触摸屏公共平板显示系统技术与应用

3、集成了触摸屏功能的架构与接口技术

3.1之所以要应用集成了的触摸屏功能平板显示系，主要有以下几个因素

首要的它是一个公共型触摸屏平板显示系统。而这个集成了触摸屏功能的平板显示系统主要应用在工业控制或机器自动化系统、医疗应用系统、销售点（POS）系统或信息点（POI）系统、信息亭或自助服务亭及数字签名等领域，它是将放置在室内或室外或多种不同的环境乃至在恶劣环境之中应用，其于上述原因，因此必然是集成了的触摸屏功能平板显示系的采用。

为此在架构上，集成式触摸屏系统包含一个耐磨损的狭小外壳，该系统可以升级以适应从12.1英寸到19英寸的显示器尺寸。一个完整的集成式触摸屏开发套件包括控制器、接口电缆和 LCD。系统集成商通常可根据每个客户的要求提供具有合适功能的定制系统，这对不熟悉或缺乏触摸屏设计经验的系统设计者来说尤其有用。触摸屏面板可直接粘贴在LCD的前表面或显示器的边框上，为便于在损坏时更换屏幕，也可以采用机械方式安装。直接粘贴触摸传感器，或将触摸传感器安装在边框上均要求在专门的洁净室环境中进行，特别是直接粘贴传感器必须由受过严格训练的安装人员使用专用设备进行。采用机械方式安装的触摸传感器，是一种设计用来安装在显示设备外部的触摸传感器，可以通过物理设备（例如支架或压力衬垫材料）将它们固定在显示设备外部。外部触摸屏对LCD的影响较小，并且可以在现场或维修点替换传感器时使用。触摸屏控制器的功率要求也是一个需要考虑的问题，因为许多触摸屏控制器在5V或12V直流电压下才能正常工作，见图2所示，触摸屏系统的主要组成部分，它采用了一个外部安装型触摸面板。

3.2集成了触摸屏功能的人机接口技术

接口技术控制板设计考虑：是采用串行接口（SPI或RS-232）、USB还是PS/2，将触摸控制器与计算机主板上的CPU连接起来？如果触摸控制器和触摸传感器离主机有一段距离，那么这个距离将影响对接口方式的选择。例如，串行接口最多可支持50英尺的距离，而 USB接口一般仅支持约16英尺的距离。但是，采用串行接口的触摸控制器必须采用外部供电方式（需要一个5V或12V的直流电源），而采用USB接口的控制器可以从主机系统的USB端口直接获取电源。

除高分辨率外，认为多手指触摸是未来的发展方向，多手指触摸可以产生强烈的交互式操作感，还可以同时支持多个用户操作，特别适合用于大型的交互式环境比如交互式墙和桌面。本例仅对用微控制器与四线制电阻式触摸屏连接构成单手指触摸人机接口的方案作分析。

应用8位RISC微控制器Atmegal28（Amel公司产，）与BBADS7843四线制电阻式触摸屏连接构成人机接口的方案见图所示。 Atmegal28片内有128K flash、4K RAM、4KEEPROM、两个可编程的USART、1个可工作在主机／从机的SPI串行接口。此外还有丰富的I／O接口，8通道10位分辨率ADC转换器等硬件资源。使微控制器能够使用于比较高的通讯波特率，Almegal28已经内置了看门狗，并且可以通过编程使看门狗在程序启动前启动，即上电后程序启动前，看门狗已经启动，这样系统的可靠性可以得到保证，本系统采用5V供电。

ADS7843触摸屏控制器芯片专门应用于四线电阻式触摸屏，最高达到125K的转换率 8位或者12位可编程精度。外部参考电压范围从1V到VCC均可，VCC最高电压为5V，高速低功耗使得ADS7843非常适合于使用电阻触摸屏的手持设备。宽温度设计使得它很适用于大量的工业和公共现场。图3为触摸屏人机接口的方案示意图。

图3中SPI总线分别为SPI时钟和主机输出从机输入及主机输入从机输出三根线的汇总。

触摸屏是一个四线电阻屏幕，可以示意出两个电阻，测量X方向的时候，将X+，X-之间加上参考电压Vref，Y-断开，Y+作为A/D输入，进行A/D转换获得X方向的电压，同理测量Y方向的时候，将Y+，Y-之间加上参考电压Vref，X-断开，X+作为A/D输入，进行A/D转换获得Y方向的电压，之后再完成电压与坐标的换算。整个过程类似一个电位器，触摸不同的位置分得不同的电压。图4为四线电阻屏幕与屏幕控制器连接示意图。

3.3关于安装触摸屏的准则

在设计触摸屏显示器时，需要考虑的重要性能指标包括：触摸点的数目、触发力度、LCD像素间距、期望的响应时间、工作寿命（触摸次数）和触摸分辨率。除了必须知道LCD显示器和边框的全部尺寸以及LCD的类型（例如无源矩阵或有源矩阵TFT LCD）之外，还需考虑下面几个额外的问题：是否需要防炫射或防反射性能？是否要求在日光下阅读所需的高亮度或高透反性能？（在日光阅读所要求的亮度通常为600cd/m2（尼特）或更高，具体数值依赖于其它相关性能，例如，通常由大部分LCD的制造商或增值集成商提供的防反射表面处理。）是否需要对显示器玻璃进行粘接以防在室外公共环境遭到破坏？在价格、性能、质量以及能否长期供货这几个因素中，哪个更重要？其它需要考虑的参数还包括外部连接方式、安装方式和工作环境参数。