【導讀】與鍵盤和鼠標相比
，人們越來越傾向於使用觸摸屏作為人機界麵 (HMI)，對消費者、企業和工業係統進行編程、配置和控製。觸摸屏更直觀、速度快
，采用單一的集成接口

，可取代多種輸入設備。此外，還能為殘障人士提供更大的便利，並且可製成十分小巧的尺寸。

與鍵盤和鼠標相比
，人們越來越傾向於使用觸摸屏作為人機界麵 (HMI)

，對消費者、企業和工業係統進行編程、配置和控製。觸摸屏更直觀、速度快，采用單一的集成接口，可取代多種輸入設備。此外
，還能為殘障人士提供更大的便利，並且可製成十分小巧的尺寸。

chumopingdeyingyongfanweifeichangguangfan，zheyiweizhetamenbixujiangunaiyong，jikeyiluozhicaozuo，yekeyidaizheshoutaocaozuo
，tongshihaiyaojingjigaoxiao。dianzushichumopingkeyimanzuzhexieyaoqiu，danshejirenyuanxuyaonenggouliyongxianchengjiyongdejiejuefangankuaisujinrushichang
，qizhongjiubaohanyushidangdekongzhiqipeitaoshiyongdechumoping。tamenhaibixulejiesixianhewuxiandianzushichumopingjiekouzhijiandequbie。

本文簡要介紹了電阻式觸摸屏。隨後以 NKK Switches 的觸摸屏和控製器為例，說明了如何使用這些產品進行設計。

電阻式觸摸屏的工作原理

dianzushichumopingshifugaizaipingbanxianshiqishangdedulizujian。chumopingyukongzhiqijieheshiyong，kerangyonghutongguochumotedingquyuyusuoxianshidefuhaojinxingjiaohu。chumopingkeyijianceshouzhihuoshouxiebichudiandejingqueweizhi。ranhou，yingyongruanjianhuigenjugaiweizhiquedingpingmushangyingjinyibuzhixingdecaozuo。

由於電阻式觸摸屏價格低廉、堅固耐用，可以裸指
、戴著手套或用手寫筆進行操作，因此適用於各類消費者、零售
、企業
、工業和醫療應用。該技術采用一種可變形的塑料薄膜，薄膜背麵塗有一層導電材料
，例如氧化銦錫 (ITO)。觸摸屏的背麵由玻璃或丙烯酸基板構成

，其正麵也有一層 ITO。

非導電隔離點將塑料薄膜與玻璃或丙烯酸基板隔開。當用手指或手寫筆以一到兩牛頓 (N) 的de力li度du按an壓ya塑su料liao薄bo膜mo時shi
，薄bo膜mo便bian會hui接jie觸chu基ji板ban，從cong而er有you效xiao地di閉bi合he局ju部bu受shou壓ya區qu域yu的de開kai關guan。帶dai有you四si線xian或huo五wu線xian連lian接jie器qi的de控kong製zhi器qi板ban可ke以yi確que定ding閉bi合he開kai關guan的de位wei置zhi，軟ruan件jian也ye會hui做zuo出chu相xiang應ying的de反fan應ying（圖 1）。

圖 1：電阻式觸摸屏通過觸摸操作使兩個導電表麵相接觸進行工作。（圖片來源：NKK Switches）

電阻式觸摸屏被廣泛用於要求成本低、堅固耐用、可ke戴dai著zhe手shou套tao或huo使shi用yong非fei導dao電dian手shou寫xie筆bi操cao作zuo的de應ying用yong。此ci類lei產chan品pin通tong常chang能neng夠gou經jing受shou數shu百bai萬wan甚shen至zhi數shu千qian萬wan次ci的de觸chu摸mo操cao作zuo，而er不bu會hui出chu現xian故gu障zhang。此ci外wai，電dian阻zu式shi觸chu摸mo屏ping還hai可ke製zhi造zao為wei具ju有you防fang水shui和he防fang化hua學xue品pin飛fei濺jian功gong能neng的de產chan品pin。

四線與五線觸摸屏配置的區別

四線觸摸屏在底板和頂板上各裝有兩個電極。底板上的電極沿 Y 軸延伸，使其能夠測量沿 X 軸的電阻。同樣，頂板上的邊緣電極沿 X 軸延伸，使其能夠測量沿 Y 軸的電阻（圖 2）。

圖 2：四線電阻式觸摸屏在底板和頂板上各裝有兩個邊緣電極。這兩對電極相互垂直
，從而確定觸點的 XY 位置。（圖片來源：NKK Switches）

在zai手shou指zhi觸chu點dian處chu
，底di層ceng可ke有you效xiao地di將jiang頂ding層ceng分fen為wei兩liang個ge串chuan聯lian電dian阻zu。而er頂ding層ceng同tong樣yang也ye在zai觸chu點dian處chu對dui底di層ceng進jin行xing分fen壓ya。通tong過guo適shi當dang的de偏pian置zhi
，每mei塊kuai板ban都dou能neng起qi到dao分fen壓ya器qi的de作zuo用yong，其qi中zhong輸shu出chu電dian壓ya即ji代dai表biao觸chu點dian坐zuo標biao。

在五線係統中，頂板有四個邊緣電極，作為電壓感應節點。底板的四個角形成電極，在 X 和 Y 方向上產生電壓梯度。使用不同的偏置配置獲得 X 和 Y 方向的測量值（圖 3）。

圖 3：五線電阻式觸摸屏在底板上使用四個角落電極
，以在 X 和 Y 方向上產生電壓梯度，並在頂板上使用兩對邊緣電極來感應電壓。（圖片來源：NKK Switches）

在五線結構中，隻有底板是活動的。這意味著即使頂板損壞
，觸摸屏仍能正常工作。相反，四線觸摸屏的兩塊板都是活動的；頂板損壞會導致觸摸屏失靈。五線觸摸屏往往更耐用，但代價是其設計更為複雜，成本也更高。

商用電阻式觸摸屏解決方案

為了盡可能降低複雜性並加快產品上市速度，NKK 為觸摸屏和配套的控製器提供了成熟的商用解決方案。設計人員仍然可以選擇從 NKK 購買觸摸屏，並將其與其他供應商或自有的控製器配套使用。

NKK 的 FT 係列是電阻式觸摸屏的典範。該係列提供從 5.7 英寸到 15.6 英寸（對角線）不等的各種屏幕尺寸
，有四線和五線兩種配置，觸摸激活力度為 1.4 N（表 1）。這兩個版本都有一個連接到控製器板的柔性電路尾端。

表 1：通過對四線和五線電阻式觸摸屏進行比較
，可以看出五線電阻式觸摸屏的使用壽命更長（以點擊次數為單位）。（圖片來源：NKK Switches）

FTAS00-5.7AS-4A 是一款 5.7 英寸四線型電阻式觸摸屏，在 5 VDC 下電流為 1 mA
，XY 電阻值為 250 Ω 至 850 Ω，線性度為 1.5%，絕緣阻抗為 10 MΩ。觸摸屏的預期使用壽命為 5 萬次書寫或 100 萬次點擊。

FTAS00-10.4A-5 是一款 10.4 英寸五線型電阻式觸摸屏，在 5.5 VDC 下電流為 1 mA，XY 電阻值為 20 Ω 至 80 Ω，線性度為 2%
，絕緣阻抗為 10 MΩ。預期使用壽命為 5 萬次書寫或 1,000 萬次點擊。

無論是四線還是五線觸摸屏產品，NKK 均提供帶有 RS232C 或 USB 接口的控製器。控製器板隨附與 Windows 7
、8 和 10 兼容的設備驅動程序軟件。FTCS04C 和 FTCU04B 分別是用於 NKK 四線觸摸屏的 RS232C 和 USB 接口控製器板，而 FTCS05B 和 FTCU05B 則是用於五線觸摸屏的同類產品。

電阻式觸摸屏入門

四線與五線觸摸屏的設計過程類似。RS232C 和 USB 四線控製器板的核心是 FTCSU548 控製器芯片。這款 48 引腳 LFQFP IC 配備異步串行接口和全速 USB 2.0 接口。該器件由 3.3 V 至 5 V 電源供電（用於 RS232C），或由 5 V 電源供電（用於 USB）
，額定輸出電流為 170 mA
，工作頻率為 16 MHz，模數轉換器 (ADC) 分辨率為 10 位。該芯片具有內置校準功能。

按壓觸摸屏時
，控製器 IC 會利用 ADC 檢測到的模擬電壓值確定坐標，並通過 RS232C 或 USB 接口將坐標轉發到主機（圖 4）。

圖 4：FTCSU548 控製器 IC (IC1) 安裝在 FTCU04B（四線 USB）控製器板上。CN1（左）是觸摸屏四線柔性電路尾端的連接器。（圖片來源：NKK Switches）

觸摸屏的四線柔性電路尾端通過 CN1 與控製器板連接。控製器板通過 CN4 與主機 PC 連接。CN4 USB 接口同時為控製器板供電。主機會運行設備驅動程序和觸摸屏應用軟件（圖 5）。

圖 5：典型的四線 USB 控製器板和主機 PC 配置。（圖片來源：NKK Switches）

設計建議

電阻式觸摸屏在安裝時需要校準。FTCSU548 控製器 IC 內置有校準功能。首先，必須將控製器 IC 設置為“源數據模式”才能進行校準。然後，PC 會在觸摸屏上顯示一個參考點 (P1)
，操作人員用手寫筆按壓該點，ADC 電壓信息就會通過控製器板發送到 PC。隨後在觸摸屏另一處的第二個點 (P2) 重複這一過程。P1 和 P2 的物理坐標以 8 字節數字的形式發送到 PC。接下來

，再將觸摸屏設置為“校準數據模式”
，應用軟件會使用兩個已知點的電壓和坐標讀數，加上內置的“0,0”參考點，對校準數據模式區域內的所有其他坐標插值（圖 6）。

圖 6：由於電阻會隨著觸摸屏的老化而發生變化
，因此需要在初始配置時進行校準，並在之後定期校準。（圖片來源：NKK Switches）

屏幕的電阻會隨著器件的老化而發生變化，因此在整個使用壽命內需要反複校準。

最重要的是，必須將顯示器件框架接地以防止電磁幹擾 (EMI)。此外，手指的初始接觸電阻也可能導致“抖動”。為了防止抖動，可使用內置延遲功能
，讓電壓在係統計算坐標之前穩定下來。

shejirenyuanhaibixuzhuyibuyaozairuanjianzhongzhishiyonghutongshidianjilianggechumopingquyu。gaijishuwufafenbianlianggedulidechudian
，huimorenweiliangdianzhijiandezhongdian。zuihou，dangshiyongshouxiebizaipingmushanghuaxianshi，pingmuzhongjiangliangcenggekaidegelidianshangfanghuichuxianduandian。shejirenyuanyingquebaoyingyongruanjiannengtianbuzhexiequexian。

總結

電阻式觸摸屏適用於在要求成本低、堅固耐用、可裸手或戴著手套或者使用非導電手寫筆操作的應用中作為 HMI。為了簡化實施過程，NKK 的商用解決方案涵蓋了觸摸屏覆蓋層、帶有專用控製器 IC 的控製器板，以及設備驅動程序軟件。

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