電容觸摸屏第1節(jié)簡介

零死角玩轉(zhuǎn)STM32

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主講內(nèi)容

觸摸屏簡介

電容觸摸屏控制芯片

實驗

參考資料:《零死角玩轉(zhuǎn)STM32》“ ”章節(jié)

觸摸屏簡介

觸摸屏又稱觸控面板，它是一種把觸摸位置轉(zhuǎn)化成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備，根據(jù)觸摸屏的檢測原理，主要分為電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。

相對來說，電阻屏造價便宜，能適應(yīng)較惡劣的環(huán)境，但它只支持單點觸控(一次只能檢測面板上的一個觸摸位置)，觸摸時需要一定的壓力，使用久了容易造成表面磨損，影響壽命；

而電容屏具有支持多點觸控、檢測精度高的特點，電容屏通過與導(dǎo)電物體產(chǎn)生的電容效應(yīng)來檢測觸摸動作，只能感應(yīng)導(dǎo)電物體的觸摸，濕度較大或屏幕表面有水珠時會影響電容屏的檢測效果。

電阻式觸摸屏

電容式觸摸屏

觸摸屏

電阻觸摸屏及電容觸摸屏的兩種屏幕，從外觀上并沒有明顯的區(qū)別，區(qū)分電阻屏與電容屏最直接的方法就是使用絕緣物體點擊屏幕，因為電阻屏通過壓力能正常檢測觸摸動作，而該絕緣物體無法影響電容屏所檢測的信號，因而無法檢測到觸摸動作。目前電容式觸摸屏被大部分應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備中，而在汽車導(dǎo)航、工控機(jī)等設(shè)備中電阻式觸摸屏仍占主流。

電阻式觸摸屏檢測原理

電阻式的觸摸屏結(jié)構(gòu)如下圖，它主要由表面硬涂層、兩個ITO層、間隔點以及玻璃底層構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)層都是透明的，整個觸摸屏覆蓋在液晶面板上，透過觸摸屏可看到液晶面板。表面涂層起到保護(hù)作用，玻璃底層起承載的作用，而兩個ITO層是觸摸屏的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，它們是涂有銦錫金屬氧化物的導(dǎo)電層。兩個ITO層之間使用間隔點使兩層分開，當(dāng)觸摸屏表面受到壓力時，表面彎曲使得上層ITO與下層ITO接觸，在觸點處連通電路。

兩個ITO涂層的兩端分別引出X-、X+、Y-、Y+四個電極，這是電阻屏最常見的四線結(jié)構(gòu)，通過這些電極，外部電路向這兩個涂層可以施加勻強(qiáng)電場或檢測電壓。

當(dāng)觸摸屏被按下時，兩個ITO層相互接觸，從觸點處把ITO層分為兩個電阻，且由于ITO層均勻?qū)щ?，兩個電阻的大小與觸點離兩電極的距離成比例關(guān)系，利用這個特性，可通過以下過程來檢測坐標(biāo)，這也正是電阻觸摸屏名稱的由來。

計算X坐標(biāo)時，在X+電極施加驅(qū)動電壓Vref，X-極接地，所以X+與X-處形成了勻強(qiáng)電場，而觸點處的電壓通過Y+電極采集得到，由于ITO層均勻?qū)щ?，觸點電壓與Vref之比等于觸點X坐標(biāo)與屏寬度之比，從而：

x= ????+

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×?????????

計算Y坐標(biāo)時，在Y+電極施加驅(qū)動電壓Vref，Y-極接地，所以Y+與Y-處形成了勻強(qiáng)電場，而觸點處的電壓通過X+電極采集得到，由于ITO層均勻?qū)щ姡|點電壓與Vref之比等于觸點Y坐標(biāo)與屏高度之比，從而：

y= ????+

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×???????????

為了方便檢測觸摸的坐標(biāo)，一些芯片廠商制作了電阻屏專用的控制芯片，控制上述采集過程、采集電壓，外部微控制器直接與觸摸控制芯片通訊直接獲得觸點的電壓或坐標(biāo)。

我們生產(chǎn)的這款3.2寸電阻觸摸屏就是采用XPT2046芯片作為觸摸控制芯片，XPT2046芯片控制4線電阻觸摸屏，STM32與XPT2046采用SPI通訊獲取采集得的電壓，然后轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)。

電容式觸摸屏檢測原理

與電阻式觸摸屏不同，電容式觸摸屏不需要通過壓力使觸點變形，再通過觸點處電壓值來檢測坐標(biāo)，它的基本原理和前面定時器章節(jié)中介紹的電容按鍵類似，都是利用充電時間檢測電容大小，從而通過檢測出電容值的變化來獲知觸摸信號。

電容屏的最上層是玻璃(不會像電阻屏那樣形變)，核心層部分也是由ITO材料構(gòu)成的，這些導(dǎo)電材料在屏幕里構(gòu)成了人眼看不見的靜電網(wǎng)，靜電網(wǎng)由多行X軸電極和多列Y軸電極構(gòu)成，兩個電極之間會形成電容。觸摸屏工作時，X軸電極發(fā)出AC交流信號，而交流信號能穿過電容，即通過Y軸能感應(yīng)出該信號，當(dāng)交流電穿越時電容會有充放電過程，檢測該充電時間可獲知電容量。若手指觸摸屏幕，會影響觸摸點附近兩個電極之間的耦合，從而改變兩個電極之間的電容量，若檢測到某電容的電容量發(fā)生了改變，即可獲知該電容處有觸摸動作（這就是為什么它被稱為電容式觸摸屏以及絕緣體觸摸沒有反應(yīng)的原因）。

電容屏ITO層的結(jié)構(gòu)如下圖，這是比較常見的形式，電極由多個菱形導(dǎo)體組成，生產(chǎn)時使用蝕刻工藝在ITO層生成這樣的結(jié)構(gòu)。

X軸電極與Y軸電極在交叉處形成電容，即這兩組電極構(gòu)成了電容的兩極，這樣的結(jié)構(gòu)覆蓋了整個電容屏，每個電容單元在觸摸屏中都有其特定的物理位置，即電容的位置就是它在觸摸屏的XY坐標(biāo)。檢測觸摸的坐標(biāo)時，第1條X軸的電極發(fā)出激勵信號，而所有Y軸的電極同時接收信號，通過檢測充電時間可檢測出各個Y軸與第1條X軸相交的各個互電容的大小，各個X軸依次發(fā)出激勵信號，重復(fù)上述步驟，即可得到整個觸摸屏二維平面的所有電容大小。當(dāng)手指接近時，會導(dǎo)致局部電容改變，根據(jù)得到的觸摸屏電容量變化的二維數(shù)據(jù)表，可以得知每個觸摸點的坐標(biāo)，因此電容觸摸屏支持多點觸控。

其實電容觸摸屏可看