一、什么是電阻式觸摸屏

　　電阻式觸摸屏是一種傳感器，它將矩形區(qū)域中觸摸點(diǎn)（X，Y）的物理位置轉(zhuǎn)換為代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)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(chǎn)生屏幕偏置電壓，同時(shí)讀回觸摸點(diǎn)的電壓。

　　二、電阻式觸摸屏工作原理

　　1.基本原理

　　電阻觸摸屏的工作原理主要是通過壓力感應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn)對屏幕內(nèi)容的操作和控制的，這種觸摸屏屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜，其中第一層為玻璃或有機(jī)玻璃底層，第二層為隔層，第三層為多元樹脂表層，表面還涂有一層透明的導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面經(jīng)硬化處理、光滑防刮的塑料層。在多元脂表層表面的傳導(dǎo)層及玻璃層感應(yīng)器是被許多微小的隔層所分隔電流通過表層，輕觸表層壓下時(shí)，接觸到底層，控制器同時(shí)從四個角讀出相稱的電流及計(jì)算手指位置的距離。這種觸摸屏利用兩層高透明的導(dǎo)電層組成觸摸屏，兩層之間距離僅為2.5微米。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個接通后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比，即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。

　　2.電路實(shí)現(xiàn)

　　觸摸屏包含上下疊合的兩個透明層，四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成，五線和七線觸摸屏由一個阻性層和一個導(dǎo)電層組成，通常還要用一種彈性材料來將兩層隔開。當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力（如通過筆尖或手指進(jìn)行按壓）足夠大時(shí)，頂層與底層之間會產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。如圖3，分壓器是通過將兩個電阻進(jìn)行串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)的。上面的電阻（R1）連接正參考電壓（VREF），下面的電阻（R2）接地。兩個電阻連接點(diǎn)處的電壓測量值與下面那個電阻的阻值成正比。

　　為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測量一個坐標(biāo)，需要對一個阻性層進(jìn)行偏置：將它的一邊接VREF，另一邊接地。同時(shí)，將未偏置的那一層連接到一個ADC的高阻抗輸入端。當(dāng)觸摸屏上的壓力足夠大，使兩層之間發(fā)生接觸時(shí)，電阻性表面被分隔為兩個電阻。它們的阻值與觸摸點(diǎn)到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點(diǎn)與接地邊之間的電阻相當(dāng)于分壓器中下面的那個電阻。因此，在未偏置層上測得的電壓與觸摸點(diǎn)到接地邊之間的距離成正比。

　　電阻式觸摸屏內(nèi)部渡涂的透明ITO導(dǎo)電薄膜有工藝要求。涂層不可太厚，否則不但會降低透光率，還會形成內(nèi)反射層，降低清晰度；涂層也不可太薄，否則容易斷裂。在使用過程中，由于觸摸屏的工作準(zhǔn)確性需要依靠電阻網(wǎng)絡(luò)的精密性來實(shí)現(xiàn)，如果某處電阻網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了故障將會使此處觸摸屏觸摸失靈：觸摸屏表面經(jīng)常被觸摸，表層薄薄的一層透明ITO導(dǎo)電薄膜會出現(xiàn)細(xì)小裂紋，也會導(dǎo)致觸摸失靈；透明ITO導(dǎo)電薄膜的外層采用的是塑膠材料，沒有保護(hù)層，所以安全性較差。但是，從結(jié)構(gòu)上看，電阻式觸摸屏是一個相對封閉的系統(tǒng)，因此相比于其他觸摸屏，不受外界污染物的影響，比如灰塵、水汽、油潰等，而且適合配帶手套或是不能用手直接觸摸的場合，因此能夠在惡劣環(huán)境下正常工作，適合于航空機(jī)載顯示系統(tǒng)。

　　三、電阻式觸摸屏優(yōu)點(diǎn)

　　電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜，反應(yīng)靈敏度很好，而且不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏，它們都是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。它可以用任何物體來觸摸，穩(wěn)定性能較好。

　　電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)可歸類為：

　　1.電阻式觸控屏的精確度高，可到像素點(diǎn)的級別，適用的最大分辨率可達(dá)4096x4096。

　　2. 屏幕不受灰塵、水汽和油污的影響，可以在較低或較高溫度的環(huán)境下使用。

　　3. 電阻式觸控屏使用的是壓力感應(yīng)，可以用任何物體來觸摸，即便是帶著手套也可以操作，并可以用來進(jìn)行手寫識別。

　　4. 電阻式觸控屏由于成熟的技術(shù)和較低的門檻，成本較為廉價(jià)。

　　四、電阻式觸摸屏缺點(diǎn)

　　缺點(diǎn)是電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷導(dǎo)致觸摸屏不可用，多層結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致很大的光損失，對于手持設(shè)備通常需要加大背光源來彌補(bǔ)透光性不好的問題，但這樣也會增加電池的消耗。

　　電阻式觸摸屏的缺點(diǎn)可歸類為：

　　1. 電阻式觸控屏能夠設(shè)計(jì)成多點(diǎn)觸控，但當(dāng)兩點(diǎn)同時(shí)受壓時(shí)，屏幕的壓力變得不平衡，導(dǎo)致觸控出現(xiàn)誤差，因而多點(diǎn)觸控的實(shí)現(xiàn)程度較難。

　　2. 電阻式觸控屏較易因?yàn)閯潅葘?dǎo)致屏幕觸控部分受損。

　　五、觸摸屏的基本線性校準(zhǔn)算法

　　觸摸屏和LCD顯示屏疊加在配套使用時(shí)，由于存在誤差，觸摸屏坐標(biāo)系和顯示屏坐標(biāo)系不重合，校準(zhǔn)的目的就是在這兩種坐標(biāo)系之間找到一種合適正確的映射關(guān)系，使觸摸屏上顯示的圖形經(jīng)過變換，與LCD顯示的圖形保持一致。這里觸摸屏和LCD顯示圖形的點(diǎn)都用矢量來表示：Q（x，y）為觸摸屏上的點(diǎn)，稱為物理坐標(biāo)；Qd（xd，yd）為LCD顯示屏上的點(diǎn)，稱為顯示坐標(biāo)。設(shè)物理坐標(biāo)：

　　由于觸摸屏和LCD顯示屏接觸點(diǎn)之間存在角度誤差，同時(shí)考慮到每個點(diǎn)的x和y坐標(biāo)都存在不同的因子縮放，并且觸摸屏和LCD顯示屏之間還存在移動誤差，則假設(shè)角度差為φ，縮放因子為kx和ky，位移因子為Sx和Sy，可得到顯示坐標(biāo)：

　　由上式中可以看出，除了x和y，方程式右邊各項(xiàng)均為常量，即觸摸屏和顯示屏的坐標(biāo)系可以認(rèn)為是線性的，基于此方程實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)也稱為線性校準(zhǔn)?，F(xiàn)在用一般情況來代替各乘積項(xiàng)的系數(shù)，則可以得到：

　　顯然，如果能求出線性變換的參數(shù)（A1，B1，C1，A2，B2，C2），就可以通過上述等式來校準(zhǔn)從觸摸屏那里得來的顯示坐標(biāo)了［5］。為了求出這六個參數(shù)，在觸摸屏上任意取三個點(diǎn)（由于邊界點(diǎn)的線性度差，所以要盡量避免），設(shè)物理坐標(biāo)和顯示坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3）和（xd1，yd1）、（xd2，yd2）、（xd3，yd3），可以得到方程組：

　　值得注意的是，只有在觸摸屏和LCD顯示屏之間的角度誤差φ極小的情況下，上述的基本線性校準(zhǔn)算法才適用。為了達(dá)到更好的校準(zhǔn)效果，本文在此基礎(chǔ)上，對基本線性校準(zhǔn)算法進(jìn)行了優(yōu)化，形成五點(diǎn)校準(zhǔn)。