電容式觸摸屏基礎知識大盤點
發布時間:2014-03-22 責任編輯:mikeliu
【導讀】電dian阻zu式shi觸chu摸mo屏ping適shi合he於yu低di成cheng本ben的de設she計ji。尤you其qi是shi在zai主zhu流liu智zhi能neng設she備bei火huo熱re的de今jin天tian,電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping已yi經jing獲huo得de了le普pu遍bian的de使shi用yong,今jin天tian市shi場chang上shang銷xiao售shou的de主zhu流liu智zhi能neng手shou機ji和he平ping板ban電dian腦nao都dou使shi用yong了le電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping。所suo以yi,為wei了le讓rang大da家jia都dou了le解jie電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping,今jin天tian將jiang相xiang關guan基ji礎chu知zhi識shi奉feng上shang!
電阻式與電容式觸摸屏比較
電阻式和電容式觸摸屏都使用氧化銦錫(ITO)傳感器,但使用方式卻截然不同。電阻式觸摸屏利用人體觸摸的機械作用力來連接ITO的兩個柔性層(圖1a),而電容式觸摸屏控製利用的是:基本上而言,人本身就是移動的電容器。觸摸ITO時,會改變係統可感知的電容水平(圖1b)。

圖1:觸摸屏設計比較
電容式觸摸屏受到消費者的青睞,主要有兩個原因:
1、 電容式觸摸屏使用兩層TIO,有時使用一層。它利用一個與棋盤格類似的有紋理傳感器(圖2),因此它可以使用一個整片覆蓋在LCD上,從而帶來更加清楚透亮的屏幕。
2、 由you於yu電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping控kong製zhi使shi用yong電dian解jie電dian容rong方fang法fa實shi現xian檢jian測ce,安an全quan玻bo璃li層ceng可ke放fang置zhi於yu頂ding層ceng來lai實shi現xian密mi封feng,這zhe與yu電dian阻zu屏ping的de聚ju氨an酯zhi柔rou性xing層ceng不bu同tong。它ta還hai給gei用yong戶hu帶dai來lai一yi種zhong更geng加jia耐nai用yong的de設she計ji。

圖2:TIO行與列重疊形成一個完整的傳感器片
電容式觸摸屏設計考慮
電容式觸摸屏的設計人員麵對三大主要問題:功耗、噪聲控製與手勢識別。本文後麵部分將為你逐一講解。
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功耗
今天的電池供電型設備如此之多,功耗是我們需要考慮的關鍵係統問題之一。諸如TI的TSC3060等器件,便是按照低功耗要求設計的。在標準工作條件下,它的功耗小於60mA。在對觸摸行為進行檢測時,它的功耗更可低至11μA。在相同工作狀態下,它比其競爭者至少低了一個數量級。
市(shi)場(chang)上(shang)的(de)許(xu)多(duo)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)一(yi)開(kai)始(shi)都(dou)是(shi)設(she)計(ji)為(wei)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi),然(ran)後(hou)再(zai)逐(zhu)漸(jian)發(fa)展(zhan)為(wei)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)控(kong)製(zhi)器(qi)。一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)設(she)計(ji)為(wei)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)器(qi)件(jian),沒(mei)有(you)會(hui)消(xiao)耗(hao)額(e)外(wai)電(dian)流(liu)和(he)時(shi)鍾(zhong)周(zhou)期(qi)的(de)多(duo)餘(yu)硬(ying)件(jian)。大(da)多(duo)數(shu)係(xi)統(tong)都(dou)已(yi)有(you)一(yi)個(ge)主(zhu)中(zhong)央(yang)處(chu)理(li)器(qi),其(qi)可(ke)以(yi)是(shi)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)器(qi)、微處理器或者微控製器單元(MCU)。因此,為什麼要給一個已經經過精密調整的係統再增加一個引擎呢?TSC3060為一種沒有微控製器的專門設計。
噪聲控製
如果控製器無法區分實際觸摸和潛在幹擾源,則更不用提實現超長的電池使用時間。觸摸屏的主要噪聲源通常來自LCD,其最終取決於質量和成本之間的折中權衡。AC公共接地LCD通常更便宜,但噪聲水平更高。DC公共接地LCD擁有DC屏蔽,可以降低噪聲,但會增加成本。
可以幫助降低ITO傳感器以及觸摸屏控製器可感知噪聲數量的一種典型方法是,在LCD和ITO之間保持一定的空氣間隙。這樣可在兩者之間留出一定的間距,從而減少相互幹擾。處理噪聲的另一種方法是使用濾波器。例如,TSC3060包含了一套可編程混合信號濾波器,可用於降低噪聲。這些濾波器通過一個集成MCU安an裝zhuang到dao硬ying件jian中zhong。這zhe意yi味wei著zhe,它ta們men就jiu近jin完wan成cheng任ren務wu的de速su度du要yao比bi使shi用yong軟ruan件jian的de濾lv波bo器qi快kuai。對dui實shi際ji觸chu摸mo坐zuo標biao的de快kuai速su響xiang應ying,還hai可ke降jiang低di總zong係xi統tong資zi源yuan消xiao耗hao。
手勢識別
最後一個設計問題是手勢識別。手勢不一定是大幅度、複雜的揮舞。手勢可以是簡單的一次手指滑動。係統主機MCU可以輕鬆地識別出一些簡單的手勢,例如:捏、拉、縮放、旋轉以及雙擊和三連擊等,並可進行“內部”處理。增加一個專用引擎,可能可以降低一點點係統MCU帶寬處理負荷,但卻會增加功耗。另外,專用引擎用於完成手勢識別的專有算法,設計人員無法看到。TSC3060等器件把這種工作都推給係統中已有的主處理器,讓廣大設計人員可以自由地開發自己的免版稅算法。
結論
本ben文wen對dui電dian阻zu式shi和he電dian容rong式shi觸chu摸mo屏ping控kong製zhi器qi的de功gong能neng和he優you點dian進jin行xing了le比bi較jiao,並bing解jie釋shi了le後hou者zhe越yue來lai越yue流liu行xing的de原yuan因yin。文wen章zhang還hai為wei讀du者zhe介jie紹shao了le設she計ji觸chu摸mo屏ping控kong製zhi器qi時shi需xu注zhu意yi的de三san個ge主zhu要yao考kao慮lv事shi項xiang,即ji功gong耗hao、噪聲控製與手勢識別,並給出了一些可能的解決方案。
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