的接觸點,對整個檢測沒有意義的,所以必須將它們剔除。
考慮到非觸摸點的隨機性,兩次測量的方法可將其剔除。若第一次測量的結(jié)果是有效值,但第二次測量的結(jié)果超出了整個觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍,是一個很大的值,則視其為無效值,該點即為非接觸點,必將其剔除。反之,如果第二次測量的結(jié)果在整個觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍內(nèi),則視其為有效值,是有效的觸摸點。
觸摸屏幕的壓力大小不同,ITO 導電層的電阻值也不同,也就是說輕觸或重觸觸摸屏,產(chǎn)生的電阻是不同的。控制芯片可以測試出接觸電阻的阻值大小,但是沒法分辨出是輕觸,還是重觸,這只會影響判斷觸摸點的準確性,從而會影響整個觸摸屏的可靠性。
在現(xiàn)階段的方案中, 接觸電阻和壓力成為影響觸點坐標準確性的重要因素。如果接觸電阻不大于方阻,不會影響坐標顯示的準確性;如果大于方阻,就會出現(xiàn)跳躍點。比如,輕觸觸摸屏上的某一點,會造成電路接通不完全,對整個電路來說,它表現(xiàn)為測量電阻大,測得的值比實際值要大,那么它的坐標將會向后跳躍。與其相反的,如果是用力的重觸觸摸屏上的某一點時,坐標會前移。由此可見輕觸或重觸對接觸電阻的測量值影響很大,接觸電阻和壓力成反比。
查閱過一些四線電阻式觸摸屏的技術(shù)手冊后發(fā)現(xiàn):他們通常使用接觸電阻小于2kΩ 這個測試條件,來測試最小壓力這個參數(shù)。在正常力度的壓力下, 一般接觸電阻為2kΩ;如果壓力更小, 接觸電阻則會大于2kΩ。由此可見,實際測量結(jié)果與所施加的壓力存在動態(tài)變化,如果加在同一點上的力量是變化的,那么測量出的坐標點就是不確定的,所以這種測量方法仍然必須改進。
在此,分解一次完整的觸摸過程:(1) 手指接觸到觸摸屏表面,(2)手指對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) 手指離開觸摸屏,整個觸摸過程完成。分解過程之后可以發(fā)現(xiàn),在這個過程中,手指對屏幕的壓力并不是一個恒定不變的量。所以,細分整個過程,把不同時期得到的壓力和接觸電阻全部采樣,然后求取平均值,那么這個值將更加接近實際數(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觸摸過程,從而排除掉前期接觸、后期接觸或者中間接觸時壓力不穩(wěn)等情況。
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