四线电阻式触摸屏接口技术

1、引言 信息网络技术的飞速发展，极大地推动了触摸屏技术的发展和创新。触摸屏主要应用在公共信息的查询、办公、工业控制、军事指挥、信息浏览、电视传媒、多媒体教学、移动通信等多方面。 触摸屏输入使得人机互交仅仅依靠手指触摸完成操作，操作简便直观，从而将大大方便了那些不懂电脑操作的用户。 触摸屏定义 触控屏又称为触控面板，是可接收触摸等输入信号的感应式显示装置。当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的应用程序来完成各种操作功能。用户利用这种技术，逐步摆脱了键盘和鼠标操作。触摸屏的发展历程1971年，美国Sam Hurst博士发明了世界上第一个触摸传感器。1982年，Knoxvil

2、le公司在世界交易会上的美国馆，第一次展出了33台使用 新式透明触摸敏感控制板的电视机。1991年，触摸屏进入中国，当时只是代理国外的红外式和电容式触摸屏产品。1996年，中国诞生了第一台自主研发的触摸自助一体机。2007年3月:LG推出Prada(KE850)多点触摸手机 -电容式触摸屏,无需压力 -精度好，无需校准 -屏幕强度高，不易损坏2007年6月:苹果推出iPhone电容式全屏多点触摸手机 -免触笔无按键全屏触摸令世人惊艳 -进入从单点到多点触摸的新时代近期，微软正式推出的Windows 7带起PC市场多点触摸的需求，并联合多家PC业者推出多点触摸台式计算机及笔记本电脑。触摸屏系统的

3、构成主要有5部分构成：（1）.前面板或外框。前面板或外框是终端产品的最表层。（2）.触摸屏控制器。触摸控制器接收来自触摸传感器的信息，并将其转化 成PC或嵌入式系统控制器能够理解的信息。（3）.触摸传感器。触摸传感器是一个带有触摸响应表面的透明玻璃板。（4）.显示器。绝大多数的触摸屏都可以用于传统的显示器上。（5）.系统软件。告诉产品的操作系统如何解析来自触摸屏控制器的触摸信息触摸屏基本工作原理 触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器的显示表面，用于检测用户的接触位置，再将该处的信息传送给触摸屏控制器。触摸屏控制器的主要作用是接收来自触摸点检测装置的触

4、摸信息，并将它转换成触点坐标，判断出触摸的意义后送给PLC,同时能接收PLC发来的命令并执行。触摸屏分类触摸屏分类 电阻式触摸屏 电容式触摸屏 表面声波式触摸屏 红外线式触摸屏矩阵式触摸屏（数字屏）类比式触摸屏（模拟屏）4线电阻式触摸屏5线电阻式触摸屏6线电阻式触摸屏7线电阻式触摸屏8线电阻式触摸屏电阻式触摸屏 简单介绍：简单基层是玻璃或有机玻璃构成的，最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层，中间是两层金属导电层，分别在基层之上和塑料层内表面，在两导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开。当手指触摸屏幕时，两导电层在触摸点处接触。电容式触摸屏 简单介绍： 利用人体电流感应进行工作

5、的。电容式触摸屏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。红外式触摸屏 简单介绍： 红外式触摸屏以光束阻断技术为基本原理，结构非常简单，在屏幕前框架的左边（Y轴）和下边（X轴）分

6、别装有红外发射管，各自的对边又装有对应的接收管，进而形成一个横竖交叉的红外线网。管的排列密度与其分辨率有关。工作时在屏幕前形成纵横交叉的红外线矩阵，只有有物体触摸屏上任何一点时，便会阻挡该位置的红外线，控制器即时算出触摸点的位置坐标。表面声波触摸屏简单介绍：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。 电阻式触摸屏应用实例四线电阻屏 工作原理：电阻触摸屏

7、的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，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，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透明导电层，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。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，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，这种接通状态被控制器侦测到后，进行AD转换，并将得到的电压值与5V相比即可得到触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标。四线制电阻触摸屏测量X坐标时：1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y

8、+接一个高阻抗的ADC。2）两电极间的电场呈均匀分布，方向为X+到X-。3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层的电位被导至 Y层所接的ADC，得到电压Vx。4）通过Lx/L=Vx/Vref，即可得到x点的坐标。Y轴的坐标可同理将Y+，Y-接上电压Vref，然后X+电极接高阻抗ADC得到。四线制电阻触摸屏四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。总共需四根电缆。特点：（1）.高解析度，高速传输反应。（2）.表面经硬度处理，以减少擦伤、刮伤，并经过防化学处理。（3）.具有光面及雾面处理。（4）.一次校正，稳定性高，用不漂移。四线制电阻触摸

9、屏四线电阻式触摸屏的应用性能：（1）.耐用性不够，长时间的触按施压会使器件损坏。因为每次触按，上层的PET和ITO都会发生形变，而ITO材质较 脆，在形变经常发生时容易损坏。一旦ITO层断裂，导电的均匀性也就被破坏，上面推导坐标时的比例等效性也就不再存在，因此四线电阻触摸屏的寿命不长。（2）.四线式的触控面板因成本及技术层面较为成熟等因素，几乎是所有触控面板业者最基本的生产规格，适用于有固定用户的公共场所，如工业控制现场、办公室、家庭等。因此，以电阻式的技术来说，四线式的规格约占了50以上的市场占有率。 四线电阻式触摸屏应用实例硬件构成部分 硬件构成： （1）.触摸屏。采用8.4寸四线电阻式触

10、摸屏。 （2）.触摸屏控制器。接收触摸信息，经过A/D转换成为触点坐标发送给FPGA，起到接收输入信号与A/D转换的作用。控制芯片为ADS7843四线电阻式触摸屏转换接口芯片。 （3）.FPGA。控制触摸屏控制器，然后将接收的坐标数值经过处理后输出。 （4）.数码显示器。根据FPGA的指示，完成最后的数值显示功能。四线电阻式触摸屏设计流程 硬件连接图如下：四线电阻式触摸屏设计流程 设计流程： 按下触摸屏时，工作在中断模式下的ADS7843芯片检测到有输入信号并发出中断信号，然后FPGA检测PENIRP是否为低电平，若为低电平则认为按下触摸屏了。利用I/O接口模拟DIN,DOUT和DCLK上的3

11、线串行传输时序，然后将读取X或Y轴坐标数值的控制字送入ADS7843，再串行读出坐标值。最后经过FPGA处理后在数码显示器上显示相应的信息。四线电阻式触摸屏设计流程 设计流程： 按下触摸屏时，工作在中断模式下的ADS7843芯片检测到有输入信号并发出中断信号，然后FPGA检测PENIRP是否为低电平，若为低电平则认为按下触摸屏了。利用I/O接口模拟DIN,DOUT和DCLK上的3线串行传输时序，然后将读取X或Y轴坐标数值的控制字送入ADS7843，再串行读出坐标值。最后经过FPGA处理后在数码显示器上显示相应的信息。四线电阻式触摸屏系统流程图ADS7843的基本特性ADS7843是一个内置12

12、位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。四线电阻式触摸屏电路原理图四线电阻式触摸屏控制功能的实现 控制模块的实现： （1）.定义模块的管脚 port( RESET : in std_logic; clk : in std_logic; pen : in std_logic; ) (2).控制电路的几个重要语句： If rising_edge(TS_DCLK) then Timing_Count=Timing_Count+1; /设置计数器 If Timing_Count（4 downto 0)24 and pen=0 then TS_CS=0 else TS_CS=1; end if; /设置片选 四线电阻式触摸屏设计流程（3）.显示模块的设计：port( clk : in std_logic; reset:in std_logic; XSH_CS: in std_logic; xx: in std_logic; yy: in std_