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电子设备触摸屏发展及原理简述摘要：随着多媒体信息查询设备的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，利用这种技术，使人机交互更为直截了当，大大方便了那些不懂电脑操作的用户。本次报告将简述电子设备的触摸屏的发展过程，以及各种触摸屏的工作原理，通过本次报告的查询来讨论现在触摸屏的发展状态和趋势。关键词：电子设备；触摸屏；发展；原理触摸屏作为一种最新的电脑输人设备，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。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。一、 触摸屏的发展状况计算机触摸屏是一种最新型的计算机输入设备, 触摸屏的图形立体感使得现行复杂的计算机更能被用户接受. 用户不必进行任何编程, 也无需一定要具备计算机操作经验就能使用触摸输入设备。选择项出现在屏幕上, 用户用手指触摸进行选择。此外, 触摸系统使用户接口设计者能在任何时候重新设计或改变触摸目标。触摸输入系统的吸引力在于下面几个领域:(1)销售点终端。用户使用这些终端来看货、挑选、付款。(2)交互公用电话亭。公用信息系统里的触摸系统如位于美国黄石国家公园中的电话亭, 使参观者很容易了解到许多历史真相, 并观看这些事件。(3)办公设备. 触摸使办公设备如复印机和传真机的设计者能设计出更加灵活与更加容易接受的用户接口。(4)工业控制设备。触摸简化了大型复杂设备的用户接口, 并减少了出错机会。(5)游戏系统, 触摸输入的直观性适合在交互游戏系统中进行猜赌或打牌。目前, 由于笔输入计算机、个人数字助理(PDA)和多媒体机的迅速发展, 触摸屏的应用又扩展到银行自动出纳机、声频教育系统、工厂自动化、库存信息检索系统和视频监视系统等. 触摸屏正在迅速成为无论是在舒适的办公室里还是在高温潮湿的工厂里都受欢迎的用户接口。二、 触摸屏的种类及工作原理为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器。而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。从技术原理来区别触摸屏可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏和表面声波技术触摸屏。其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台。红外线触摸屏价格低廉，但其外框易碎容易产生光干扰，曲面情况下失真。电容屏设计理论好，但其图像失真问题很难得到根本解决。电阻屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损。表面声波触摸解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰抗暴，适于各种场合。缺憾是屏表面的水滴、尘土会使触摸屏变得迟钝，甚至不工作。按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，可将触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式，上述的各种类型的触摸屏简要介绍如下：（1） 电阻式触摸屏：电阻式触摸屏主要是利用压力感应进行控制。它的构成是显示屏及一块与显示屏紧密贴合的电阻薄膜屏。这个电阻薄膜屏通常分为两层，一层是由玻璃或有机玻璃构成的基层，其表面涂有透明的导电层；基层外面压着我们平时直接接触的经过硬化及防刮处理的塑料层，塑料层内部同样有一层导电层，两个导电层之间是分离的。当我们用手指或其他物体触摸屏幕的时候，两个导电层发生接触，电阻产生变化，控制器则根据电阻的具体变化来判断接触点的坐标并进行相应的操作。电阻触摸屏系统具有多用途和价格相对低的特点。它比较便宜、轻便、耗电少, 因而是手持电子设备较好的选择。电阻触摸屏采用已认可的道记录技术,并具有良好的光学性能, 安装容易、响应快速、精确度高。这种电阻触摸屏由模拟和数字(也叫“离散”)触摸屏组成。（2） 电容感应触摸屏：电容感应式触摸屏分为两类，自电容感应和互电容感应。自电容屏是在玻璃表面用ITO(一种透明的导电材料)制作成横向与纵向电极阵列，这些横向和纵向的电极分别与地构成电容，这个电容就是通常所说的自电容。在触摸检测时，自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列，根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标和纵向坐标，然后组合成平面的触摸坐标。互电容屏也是在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极，它与自电容屏的区别在于，两组电极交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成了电容的两极。电容触摸屏分辨率高, 适合各种类型显示器, 本身有利于密封。电容触摸屏设计采用两个导电器之间的ac信号藕合比dc信号藕合要好的原理。这种专用技术的核心是使用与其表面熔接的透明薄膜导电涂粗的全玻璃触摸屏。 涂在导电涂贾上的玻璃保护层整个保护并密封敏感部件。玻璃屏边缘上的精密印刷电极图形均匀分配导电层上的低电压ac场。当匀指与屏幕表面接触时，它与电压场进行电容藕合, 并将微量电流流入接触点。电容系统中的关键部件是以低兆赫运行的射频(RF)源, 并为各个屏角提供输出电路。每个输出电路包括电流测量电路。来自各个角上的电流与手指的接触点距离成正比, 触摸屏控制器对电流率进行测量, 以设置接触点。（3） 红外线触摸屏：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。用户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。 由于显示器正面没有任何涂彼层, 听以扫描红外线(IR)触摸系统可靠、耐用、并具有高的透明度. 然而, 这种系统视差问题严重, 其分辨率比其他触摸屏系统低. 在日本这种产品主要用于工厂自动化和自动出纳机，最近又用于汽车导向。红外线触摸系统采用固态物体干扰红外线光束这个原理。扫描红外线触摸系统由一系列按光矩阵框架来排列的IR LED二极管和光敏晶体管组成。LED二极管安装在框提的两个相邻的侧面上。光敏晶体管固定在框架(LED一一相对)的两个面对的侧面上。这些LED二极管和晶体管通常是按红外线光束中心0.25 英寸距离来排列的。光矩阵框架固定在监视器的正面,IR光可穿透的荧光屏放在框架的上面。这种荧光屏保护光学部件, 并防止环境光饱和光敏晶体管。红外线控制器以顺序指令每秒25 次打开LED二极管及其相对的光敏晶体管。触摸屏幕会干扰光束, 阻止它到达光敏晶体管。控制器在光敏晶体管水平或垂直饱和时检测这种光减少现象, 并为主机将这个数据处理成X、Y 坐标。扫描红外线触摸框架可以安装在平板显示器后面, 它使用有专利权的伺服闭环电路,以便动态补偿环境因素, 诸如水、尘和粒子。（4） 表面光波触摸屏：表面声波触摸屏表面声渡是一种沿介质表面传播的机械渡。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，最适台公共场所使用。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、UCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于其它触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。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渡发射换能器，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度角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。表面声波(SAW)触摸屏目前是一种比较新颖的触摸屏技术。虽然它的成本很高,但这种触摸屏有许多优点, 因而预计会在高档PC领域和工作站中引起广泛的兴趣。由于表面声波触摸屏是由防护玻璃制造的, 因而其透明度高达92%, 而且这种触摸屏在不利的环境条件下有很好的耐用性。表面声波指那些在介质内产生的介质表面上传播的机械波。这种触摸屏使用装有压电式传感器的单块玻璃板, 该压电式传感器附设在屏角上. 接口控制器能将高频电子脉冲传送到能将信号转换成SAW波的传感器上。玻璃板外边缘上的许多反射镜带能将声波反射到玻璃现役区上, 这些接收带聚集声波, 并将它们反射到能将其转换成电子信号的传感器上。当手指或其他能量吸收物体接触屏幕时, 它能吸收部分声波。接口控制器中的微处理器能对接收信号里的结果变化进行分析,并将一对数字坐标传送到主机上。三、 触摸屏技术的常见问题（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Ps2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Ps2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，有可能是屏幕被压碍太紧，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。四、 触摸产品发展趋势触摸屏的主要优点是改善了人机交互能力, 增加了输入设备接口, 缺点是成本高. 触摸输入设备的成本高于键盘、鼠标器、跟踪球、及其他输入设备。环境限制也可能带来一些不利情况. 然而, 环境有可能极其恶劣: 冷得足以使用户要求带上手套这可能使电容触摸屏无用, 或者太脏, 太多的灰尘也会削弱光学墓础技术。当然, 这些情况也会严重影响标准接口的设计. 对所有应用来说, 没有哪一种触摸屏技术是最好的. 例如, 分辨率和响应时间一样随技术不同而变化。如果环境恶劣, 选择的触摸屏应具有抗污染、耐擦伤和耐磨损能力。在极坏的环境下可能需要密封屏幕。然而, 并不是所有的触摸屏都与垫圈密封兼容。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。在价格方面的进步主要来自