【2010年毕业设计论文】基于电阻触摸屏的原点定位及编程应用技术研究报告

2010年本科毕业设计（论文）PAGE71基于电阻触摸屏的原点定位及编程应用技术研究报告目录TOC\o"1-2"摘要 3第一章 前言 51.1课题的研究背景 51.2触摸屏技术的发展 7第二章触摸屏简介 102.1触摸屏的分类 102.2电阻屏的局限 22第三章电阻式触摸屏 233.1概况 233.2SAR结构 243.3触摸屏原理 253.4电阻触摸屏的结构及模拟量电阻屏的原理 263.5检测有无接触 333.6电阻式触摸屏的工作原理 343.7透明性能 363.8触摸屏的性能比较 383.9触摸屏常见问题 39第四章电阻式触摸屏的原点定位 424.1坐标定位与坐标变换 424.2坐标定位方法 43第五章触摸屏的应用设计 475.1设计界面的存在 475.2设计界面存在的方法论意义 485.3设计界面的分析 505.4设计界面的运用原则 525.5设计界面的应用方法 535.6如何选择HMI（人机界面）软件工具 54第六章触摸屏的校正及应用编程设计 576.1触摸屏的校正 576.2触摸屏应用的编程思路 616.3设计中的几个关键问题 65第七章结束语 67参考文献 68致谢 70摘要随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。本文介绍了在K5130数码一体机中利用触摸屏的人机界面的系统设计，提出了一种新的字库内容的数据组织方法及实现多文种显示切换的基本算法，可实现多个任意文种界面显示和切换，并对多文种显示程序软件设计流程作了简要描述。阐述了电阻技术触摸屏的编程应用设计，提出了五点法解决触摸屏坐标校正，详细阐述了触摸屏的坐标计算、校正、触摸区域划分、触摸精度的选择及触摸区域的判定用本文描述的方法可运用应用编程技术方便的实现触摸屏原点定位，并且也很易于扩展。并能推广到其他类似的设计中。最后，通过在K5130数码一体机设计的实际应用中，已得到验证，完全达到实用要求。关键词：触摸屏触摸屏的校正原点定位ABSTRACTWiththegrowingmulti-mediainformation,peoplemoreandmoreontouchscreen,becausethetouchscreennotonlyapplytoChina'snationalconditionsofmultimediainformation,andaruggedtouch-screen,thereactionspeed,space-saving,easyexchanges,andmanyotheradvantages.Useofsuchtechnology,aslongastheusersofourfingerslightlytouchedonthecomputerscreeniconsortextcouldbeachievedonthemainframeoperations,forpeopletointeractmorebluntly,thistechnologygreatlyfacilitatethosewhodonotunderstandcomputeroperationUsers.Makinguseofthesystemdesignofhuman-machineinterfacebasedonthetouchingscreenindigitalstencilduplicatorK5130,thispaperraisesakindofnewdataorganizationmethodandbasicalgorithmabouthowtorealizethecut-overamongmulti-languagesdisplaying,whichcanrealizethedisplayingandcut-overofanylanguageinterface,andconciselydescribesthedesignprocessofprogramsoftwareaboutmulti-languagedisplaying.Thispaperstatesprogramapplicationdesignoftouchingscreenbasedontheresistortechnique,raiseshowtousetosolvetheproblemoftouchingscreencorrection,andelaborateswithdetailsthecoordinatecalculationandcorrectionoftouchingscreen,thedivisionoftouchingarea,thechoosingtotouchingprecisionandthejudgmentoftouchingarea.Usingthemethoddescribedinthispapercanbeusedtofacilitatetheapplicationprogrammingtechnologytoachievetouchscreenoriginpositioning,andalsoveryeasytoexpand.Andcanbeextendedtoothersimilardesigns.Finally,inoneK5130DigitalDesigninthepracticalapplicationhasbeenproven,fullymeetpracticalrequirements.KEYWORDS:touchingscreenthecorrectionoftouchingscreenoriginpositioning前言1.1课题的研究背景

随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的而且又适用于中国多媒体信息查询国情的输入设备，触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。这种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要有公共信息的查询，如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外还可广泛应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等，将来，触摸屏还要走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透，信息查询都会以触摸屏——显示内容可触摸的形式出现。本文提供一些有关触摸屏的相关基础技术知识，希望这些内容能对广大用户有所用处。无论你是在商场购物，还是在银行存取款，触摸式的自动服务器为你提供了方便快捷的服务，这就是我们所说的触摸屏。可在几年前，这一新东西还非常少见，在业内也没有触摸行业的说法。经过多年来的发展，触摸屏的功能已从原先简单的查询导览发展成为集业务查询上网于为一体的触摸查询一体机，应用领域也从最初的邮电、商场到遍布各个行业众多领域。犹如PC从286、386发展到奔腾机一样，触摸屏经历了从低档向高档发展的历程。从红外屏、四线电阻屏到电容屏，现在又发展到声波触摸屏、五线电阻触摸屏，性能越来越可靠，技术越来越先进。而且随着各行业应用特点的不同，以前被忽视了的红外屏电容屏，经过工艺改造，重又获得了新生。LCD平板显示技术的发展使得红外屏的优势凸显出来，金融、证券等行业用户对此青睐有嘉。由于各种技术的触摸屏各具优缺点，而且设计的难度不同，各种屏的使用有了一定的时间先后。以国内应用来说，最先投入使用的是日本公司红外屏，其后是电阻屏、电容屏和声波屏。日本的MINATO公司改进红外屏的光干扰问题，将分辨率提高到977*737，国内生产的红外屏存在的问题是分辨率低，只有64*48。另外前面也提到了，LCD应用的扩大，LCD技术和红外屏技术结合，完全满足了红外屏对平面的要求，使得红外屏重获生机。电阻屏的缺点是透光率差，表面易损。早期台湾PONICS公司等的四线电阻屏易损问题经改进用镀膜来解决，但分辨率低，只有1024*768，使用范围受一定影响。美国ELO公司推出的五线电阻屏在材质上有了大改进，完全采用钢化玻璃为基体，摈弃了四线电阻屏的多层结构，使透光率大大提高，表层防暴性能也有所增强，分辨率达4096*4096，完全适合作IE浏览器等高清晰度的要求。电容屏考虑失真的问题，也采用镀膜技术，一定程度上克服了怕刮易损的缺点。声波屏的优点是明显的，但水滴灰尘的影响问题不解决，使用大受影响，改进的方法是加防尘条，或者在软件方面增加对污物的监控，准确识别出有效的操作和污物之间的区别。1.2触摸屏技术的发展目前国内在触摸技术发展方面主要是应用在整机技术上。1996年，太古公司推出了拥有自主产权的触摸查询一体机KIOSK，成为国内第一家、全球第13家KIOSK制造商。随后触摸产品厂商也纷纷推出了各自的触摸查询一体机，各自拥有造型工艺。技术的发展也包括应用软件技术的成熟。触摸查询离不开触摸查询软件，太古公司开发出国内第一个触摸浏览软件TouchWeb，这使得国内的触摸行业不再仅仅停留在搬箱子的角色上。而且随着应用软件方面的进步，相继推出了公共信息查询系统和金融、邮政、城市信息港摸信息终端KIOSK应用系统等，也使得触摸产品的应用范围从简单的查询扩大到集查询业务上网于一体，行业范围从公共事业、政府到事业单位、一般企业，甚至个人的掌上电脑，都是触摸产品的天地。综观IT信息产品的发展，离不开两个基本要素：市场容量和价格。价格降低会产生一定的量的提升，但如果没有实实在在的市场基础，产品的普及、技术和行业的发展都无从谈起。触摸产品由于早期给人的印象仅是信息的查询，对行业用户来说只是可有可无的形象工程，必然影响市场容量。目前各触摸厂商们都在改进其产品的功能，加大了业务系统的份量。譬如，银行的KIOSK一体机已经加入了微型打印机、读卡器等设备，功能上吸收了银行的补登存折、转帐等业务，使得系统不在仅仅停留于业务介绍和形象宣传。这一改动显然是有效的，银行系统对这类一体机需求旺盛，连专注于银行业务设备的南天公司都开发出了类似的一体机产品。目前一体机已出现自助售票系统，应用到铁路公路的售票业务，这一进展是否预示着一体机会走上ATM机或者自动售卖机的路子还不明确。由于触摸产品对开放式环境的适应性，商业系统对销售网络及形象宣传的考虑，ATM和自动售卖机暂时无法替代KIOSK一体机，不过业务型的一体机确定无疑是一种方向。在价格方面的进步主要来自于触摸屏技术和触摸软件的发展。由于目前各类屏各具优缺点，应用范围、应用规模俱受制约，用户可能只考虑使用的方便及寿命，生产商们却必须不断推陈出新，将更高性能更低价格的产品供应给用户。新的技术产生需要大量的积累，改造原有技术是目前的主流。就象红外屏的新生一样，声波屏的改进已经有了一个可喜景象，由于声波屏能产生对压力的感受，无形中增加了控制手段，对屏功能的扩展十分有利，应用范围因此大大拓展。成熟的软件会使用户享受到两种优点：功能完善和低廉价格。随着产品在各行业应用市场的推进，对行业应用的理解不断强化，系统将越来越合体，而价格由于投入的递减将下降。触摸行业标准的制订不容忽视，这将有利于规模发展和合理竞争，对价格的优化极有帮助。而各行业用户也需在目前条件下，缩减不必要的特殊要求，降低生产商的研发成本，加强在软件应用体系上的投入力度，使硬件产品化和规模化程度提高，应用系统水平提升，真正达到方便所有人，也方便行业用户的目标。

第二章触摸屏简介触摸屏是一套透明的绝对寻址系统。它有两个明显特点：（1）触摸屏是透明的的定位和输入设备，而数字化仪、写字板、电梯开关等，虽然也都是轻触式操作方式，但它们都不是触摸屏。（2）触摸屏是一个以屏幕中心为原点的绝对坐标系，手指摸到哪儿就是哪儿，不需要第二个动作。相比之下，鼠标则是一个相对的定位系统，当我们需要光标移动到某个地方时，首先要知道现在在何处，然后往那个方向走。2.1触摸屏的分类按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，触摸屏分为四种类型：电阻式、电容感应式、红外线式和表面声波式。其中，电阻式触摸屏的历史最早，使用最多，而且其工作原理也极其简单。在电阻式触摸屏的表面保护涂层和基层之间有两层透明导电层ITO（ITO：氧化铟，弱导电体），分别对应X、Y轴，它们之间用细微透明的绝缘颗粒绝缘，触摸产生的压力会使两导电层接通，按压不同的点时，该点到输出端的电阻值也不同，因此会输出与该点位置相对应的电压信号（模拟量）,经A/D转换后即可获取X、Y的坐标值。·电阻技术触摸屏电阻触摸屏的屏体部分是一块贴在显示器表面的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层（ITO，氧化铟），上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层ITO，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指接触屏幕，两层ITO导电层出现一个接触点，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比，即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是电阻技术触摸屏共同的最基本原理。电阻屏根据引出线数多少，分为四线、五线等多线电阻触摸屏。五线电阻触摸屏的A面是导电玻璃而不是导电涂覆层，导电玻璃的工艺使其的寿命得到极大的提高，并且可以提高透光率。电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。电阻式触摸屏的ITO涂层比较薄且容易脆断，涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度，ITO外虽多加了一层薄塑料保护层，但依然容易被锐利物件所破坏；且由于经常被触动，表层ITO使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，如其中一点的外层ITO受破坏而断裂，便失去作为导电体的作用，触摸屏的寿命并不长久。但电阻式触摸屏不受尘埃、水、污物影响。这种触摸屏利用压力感应进行控制。它用两层高透明的导电层组成触摸屏，两层之间距离仅为2.5微米。当手指按在触摸屏上时，该处两层导电层接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。这种触摸屏能在恶劣环境下工作，但手感和透光性较差，适合配带手套和不能用手直接触控的场合。电阻类触摸屏的关键在于材料科技，常用的透明导电涂层材料有：A、ITO，氧化铟，弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（1埃是1米的一百亿分之一）以下时会突然变得透明，透光率为80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80％。ITO是所有电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料，实际上电阻和电容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。B、镍金涂层，五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命，但是工艺成本较为高昂。镍金导电层虽然延展性好，但是只能作透明导体，不适合作为电阻触摸屏的工作面，因为它导电率高，而且金属不易做到厚度非常均匀，不宜作电压分布层，只能作为探层。·电容技术触摸屏我们都知道人体可以导电，电容式触摸屏正是利用了这个原理。是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。也就是说，当你使用它的时候，你自己就成了电容式触摸屏的一个元件。电容屏的导电层上往往覆盖有一层矽土玻璃，具有较强的抗剐蹭性。由于两个导体距离较近时即可导电，不一定需要直接接触，所以当人体或其他导体靠近它时容易产生误操作。比如用触摸屏手机打电话时，你的脸如果碰到屏幕，就可能不小心挂断电话。正是因为考虑到这个因素，苹果的iPhone能够侦测人体面部特征，在打电话时自动锁定屏幕。电容式触摸屏的另一缺点是，假如你戴着手套，就没办法使用它了。这一点，用过LG的“巧克力”手机的人应该深有体会。电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。例如：开机后显示器温度上升回造成漂移：用户触摸屏幕的同时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移；电容触摸屏附近较大的物体搬移后回漂移，你触摸时如果有人围过来观看也会引起漂移；电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足，环境电势面（包括用户的身体）虽然与电容触摸屏离得较远，却比手指头面积大的多，他们直接影响了触摸位置的测定。此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且，4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。·红外线式触摸屏采用红外线发射和阻断原理。触摸屏包含一组高精度、抗干扰红外发射管和一组红外接收管，交叉安装在两个相对的方向，形成一个不可见的红外线光栅。内嵌在控制电路中能控制,系统持续地对二极管发出脉冲形成红外线偏震光束格栅。当触摸物体如手指等进入光栅时，便阻断了光束。智能控制系统便会侦察到光的损失变化，并传输信号给控制系统，以确认X轴和Y轴坐标值。红外式触摸屏是利用红外线矩阵来检测并定位用户的触摸，其屏幕本身并没有什么特别，只是在屏幕四周排满了红外线发射管和接收管。当手指挡住某个点上的横竖两条红外线时，处理器就能计算出触摸点的坐标。和电阻式触摸屏一样，红外屏也可以用任何固体操作，而且可以充分加固屏幕表面，适应各种恶劣环境，价格也很便宜。一些有特殊安全需求的用户，譬如银行，大可采用防暴玻璃作为屏幕表面，就不怕某些犯罪分子用板砖、铁棍破坏ATM机了。红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。早期观念上，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题，第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进，但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是，了解触摸屏技术的人都知道，红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。红外线触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率，必将替代其它技术产品而成为触摸屏市场主流。过去的红外触摸屏的分辨率由框架中的红外对管数目决定，因此分辨率较低，市场上主要国内产品为32x32、40x32，另外还有说红外屏对光照环境因素比较敏感，在光照变化较大时会误判甚至死机。这些正是国外非红外触摸屏的国内代理商销售宣传的红外屏的弱点。而最新的技术第五代红外屏的分辨率取决于红外对管数目、扫描频率以及差值算法，分辨率已经达到了1000X720，至于说红外屏在光照条件下不稳定，从第二代红外触摸屏开始，就已经较好的克服了抗光干扰这个弱点。第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品，它实现了1000*720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别，可长时间在各种恶劣环境下任意使用。并且可针对用户定制扩充功能，如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。因为红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，所以适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。不过，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用过程中架框四周的红外线发射管及接收管很容易损坏。

原来媒体宣传的红外触摸屏另外一个主要缺点是抗暴性差，其实红外屏完全可以选用任何客户认为满意的防暴玻璃而不会增加太多的成本和影响使用性能，这是其他的触摸屏所无法效仿的。·声波触摸屏声波式触摸屏的全称是“表面声波式触摸屏”，所谓“表面声波”，是超声波的一种，是可以在玻璃或金属等刚性材料表面浅层传播的机械能量波，具有尖锐的频率特性，稳定并易于分析。声波式触摸屏的屏幕表面可以是平面、球面甚至柱面，安装在屏幕四角的超声波发射器和接收器的工作原理类似于红外式触摸屏，只是发出的是超声波而不是红外线。声波式触摸屏具有较好的灵敏度和高分辨率，不受温度和湿度影响，使用寿命很长。但技术难点在于，屏幕上如果沾有灰尘或液体，就会吸收一部分声波信号，还会阻塞触摸屏表面的导波槽，造成故障。使用声波屏的用户必须严格注意环境卫生，经常擦拭以保持屏幕光洁。影响声波式触摸屏推广应用的因素还包括价格高昂、体积大、不易集成在显示器内部等。1表面声波表面声波，超声波的一种，在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性，近年来在无损探伤、造影和退波器方向上应用发展很快，表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测技术等技术都已经相当成熟。表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长（5000万次无故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，最适合公共场所使用。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。2表面声波触摸屏工作原理以右下角的X-轴发射换能器为例：发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号，不难看出，接收信号集合了所有在X轴方向历经长短不同路径回归的声波能量，它们在Y轴走过的路程是相同的，但在X轴上，最远的比最近的多走了两倍X轴最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置，也就是X轴坐标。发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标。之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标。除了一般触摸屏都能响应的X、Y坐标外，表面声波触摸屏还响应第三轴Z轴坐标，也就是能感知用户触摸压力大小值。其原理是由接收信号衰减处的衰减量计算得到。三轴一旦确定，控制器就把它们传给主机。3表面声波触摸屏特点清晰度较高，透光率好。高度耐久，抗刮伤性良好(相对于电阻、电容等有表面度膜)。反应灵敏。不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长（维护良好情况下5000万次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，目前在公共场所使用较多。表面声波屏需要经常维护，因为灰尘，油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁，并定期作一次全面彻底擦除。各种触摸屏的技术特性见下表2-1。表2-1各种触摸屏的技术特性

电阻式触摸屏电容式触摸屏红外线式触摸屏表面声波式触摸屏透光率85%85%100%92%分辨率4096*40961024*1024977*9374096*4096感应轴X.YX.YX.YX.Y.Z飘移无有无无耐磨损性好好很好很好响应速度<10ms<3ms<20ms<10ms干扰性无电磁感应光扰无污物影响无较小无小稳定性好差高一般2.2电阻屏的局限不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，它可以用任何物体来触摸,可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过,在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系,而对四线电阻触摸屏来说是致命的。

第三章电阻式触摸屏3.1概况这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层（ITO或镍金）、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏共同的最基本的原理。

过去，为了将电阻式触摸屏上的触摸点坐标读入微控制器，需要使用一个专用的触摸屏控制器芯片，或者利用一个复杂的外部开关网络来连接微控制器的片上模数转换器(ADC)。夏普公司的LH75400/01/10/11系列和\o"电阻式触摸屏中模数转换器的应用"LH7A404等微控制器都带有一个内含触摸屏偏置电路的片上ADC，该ADC采用了一种逐次逼近寄存器(SAR)类型的转换器。采用这些控制器可以实现在触摸屏传感器和微控制器之间进行直接接口，无需CPU介入的情况下控制所有的触摸屏偏置电压，并记录全部测量结果。下面将详细介绍四线、五线、七线和八线触摸屏的结构和实现原理，3.2SAR结构SAR的实现方法很多，但它的基本结构很简单。该结构将模拟输入电压(VIN)保存在一个跟踪/保持器中，N位寄存器被设置为中间值(即100...0，其中最高位被设置为1)，以执行二进制查找算法。因此，数模转换器(DAC)的输出(VDAC)为VREF的二分之一，这里VREF为ADC的参考电压。之后，再执行一个比较操作，以决定VIN小于还是大于VDAC：

1如果VIN小于VDAC，比较器输出逻辑低，N位寄存器的最高位清0。

2如果VIN大于VDAC，比较器输出逻辑高(或1)，N位寄存器的最高位保持为1。其后，SAR的控制逻辑移动到下一位，将该位强制置为高，再执行下一次比较。SAR控制逻辑将重复上述顺序操作，直到最后一位。当转换完成时，寄存器中就得到了一个N位数据字。图3.1显示了一个4位转换过程的例子，图中Y轴和粗线表示DAC的输出电压。在本例中：1第一次比较显示VIN小于VDAC，因此位[3]被置0。随后DAC被设置为0b0100并执行第二次比较。

2在第二次比较中，VIN大于VDAC，因此位[2]保持为1。随后，DAC被设置为0b0110并执行第三次比较。

3在第三次比较中，位[1]被置0。DAC随后被设置为0b0101，并执行最后一次比较。

4在最后一次比较中，由于VIN大于VDAC，位[0]保持为1。图3.14位转换过程3.3触摸屏原理触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时，顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。3.4电阻触摸屏的结构及模拟量电阻屏的原理电阻触摸屏的两层ITOI作面必须是完整的，在每个工作面的两条边线上各涂一条银胶，一端加5V电压，一端加0V，就能在工作面的一个方向上形成均匀连续的平行电压分布。在侦测到有触摸后，立刻A／D转换测量接触点的模拟量电压值，根据它示IJ5V陶比例公式就能计算出触摸点在这个方向上的位置。在此有必要提一下两种透明的导电涂层村抖:①ITO,氧化钢,弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（埃＝10米）以下时会突然变得透明，透光事为80%，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80%。但有遗憾是ITO在这个厚度下非常脆,容易折断产生裂纹。ITO是所有电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料,实际上电阻和1容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。②镍金涂层,五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性极好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命，但是成本较为高昂，镍金导电层虽然延展性好，但是只能作透明导体，不适合作为电阻触摸屏的工作面，因为它导电性太好，不直作精密电阻测量，而且金属不易做到厚度非常均匀。·四线电阻屏第一代四绣碴肋沏啪两层ITOI作面工作时都加上5V到0V的均匀电压分布场：一个工作面加竖直方向的,一个工作面加水平方向的。引线至控制8总共需要四根电缆。因为四线电阻触摸屏靠外的那层塑胶及ITO涂层被经常触动，一段时间后外层薄薄的ITo涂层就会有了细小的裂纹，显然，导电工作面一旦有了裂纹，电流就会绕之而过，工作而上的电压场分布也就不可能再均匀，这样，在裂纹附近触摸屏漂移严重，裂纹增多后，触摸屏有些区域可能就再也触摸不到了。四线电阻触摸屏的基层大多数是有机玻璃，不仅存在透光率低、风化、老化的问题，并且存在安装风险，这是因为有机玻璃刚性差，安装时不能捏边上的银胶,以免薄薄的ITO和相对厚实的银胶脱裂，不能用力压或拉触摸屏,以免神断ITO层。有些四线电阻触摸屏安装后显得不太平整就是因为这个原因。透明隔离点透明隔离点手指触摸点位置防刮塑料层外层ITO内层玻璃0V图3.2触摸时的状态ITO是无机物，有机玻璃是有机物，有机物和无机物是不能良好结合的，时间一长就容易剥落。如果能够生产出曲面的玻璃板，玻璃是无机物，能和ITO非常好的结合为导电玻璃，那电阻触摸屏的寿命不是能够大大延长吗？四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线，见图3.2。为了在X轴方向进行测量，将左侧总线偏置为0V，右侧总线偏置为VREF。将顶部或底部总线连接到ADC，当顶层和底层相接触时即可作一次测量。为了在Y轴方向进行测量，将顶部总线偏置为VREF，底部总线偏置为0V。将ADC输入端接左侧总线或右侧总线，当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。图3.3显示了四线触摸屏在两层相接触时的简化模型。对于四线触摸屏，最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输入端，并将设置为0V的总线接ADC的负参考输入端。X层X-X+Y层Y-X层X-X+Y层Y-Y+Y-Y+Y层X层X+X-图3.3四线触摸屏的简化模型在触摸屏不处于触摸状态时MCU使V1、V3、V4截止,V2导通（MCU控制口PE2为“1”）;一旦出现触摸动作,触摸屏经由V5产生一个中断信号（PE5）,MCU立即使V3导通,在Y方向上形成四线/触摸屏控制电流回路,启动MCUA/D转换—ADC1通道,由X+即可读出Y轴的坐标值;同样MCU关闭V2、V3,打开V1、V4,启动MCUA/D转换—ADC0通道由Y+即可读出X轴的坐标值;为了减少二极管漏电流对X、Y轴坐标采样的影响,当单片机接收到中断信号进入中断服务程序后,先置PE6=0得到X、Y坐标,然后置PE6=1,从中断服务程序返回。这样,在进行X、Y轴的坐标测量时,二极管截止,此时二极管漏电流的影响可以被忽略。

定时查询时,无论是否有触摸输入,每20ms就需要中断一次,需要占用CPU较多的时间,为了提高CPU的利用率,可以采用中断方式,当有触摸信号时才产生中断请求。

触摸屏四线/触摸屏控制与内置A/D的单片机接口设计简单,成本低,但触摸屏输入只能完成一些要求简单的输入控制操作,如菜单式选择、按钮式选择等。若要求进行诸如汉字手写输入等要求线性、精度等较高的触摸屏输入,就需要采用专用的A/D接口。

为了防止高能量脉冲信号通过触摸屏耦合进入A/D转换器,从而造成芯片损坏或性能下降,在实际应用中,还需要在触摸屏的X+、Y+输出引线四线/触摸屏控制与A/D输入通道之间加入钳位二极管和滤波电容,也可以在输入线上穿入铁氧体磁环对A/D进行保护,如图3.4所示,这样脉冲信号在进入A/D转换器之前先被滤除,防止了脉冲信号的振幅超过电源电压而损坏器件,保护A/D不受损坏。触摸屏输入A/D触摸屏输入A/D图3.4对A/D的输入保护措施·五线电阻屏第二代五线电阻技术触摸屏的基层使用的就是这种导电玻璃,不仅如此，五线电阻技术把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上,我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时加在同一工作面上，而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体,有触摸后靠既检测内层ITO接触点电压又检测导通电流的方法测得触摸点的位置。五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线，外层只作导体仅仅一条,至控制器总共需要5根电缆。因为五线电阻屏的外层镍金导电层不仅延展性好，而且只作导体,只要它不断成两半，就仍能继续完成作为导体的使命，而身负重任的内层1TO直接与基层玻璃结合为一体成为导电玻璃，导电玻璃自然没有了有机玻璃作基层的种种弊端，因此，五线电阻屏的使用寿命和透光率与四线电阻屏相比有了一个飞跃：五线电阻屏的触摸寿命是3千5百万次，四线电阻屏则是小于1百万次，且五线电阻触摸屏没有安装风险，同时五线电阻屏的ITO层能做得更薄，因此透光率和清晰度更高，几乎没有色彩失真。五线触摸屏使用了一个阻性层和一个导电层。导电层有一个触点，通常在其一侧的边缘。阻性层的四个角上各有一个触点。为了在X轴方向进行测量，将左上角和左下角偏置到VREF，右上角和右下角接地。由于左、右角为同一电压，其效果与连接左右侧的总线差不多，类似于四线触摸屏中采用的方法。为了沿Y轴方向进行测量，将左上角和右上角偏置为VREF，左下角和右下角偏置为0V。由于上、下角分别为同一电压，其效果与连接顶部和底部边缘的总线大致相同，类似于在四线触摸屏中采用的方法。这种测量算法的优点在于它使左上角和右下角的电压保持不变；但如果采用栅格坐标，X轴和Y轴需要反向。对于五线触摸屏，最佳的连接方法是将左上角(偏置为VREF)接ADC的正参考输入端，将左下角(偏置为0V)接ADC的负参考输入端。不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘、水汽和油污，它可以用任何物体来触摸,可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过,在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系,而对四线电阻触摸屏来说是致命的。·七线触摸屏七线触摸屏的实现方法除了在左上角和右下角各增加一根线之外，与五线触摸屏相同。执行屏幕测量时，将左上角的一根线连到VREF，另一根线接SARADC的正参考端。同时，右下角的一根线接0V，另一根线连接SARADC的负参考端。导电层仍用来测量分压器的电压。·八线触摸屏除了在每条总线上各增加一根线之外，八线触摸屏的实现方法与四线触摸屏相同。对于VREF总线，将一根线用来连接VREF，另一根线作为SARADC的数模转换器的正参考输入。对于0V总线，将一根线用来连接0V，另一根线作为SARADC的数模转换器的负参考输入。未偏置层上的四根线中，任何一根都可用来测量分压器的电压。3.5检测有无接触所有的触摸屏都能检测到是否有触摸发生，其方法是用一个弱上拉电阻将其中一层上拉，而用一个强下拉电阻来将另一层下拉。如果上拉层的测量电压大于某个逻辑阈值，就表明没有触摸，反之则有触摸。这种方法存在的问题在于触摸屏是一个巨大的电容器，此外还可能需要增加触摸屏引线的电容，以便滤除LCD引入的噪声。弱上拉电阻与大电容器相连会使上升时间变长，可能导致检测到虚假的触摸。四线和八线触摸屏可以测量出接触电阻，即图5中的RTOUCH。RTOUCH与触摸压力近似成正比。要测量触摸压力，需要知道触摸屏中一层或两层的电阻。图6中的公式给出了计算方法。需要注意的是，如果Z1的测量值接近或等于0(在测量过程中当触摸点靠近接地的X总线时)，计算将出现一些问题，通过采用弱上拉方法可以有效改善这个问题。3.6电阻式触摸屏的工作原理·电阻式触摸屏结构典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成，如图3.5所示,这一个电阻式触摸屏的横截面，两层透明的电阻性导体层(玻璃)、两层导体之间的隔离层(隔离玻璃珠)、以及电阻性涂层。电阻性导体层必须选用阻性材料，如铟锡氧化物(ITO)涂在衬底上构成，上层衬底用塑料，下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体材料，如聚脂薄膜。电极选用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成，其导电性能大约为ITO的1000倍。图3.5电阻式触摸屏横截面·电阻式触摸屏原理电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时，顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。如图3.6所示，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻(R1)连接正参考电压(VREF)，下面的电阻(R2)接地。两个电阻连接点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值成正比。为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置：将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。图3.6分压示意图3.7透明性能触摸屏是由多层的复合薄膜构成，透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果。衡量触摸屏透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量，还应该包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。[1]绝对坐标系统我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同的，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就是触摸屏最怕的问题：所谓的漂移问题。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现的并不是很严重。

[2]定位与检测检测与定位各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。各类触摸屏的技术特性如表3-1所示。表3-1各种触摸屏的技术特性类别红外电容四线电阻五线电阻表面声波清晰度一般一般较好很好分辨率100*1004096*40964096*40964096*40964096*4096反光率较严重有较少很少透光率85%60%左右75%92%（极限）漂移有材质塑料框架或透光外壳多层玻璃或塑料复合膜多层玻璃或塑料复合膜多层玻璃或塑料复合膜纯玻璃防刮擦一般主要缺陷较好，怕锐器非常好反应速度50-300ms15-24ms10-20ms10ms10ms寿命太多传感器损坏概率大2千万次5百万次以上3千5百万次＞5千万次3.8触摸屏的性能比较电阻式触摸屏工作在与外界完全隔离的环境中，它不怕灰尘、水气和油污，可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域使用。缺点是由于复合薄膜的外层采用塑料，太用力或使用锐器触摸可能划伤触摸屏。电容式触摸屏的分辨率很高，透光率也不错，可以很好地满足各方面的要求，在公共场所常见的就是这种触摸屏。不过，电容式触摸屏把人体当作电容器的一个电极使用，当有导体靠近并与夹层ITO工作面之间耦合出足够大的电容时，流走的电流就会引起电容式触摸屏的误动作；另外，戴着手套或手持绝缘物体触摸时会没有反应，这是因为增加了绝缘的介质。红外线触摸屏是靠测定红外线的通断来确定触摸位置的，与触摸屏所选用的透明挡板的材料无关(有一些根本就没有使用任何挡板)。因此，选用透光性能好的挡板,并加以抗反光处理，可以得到很好的视觉效果。但是，受到红外线发射管体积的限制，不可能发射高密度的红外线，所以这种触摸屏的分辨率不高。另外，由于红外线触摸屏依靠红外感应来工作，外界光线变化，如阳光或室内灯等均会影响其准确度。表面声波技术非常稳定，而且表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，所以其精度非常高。表面声波触摸屏还具有第三轴(z轴)，也就是压力轴—通过计算接收信号衰减处的衰减量可得到用户触摸屏幕的力量大小，最多可分为256级力度。力量越大，接收信号波形上的衰减缺口也就越宽越深，在所有的触摸屏中，只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的性能。3.9触摸屏常见问题由于触摸屏大多数放置在公共场所或大厅中，供各位普通用户使用，而这些用户使用水平可能差别很大，这就很难保证触摸屏在使用过程中不会出现问题，在这里，笔者就把一些常见问题介绍一下：[1]与硬件相关的问题触摸屏一般用串口进行信号的传输，从PS/2端口取信号，而TPS屏幕是从主机电源直接取电。如果指示灯不亮，说明没有取到信号，控制盒上的PS/2线可能坏了。如果灯亮着，但依旧不闪，说明控制盒坏了，因此我们必须更换控制盒。如果更换控制盒还是不行，有可能是屏幕被压得太紧，需要将四周的螺丝稍微松一下，因为触摸屏是由特殊材料组成，它本身不太容易损坏。如果串口是坏的或被禁用，将导致驱动程序无法安装，因为安装驱动时，会自动寻找串口。即使能够安装，也会出现鼠标不动或无法定位。最好不要用串口鼠标来判断串口的好坏，可能串口9根针对它们来说各自用的方式不一样。如果屏幕被压着，或者地线没有接好，会导致无法定位。如果出现有些区域无法点击或反应迟缓，有可能是灰尘影响，需拆开外壳来除去灰尘。[2]与软件相关的问题软件问题主要是指驱动程序的安装，一台主机上不要安装两种或两种以上的触摸屏驱动程序，否则将导致无法使用。[3]其他相关问题更换显示分辨率、调整屏幕大小和第一次安装时都有会出现单击不准或漂移，需启动应用程序中自带的定位程序重新定位，定位尽量用比较细的笔或指尖进行定位，这样比较准。应用程序中还包括调出鼠标右键、设置拖、拉式以及触摸屏硬件信息等。

第四章电阻式触摸屏的原点定位4.1坐标定位与坐标变换触摸屏常和LCD屏叠加，配套使用。触摸屏的坐标原点、标度和LCD的坐标原点、标度不一样，且电阻式触摸屏的坐标原点通常不在有效点触区内。因此必须进行坐标变换。·触摸屏原点电阻式触摸屏是通过电压的变化范围来判定按下触摸屏的位置，所以其原点就是触摸屏X电阻面和Y电阻面接通产生最小电压处。随着电阻的增大，A/D转换所产生数值不断增加，形成坐标范围。·确定触摸原点方法触摸原点的确定有很多种方法，比如常用的对角定位法、四点定位法、实验室法等。1.对角定位法系统先对触摸屏的对角坐标进行采样，根据数值确定坐标范围，可采样一条对角线或两条对角线的顶点坐标。这种方法简单易用，但是需要多次采样操作并进行比较，以取得定位的准确性。2.四点定位法同对角定位法一样，需要进行数据采样，只是需要采样四个顶点坐标以确定有效坐标范围，程序根据四个采样值的大小关系进行坐标定位。这种方法的定位比对角定位法可靠，所以被现在许多带触摸屏的设备终端使用。3.实验室法触摸屏的坐标原点、坐标范围由生产厂家在出厂前根据硬件定义好。定位方法是按照触摸屏和硬件电路的系统参数，对批量硬件进行最优处理定义取得。这种方法适用于触摸屏构成的电路系统有较好的电气特性，且不同产品有较大相似性的场合。这里以240*320LCD为例，X1是LCD的起点；X2是LCD的终点。xk是触针按下的K点的X位置。要转换成LCD像素点阵的位置，LCDKx则用下述公式计算：[x1，x2]在下面的例子中，有效取值区间是[90，1022]。[y1，y2]在下面的例子中，有效取值区间是[72，1022](严格说，开机后要运行校准程序，应当在LCD上显示两个坐标校准点，通过触笔点触校准点，完成位置的校准)。(4-1)4.2坐标定位方法常用的坐标定位方法有，最值法，四点定位法，以及矩阵校准法。矩阵校准法对位精度最高，但也最为复杂，一般不常用。这里重点分析最值法和四点定位法。·最值法触点坐标公式为：

(4-2)

式中，X和Y分别为触点在X工作面和Y工作面上产生的电压的数字量的测量值，可通过采样得到；（X﹐Y）反映了触点在触摸屏上的坐标。Xmin、Ymin、Xmax和Ymax分别为触摸屏上最小和最大坐标点在X工作面和Y工作面上产生的电压的数字量的实际测量值，它们是常量，可通过测量得到；（Xmin﹐Ymin）和（Xmax﹐Ymax）反映了触摸屏上最小、最大坐标点的坐标；W和H分别是LCD显示屏X轴和Y轴上的象素点总数；（，）为触点映射到LCD显示屏上的像素点坐标。

最值法算法实现比较简单，不过定位精度有所欠缺，只适合用于触摸屏与LCD尺寸相差不大，并对精度要求不高的场合。·四点定位法如图4.1所示，ABCD为触摸屏对应LCD四个顶点的坐标点，分别触击这四点，得到四组坐标值：(，)、(，)、(，)、(，)。计算出触摸屏中心点坐标为(，)为 (4-3)设:，最终可得触点坐标公式：

(4-4)

式中，X和Y分别为触点在X工作面和Y工作面上产生的电压的数字量的测量值，可通过采样得到；（X﹐Y）反映了触点在触摸屏上的坐标。W和H分别是LCD显示屏X轴和Y轴上的象素点总数；（，）为触点映射到LCD显示屏上的像素点坐标。+AB++CD++AB++CD+图4.1触摸屏与LCD重叠放置的四点定位图四点定位法，在触摸屏中心点坐标的定位上优于最值法，所得到的触点坐标更为精确。在一些手写识别领域应用较多。

第五章触摸屏的应用设计5.1设计界面的存在美国学者赫伯特．A．西蒙提出：设计是人工物的内部环境(人工物自身的物质和组织)和外部环境(人工物的工作或使用环境)的接合。所以设计是把握人工物内部环境与外部环境接合的学科，这种接合是围绕人来进行的。"人"是设计界面的一个方面，是认识的主体和设计服务的对象，而作为对象的"物"则是设计界面的另一个方面。它是包含着对象实体、环境及信息的综合体，就如我们看见一件产品、一栋建筑，它带给人的不仅有使用的功能、材料的质地，也包含着对传统思考、文化理喻、科学观念等的认知。"任何一件作品的内容，都必须超出作品中所包含的那些个别物体的表象。"分析"物"也就分析了设计界面存在的多样性。为了便于认识和分析设计界面，可将设计界面分类为：1功能性设计界面接受物的功能信息，操纵与控制物，同时也包括与生产的接口，即材料运用、科学技术的应用等等。这一界面反映着设计与人造物的协调作用。2情感性设计界面即物要传递感受给人，取得与人的感情共鸣。这种感受的信息传达存在着确定性与不确定性的统一。情感把握在于深入目标对象的使用者的感情，而不是个人的情感抒发。设计?quot;投入热情，不投入感情"，避免个人的任何主观臆断与个性的自由发挥。这-界面反映着设计与人的关系。3环境性设计界面外部环境因素对人的信息传递。任何一件或一个产品或平面视觉传达作品或室内外环境作品都不能脱离环境而存在，环境的物理条件与精神氛围是不可忽缺的界面因素。应该说，设计界面是以功能性界面为基础，以环境性界面为前提，以情感性界面为重心而构成的，它们之间形成有机和系统的联系。5.2设计界面存在的方法论意义当机械大工业发展起来的时候，如何有效操纵和控制产品或机械的问题导致了人机工程学。二战后，随着体力的简单劳动转向脑力的复杂劳动，人体工学也进一步地扩大到人的思维能力的设计方面，"使设计能够支持、解放、扩展人的脑力劳动"。在目前的知识经济时代，在满足了物质需求的情况下，人们追求自身个性的发展和情感诉求，设计必须要着重对人的情感需求进行考虑。设计因素复杂化导致设计评价标准困难化。一个个性化的设计作品能否被消费者所认同?新产品开发能不能被市场所接受?在目前，我国大部分企业实力还并不强大，设计开发失利承受力还不很强的情况下，如何系统地、有根据地认识、评价设计，使其符合市场，就需要对设计因素再认识。利用界面分析法，正是使设计因素条理化，避免将人作为"生物人"的片面和走出笼统地说"设计＝科学十艺术"的简单误区。现代的人机工程学和消费心理学为设计提供了科学的依据，它们的成功就在于实验、调查和数理表述，是较为可系的。同样对设计艺术而言，进行设计界面的分析，也要有生理学、心理学、文化学、生物学、技术学学科基础。从理论上来说，它要直接建立在信息论和控制论的基础之上。相对于机械、电子设计和人机设计，以往人机界面设计把握了技术科学的认识和手段，忽视了人文科学观念与思想。它的界面设计只能存在于局部的思考范围内，只成为一个设计的阶段。有人以功能论来评判设计。"功能决定形态"曾是20世纪上半叶的设计格言，它的提法是片面的。这是因为：第一，功能不是单一的，它包括使用功能、审美功能、社会功能、环境功能等。"过分追求单一的功能会导致将许多重要内容(装饰性、民族性、中间性)被排斥掉"。而且"有些内容并不是’功能’的概念所能包括了的，更何况物质和精神的内容也并不是时时处处等质等量的融洽在一个统一体中，随产品的不同、时期的不同，它们各自的主次地位也随之变化"。在现今信息技术高度发展的时代，情感因素越来越成为设计的主要方面。物质意义上的功能在保持其基础地位的情况下，却日益不能代表情感诉求的表述；第二，按"形态服从功能"而设计的产品，对于不熟悉它的使用者来说是难以理解的，产品要为人们所理解，必须要借助公认的信码，即符号系统；第三，满足同一功能的产品形态本来就不是唯一的，象汽车等成熟的产品，年度换型计划等措施成为商品经济中日益不可避免的现象。社会经济发展到一定程度，才能出现设计的专业需求，而这时人们的基本物质需求已能满足，简单地以物质性功能来决定设计是不恰当的。相反，设计界面体现了人一物交流信息的本质，也是设计艺术的内涵，它包括了设计的方方面面，明确了设计的目标与程序。5.3设计界面的分析按照设计界面的三类划分，有助于考察设计界面的多种因素。当然，应该说设计界面的划分是不可能完全绝对的，三类界面之间有涵义上也可能交互与重叠，如宗教文化是一种环境性因素，但它带给信仰者的往往更多的却是宗教的情感因素。在这里环境性和情感性是不好区分的，但这并不妨碍不同分类之间所存在的实质性的差异。1功能性界面对功能性界面来说，它实现的是使用性内容，任何’件产品或内外环境或平面视觉传达作品，其存在的价值首要的是在于使用性，由使用性牵涉到多种功能因素的分析及实现功能的技术方法与材料运用。在这一方面，分析思维作为一种理性思维而存在。如果作为一种处理方式来设计产品，则这种产品会使多种特征性(如民族性、纯粹性)因素中性化，如果去除产品商标，就很难认出是哪国的或哪个公司的产品。当然，这方面也说明了产品中存在着共同性因素，它使全人类能做出同样的反应。人的感觉和判断能力有着国际性的、客观性的特征。功能性界面设计要建立在符号学的基础上。国际符号学会对符号学所下定义是：符号是关于信号标志系统(即通过某种渠道传递信息的系统)的理论，它研究自然符号系统和人造符号系统的特征。广义的说，能够代表其他事物的东西都是符号，如字母、数字、仪式、意识、动作等，最复杂的一种符号系统可能就是语言。设计功能界面，不可避免地要让使用者明白功能操作。每一操作对人来说应是符合思维逻辑的，是人性的，而对机械、电子来说则应是准确的、确定无疑的，这双方的信息传递是功能界面的核心内涵。2情感性界面一个家庭装饰要赋予人家居的温馨，一副平面作品要以情动人，一件宗教器具要体现信仰者的虔诚。其实任何一件产品或作品只有与人的情感产生共鸣才能为人所接受，"敝帚自珍"正体现着人的感情寄托，也体现着设计作品的魅力所在。现代符号学的发展也日益这一领域开拓，以努力使这种不确定性得到压缩，部分加强理性化成分。符号学逐渐应用于民俗学、神话学、宗教学、广告学等领域，如日本符号学界把符号学用于认识论研究，考察认识知觉、认识过程的符号学问题。同时，符号学还用于分析利用人体感官进行的交际，并将音乐、舞蹈、服装、装饰等都作为符号系统加以分析研究，这都为设计艺术提供了宝贵与有借鉴价值的情感界面设计方法与技术手段。3环境性界面任何的设计都要与环境因素相联系，它包括社会、政治和文化等综合领域。处于外界环境之中，"是以社会群体而不是以个体为基础的"，所以环境性因素一般处于非受控与难以预见的变化状态。联系到设计的历史，我们可以利用艺术社会学的观点去认识各时期的设计潮流。18世纪起，西方一批美学家已注意到艺术创造与审美趣味深受地理、气候、民族、历史条件等环境因素的影响。法国实证主义哲学家孔德指出："文学艺术是人的创造物，原则上是由创造它的人所处的环境条件决定。"法国文艺理论家丹纳认为"物质文明与精神文明的性质面貌都取决于种族、环境、时代三大因素"。无论是工艺美术运动、包豪斯现代主义或20世纪80年代的反设计，现代的多元化，"游牧主义"(Nemadism)都反映着环境因素的影响。环境性界面设计所涵盖的因素是极为广泛的，它包括有政治、历史、经济、文化、科技、民族等，这方面的界面设计正体现了设计艺术的社会性。以上说明了设计艺术界面存在的特征因素，说明在理性与非理性上都存在明确、合理、有规则、有根据的认识方法与手段。成功的作品都是完善地处理了这三个界面的结晶。如贝聿铭设计的卢浮宫扩建工程，功能性处理得很好，没有屈从于形式而损害功能；但同时又通过新材料及形式反映新的时代性特征及美学倾向，这是环境性界面处理的典范；人们观看卢浮宫，不是回到古代，而是以新的价值观去重新审视、欣赏，它的三角形外观符合了人们的心理期望，这是情感性界面处理的极致。5.4设计界面的运用原则1合理性原则，即保证在系统设计基础上的合理与明确。任何的设计都既要有定性也要有定量的分析，是理性与感性思维相结合。努力减少非理性因素，而以定量优化、提高为基础。设计不应人云亦云，一定要在正确、系统的事实和数据的基础上，进行严密地理论分析，能以理服人、以情感人。2动态性原则即要有四维空间或五维空间的运作观念。一件作品不仅是二维的平面或三绝的立体，也要有时间与空间的变换，情感与思维认识的演变等多维因素。3多样化原则即设计因素多样化考虑。当前越来越多的专业调查人员与公司出现，为设计带来丰富的资料和依据。但是，如何获取有效信息，如何分析设计信息实际上是一个要有创造性思维与方法的过程体系。4交互性原则即界面设计强调交互过程。一方面是物的信息传达，另一方面是人的接受与反馈，对任何物的信息都能动地认识与把握。5共通性原则即把握三类界面的协调统一，功能、情感、环境不能孤立而存在。5.5设计界面的应用方法设计界面所包含的因素是极为广泛的，但在运用中却只能有侧重、有强调的把握。设计因素虽多，但它仍是一个不可分割的整体。它的结果是物化的形，但这个形却是代表了时代、民族等方面的意识，并最终反映出人的"美"的心理活动。设计界面的运用，核心是设计分析。在一些国际性的大公司，如索尼、松下、柯尼卡等，都有许多的成功案例可为借鉴。如柯尼卡公司设计其相机时，首先不是去绘制"美"的形和考虑技术的进步，而是进行对象人的日常行为分析，作出故事版(STORY)。它先假定对象人的年龄为35岁，名：Xxxx，从而分析他的家庭、喜好与憎恶，分析他的日常行为，进而考察其人在什么场合需要僚机，从而为设计提供概念(CONCEPT)与目标(TARGET)，进行设计。经过分析，设计师有了明确的概念与目标，并随信息的交互产生了创造力。另一方面，设计师自身对社会环境也要进行深入的认识与考察，对设计的作品取向有明晰的认识：是否符合人们的消费预期?是否能感受到人们的审美知觉?日本设计师佐野邦雄先生曾作一图--生活的变迁与设计师的课题，将日本及世界上某些非常有影响性