中心議題：

• SAR結構
• 觸摸屏的組成結構和實現原理
• 檢測觸摸的方法

很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這些觸摸屏等效於將物理位置轉換為代表X
、Y坐標的電壓值的傳感器。通常有4線、5線
、7線和8線觸摸屏來實現，本文詳細介紹了SAR結構、四種觸摸屏的組成結構和實現原理
，以及檢測觸摸的方法。

電阻式觸摸屏是一種傳感器，它將矩形區域中觸摸點（X，Y）的物理位置轉換為代表X坐標和Y坐標的電壓。很多LCD模塊都采用了電阻式觸摸屏，這種屏幕可以用四線、五線、七線或八線來產生屏幕偏置電壓，同時讀回觸摸點的電壓。

過guo去qu，為wei了le將jiang電dian阻zu式shi觸chu摸mo屏ping上shang的de觸chu摸mo點dian坐zuo標biao讀du入ru微wei控kong製zhi器qi，需xu要yao使shi用yong一yi個ge專zhuan用yong的de觸chu摸mo屏ping控kong製zhi器qi芯xin片pian，或huo者zhe利li用yong一yi個ge複fu雜za的de外wai部bu開kai關guan網wang絡luo來lai連lian接jie微wei控kong製zhi器qi的de片pian上shang模mo數shu轉換器（ADC）。夏普公司的LH75400/01/10/11係列和LH7A404等微控製器都帶有一個內含觸摸屏偏置電路的片上ADC
，該ADC采用了一種逐次逼近寄存器（SAR）類型的轉換器。采用這些控製器可以實現在觸摸屏傳感器和微控製器之間進行直接接口
，無需CPU介入的情況下控製所有的觸摸屏偏置電壓
，並記錄全部測量結果。本文將詳細介紹四線、五線
、七線和八線觸摸屏的結構和實現原理。

SAR結構

SAR的實現方法很多，但它的基本結構很簡單，參見圖1。

圖1 SAR的基本結構

該結構將模擬輸入電壓（VIN）保存在一個跟蹤/保持器中，N位寄存器被設置為中間值（即100.。.0，其中最高位被設置為1），以執行二進製查找算法。因此，數模轉換器（DAC）的輸出（VDAC）為VREF的二分之一

，這裏VREF為ADC的參考電壓。之後，再執行一個比較操作，以決定VIN小於還是大於VDAC：

1. 如果VIN小於VDAC


，比較器輸出邏輯低，N位寄存器的最高位清0。
2. 如果VIN大於VDAC，比較器輸出邏輯高（或1）
，N位寄存器的最高位保持為1。
 
其後，SAR的控製邏輯移動到下一位，將該位強製置為高，再執行下一次比較。SAR控製邏輯將重複上述順序操作，直到最後一位。當轉換完成時，寄存器中就得到了一個N位數據字。

圖2顯示了一個4位轉換過程的例子
，圖中Y軸和粗線表示DAC的輸出電壓。

圖2 4位轉換過程

在本例中：
1. 第一次比較顯示VIN小於VDAC

，因此位［3］被置0。隨後DAC被設置為0b0100並執行第二次比較。
2. 在第二次比較中
，VIN大於VDAC，因此位［2］保持為1。隨後，DAC被設置為0b0110並執行第三次比較。
3. 在第三次比較中
，位［1］被置0。DAC隨後被設置為0b0101，並執行最後一次比較。
4. 在最後一次比較中，由於VIN大於VDAC，位［0］保持為1。
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觸摸屏原理

觸chu摸mo屏ping包bao含han上shang下xia疊die合he的de兩liang個ge透tou明ming層ceng
，四si線xian和he八ba線xian觸chu摸mo屏ping由you兩liang層ceng具ju有you相xiang同tong表biao麵mian電dian阻zu的de透tou明ming阻zu性xing材cai料liao組zu成cheng，五wu線xian和he七qi線xian觸chu摸mo屏ping由you一yi個ge阻zu性xing層ceng和he一yi個ge導dao電dian層ceng組zu成cheng
，通tong常chang還hai要yao用yong一yi種zhong彈dan性xing材cai料liao來lai將jiang兩liang層ceng隔ge開kai。當dang觸chu摸mo屏ping表biao麵mian受shou到dao的de壓ya力li（如通過筆尖或手指進行按壓）足夠大時
，頂層與底層之間會產生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產生代表X坐標和Y坐標的電壓。如圖3所示，分壓器是通過將兩個電阻進行串聯來實現的。上麵的電阻（R1）連接正參考電壓（VREF），下麵的電阻（R2）接地。兩個電阻連接點處的電壓測量值與下麵那個電阻的阻值成正比。

圖3 分壓器通過兩個電阻進行串聯實現

為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標，需要對一個阻性層進行偏置：將它的一邊接VREF，另一邊接地。同時，將未偏置的那一層連接到一個ADCdegaozukangshuruduan。dangchumopingshangdeyalizugouda
，shiliangcengzhijianfashengjiechushi，dianzuxingbiaomianbeifengeweilianggedianzu。tamendezuzhiyuchumodiandaopianzhibianyuandejulichengzhengbi。chumodianyujiedibianzhijiandedianzuxiangdangyufenyaqizhongxiamiandenagedianzu。yinci，zaiweipianzhicengshangcedededianyayuchumodiandaojiedibianzhijiandejulichengzhengbi。

四線觸摸屏

四線觸摸屏包含兩個阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線，另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線，見圖4。為了在X軸方向進行測量，將左側總線偏置為0V，右側總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連接到ADC，當頂層和底層相接觸時即可作一次測量。

圖4 四線觸摸屏的兩個阻性層

為了在Y軸方向進行測量，將頂部總線偏置為VREF，底部總線偏置為0V。將ADC輸入端接左側總線或右側總線，當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。圖5顯示了四線觸摸屏在兩層相接觸時的簡化模型。對於四線觸摸屏，最理想的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC的正參考輸入端，並將設置為0V的總線接ADC的負參考輸入端。
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五線觸摸屏

五線觸摸屏使用了一個阻性層和一個導電層。導電層有一個觸點，通常在其一側的邊緣。阻性層的四個角上各有一個觸點。為了在X軸方向進行測量
，將左上角和左下角偏置到VREF，右上角和右下角接地。由於左

、右角為同一電壓
，其效果與連接左右側的總線差不多，類似於四線觸摸屏中采用的方法。

為了沿Y軸方向進行測量

，將左上角和右上角偏置為VREF，左下角和右下角偏置為0V。由於上、下xia角jiao分fen別bie為wei同tong一yi電dian壓ya，其qi效xiao果guo與yu連lian接jie頂ding部bu和he底di部bu邊bian緣yuan的de總zong線xian大da致zhi相xiang同tong，類lei似si於yu在zai四si線xian觸chu摸mo屏ping中zhong采cai用yong的de方fang法fa。這zhe種zhong測ce量liang算suan法fa的de優you點dian在zai於yu它ta使shi左zuo上shang角jiao和he右you下xia角jiao的de電dian壓ya保bao持chi不bu變bian；但如果采用柵格坐標
，X軸和Y軸需要反向。對於五線觸摸屏，最佳的連接方法是將左上角（偏置為VREF）接ADC的正參考輸入端，將左下角（偏置為0V）接ADC的負參考輸入端。

七線觸摸屏

七線觸摸屏的實現方法除了在左上角和右下角各增加一根線之外
，與五線觸摸屏相同。執行屏幕測量時，將左上角的一根線連到VREF，另一根線接SAR ADC的正參考端。同時
，右下角的一根線接0V，另一根線連接SAR ADC的負參考端。導電層仍用來測量分壓器的電壓。

八線觸摸屏

除了在每條總線上各增加一根線之外，八線觸摸屏的實現方法與四線觸摸屏相同。對於VREF總線，將一根線用來連接VREF，另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的正參考輸入。對於0V總線

，將一根線用來連接0V
，另一根線作為SAR ADC的數模轉換器的負參考輸入。未偏置層上的四根線中，任何一根都可用來測量分壓器的電壓。

檢測有無接觸

所(suo)有(you)的(de)觸(chu)摸(mo)屏(ping)都(dou)能(neng)檢(jian)測(ce)到(dao)是(shi)否(fou)有(you)觸(chu)摸(mo)發(fa)生(sheng)
，其(qi)方(fang)法(fa)是(shi)用(yong)一(yi)個(ge)弱(ruo)上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)將(jiang)其(qi)中(zhong)一(yi)層(ceng)上(shang)拉(la)
，而(er)用(yong)一(yi)個(ge)強(qiang)下(xia)拉(la)電(dian)阻(zu)來(lai)將(jiang)另(ling)一(yi)層(ceng)下(xia)拉(la)。如(ru)果(guo)上(shang)拉(la)層(ceng)的(de)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)大(da)於(yu)某(mou)個(ge)邏(luo)輯(ji)閾(yu)值(zhi)，就(jiu)表(biao)明(ming)沒(mei)有(you)觸(chu)摸(mo)
，反(fan)之(zhi)則(ze)有(you)觸(chu)摸(mo)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)觸(chu)摸(mo)屏(ping)是(shi)一(yi)個(ge)巨(ju)大(da)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)，此(ci)外(wai)還(hai)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)觸(chu)摸(mo)屏(ping)引(yin)線(xian)的(de)電(dian)容(rong)，以(yi)便(bian)濾(lv)除(chu)LCD引入的噪聲。弱上拉電阻與大電容器相連會使上升時間變長，可能導致檢測到虛假的觸摸。

四線和八線觸摸屏可以測量出接觸電阻
，即圖5中的RTOUCH。RTOUCH與觸摸壓力近似成正比。要測量觸摸壓力
，需要知道觸摸屏中一層或兩層的電阻。圖6中的公式給出了計算方法。需要注意的是，如果Z1的測量值接近或等於0（在測量過程中當觸摸點靠近接地的X總線時）
，計算將出現一些問題，通過采用弱上拉方法可以有效改善這個問題。

圖5 RTOUCH

圖6 觸摸屏電阻計算方法