触摸屏应用技术基础（精选7篇）
触摸屏应用技术基础 篇1
摘要：触摸屏技术被认为是未来人机交互技术的主流方向之一, 相关的产业及其产品的应用也正在成为一个技术热点。本文阐述了触摸屏技术的基本原理, 分类, 性能及发展趋势。
关键词：触摸屏,触摸屏技术,人机交互,原理,触摸屏分类,发展趋势
一、引言
由于科学技术的飞速发展, 越来越多的机器与现场操作都趋向于使用人机界面, PLC控制器强大的功能及复杂的数据处理也呼唤一种功能与之匹配而操作又简便的人机交互界面的出现。触摸屏的应运而生无疑是21世纪自动化领域里的一个巨大的革新。触摸屏以其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认可。,
另外, 使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化, 同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数, 降低生产的成本同时由于面板控制的小型化及高性能, 相对地提高了整套设备的附加价值。
二、触摸屏技术
触摸屏技术在我国的应用虽然只有十多年的时间, 但是它已经成了继键盘、鼠标、手写板、语音输入后最为普通百姓所易接受的计算机输入方式。利用这种技术, 使界面能够访问计算机的数据库, 用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作或查询, 同时大大地提高了计算机的可靠性, 从而使人机交互更为直截了当。这种技术极大方便了用户, 成为极富吸引力的全新多媒体交互设备。
(一) 触摸屏的基本工作原理
触摸屏是一种透明的绝对定位系统, 首先它必须是透明的, 透明问题是通过材料科技来解决的。其次是它能给出手指触摸处的绝对坐标, 而鼠标属于相对定位系统。绝对坐标系统的特点是每一次定位的坐标与上一次定位的坐标没关系, 触摸屏在物理上是一套独立的坐标定位系统, 每次触摸的位置转换为屏幕上的坐标。
触摸屏的基本原理如下:触摸屏的本质是传感器, 用户用手指或其他物体触摸安装在显示器上的触摸屏时, 被触摸位置的坐标被触摸屏控制器检测, 并通过通信接口 (例如RS-232C或RS-485串行口) 将触摸信息传送到PLC, 从而得到输入的信息。
触摸屏系统一般包括两个部分:触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面, 用于检测用户触摸位置, 再将该处的信息传送给触摸屏控制器;触摸屏控制器的主要作用是接收来自触摸点检测装置的触摸信息, 并将它转换成触点坐标, 判断出触摸的意义后送给PLC, 它同时能接收PLC发来的命令并加以执行, 例如动态地显示开关量和模拟量。
(二) 触摸技术的优势
触摸屏, 是用户和计算机之间实现互动的最简单、最直接的方式。现在, 各行各业都已成功地将触摸屏的效用发挥到各自的应用领域中。触摸屏技术的优异特性有如下的表现:
1. 简化了人机界面, 使用户无需经过任何培训就能使用计算机;
2. 提高了精确度, 消除了操作员误操作的可能性, 因为供用户选择的菜单设置非常明确;
3. 触摸屏取代了键盘和鼠标;
4. 结实耐用, 可以承受键盘和鼠标易受损坏的恶劣环境;
5. 通过触摸屏可以快速访问所有类型的数字媒体, 不会受到文本界面的妨碍;
6. 底座更小, 保证空间不被浪费, 因为输入设备已完全整合到显示器中。
三、触摸屏的分类
根据触摸屏的工作原理和传输信息的介质, 把触摸屏分为四种, 它们分别为电阻式、表面声波式、红外线式以及电容式。每一种触摸屏都有其各自的优缺点, 要了解触摸屏的适用场合, 则了解每一种触摸屏的工作原理和特点尤为重要。
(一) 电阻式触摸屏
1. 电阻式触摸屏工作原理
电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜, 由一层玻璃或有机玻璃作为基层, 表面涂有一层透明的导电层 (ITO膜) , 上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO, 在两层导电层之间有许多细小 (小于千分之一英寸) 的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时, 两层ITO发生接触, 电阻发生变化, 控制器根据检测到的电阻变化来计算接触点的坐标, 再依照这个坐标来进行相应的操作。电阻屏根据引出线数多少, 分四线、五线等类型。五线电阻触摸屏的外表面是导电玻璃而不是导电涂覆层, 这种导电玻璃的寿命较长, 透光率也较高。
2. 电阻式触摸屏的缺陷
电阻式触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境, 不怕灰尘和水汽, 它可以用任何物体来触摸, 可以用来写字画画, 比较适合工业控制领域及办公室内有限地使用。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料, 不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。并且由于经常被触动, 表层ITO使用一段时间后会出现细小的裂纹, 甚至变形, 因此其寿命并不长久。
(二) 表面声波触摸屏
1. 表面声波触摸屏工作原理
表面声波是超声波的一种, 它是在介质 (例如玻璃) 表面进行浅层传播的机械能量波。表面声波性能稳定、易于分析, 并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或柱面的玻璃平板, 安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃, 没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器, 右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器, 玻璃屏的四边刻有由疏到密间隔非常精密的45度角反射条纹。在没有触摸的时候, 接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指触摸屏幕时, 手指吸收了一部分声波能量, 控制器侦测到接收信号在某一时刻的衰减, 由此可以计算出触摸点的位置。除了一般触摸屏都能响应的x、y坐标外, 表面声波触摸屏的突出特点是它能感知第三轴 (z轴) 坐标, 也就是能感知用户触摸压力的大小值, 其原理是由接收信号衰减处的衰减量计算得到。三轴一旦确定, 控制器就把它们传给主机。
2. 表面声波触摸屏的特点
表面声波触摸屏非常稳定, 不受温度、湿度等环境因素影响, 寿命长 (维护良好情况下达5000万次) ;透光率和清晰度高, 没有色彩失真和漂移, 安装后无需再进行校准, 有极好的防刮性, 能承受各种粗暴的触摸, 最适合公共场所使用。
(三) 红外线式触摸屏
1. 红外线触摸屏工作原理
红外触摸屏的四边排布了红外发射管和红外接收管, 它们一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时, 手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线, 控制器通过计算即可判断出触摸点的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。
2. 红外线触摸屏的特点
红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰, 适宜于某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便, 可以用在各档次的计算机上。此外, 由于没有电容充放电过程, 响应速度比电容式快, 但分辨率较低。
(四) 电容式触摸屏
1. 电容式触摸屏工作原理
电容式触摸屏利用人体的电流感应进行工作。电容式触摸屏是一块4层复合玻璃屏, 用真空金属镀膜技术在玻璃屏的内表面和夹层各镀有一层ITO, 玻璃四周再镀上银质电极, 最外层是只有0.0015毫米厚的玻璃保护层, 夹层IT0涂层作为工作面, 4个角引出4个电极, 内层ITO为屏蔽层, 以保证良好的工作环境。在玻璃的四周加上电压, 经过均匀分布的电极的传播, 使玻璃表面形成一个均匀电场, 当用户触摸电容屏时, 由于人是一个大的带电体, 手指和工作面形成一个耦合电容, 因为工作面上接有高频信号, 手指吸收走很小的一部分电流。电流分别从触摸屏4个角上的电极流出, 流经这4个电极的电流与手指到4个角的距离成正比, 控制器通过对这4个电流比例的精密计算, 得出触摸点的位置。
2. 电容式触摸屏的缺陷
电容式触摸屏反光严重, 而且, 电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀, 存在色彩失真的问题, 由于光线在各层间的反射, 还会造成图像字符的模糊。电容式触摸屏在有导体靠近, 会引起电容式触摸屏的误动作。电容式触摸屏的另一个缺点是用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应。
电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变, 环境电场发生改变时, 会引起电容式触摸屏的漂移, 造成不准确。
四、触摸屏技术的发展趋势
触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用, 是一种极有发展前途的交互式输入技术。世界各国对此普遍给予重视, 并投入大量的人力、物力进行研发, 新型触摸屏不断涌现。
触摸笔:利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板, 除显示界面、窗口、图标外, 还具有利用触摸笔签名、标记的功能, 系统已做到了自动辨认。这种触摸笔比早期只提供选择菜单用的光笔功能大大增强。
触摸板:触摸板采用了压感电容式触摸技术, 屏幕面积最大3米×4米, 是一种壁挂式系统。触摸板由三部分组成:最底层是中心传感器, 用于监视触摸板是否被触摸, 然后对信息进行处理, 中间层提供了交互用的图形、文字等, 最外层是触摸表层, 由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时, 在千分之一秒内就可以将此信息送到传感器并进行登录处理。触摸板与PC机兼容, 它还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点, 因而被应用于指点式信息查询系统 (如电子公告板) , 收到了非常好的效果。
总之, 触摸屏的发展趋势具有专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等特点。随着信息社会的发展, 人们需要获得各种各样公共信息。以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统通过采用先进的计算机技术, 运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式, 直观、形象地把各种信息介绍给人们, 给人们带来极大的方便。我们相信, 随着触摸屏技术的迅速发展, 触摸屏的应用领域会越来越广, 性能会越来越好。
参考文献
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触摸屏技术的未来 篇2
义隆:i Phone采用电容式的触摸屏,它强调输入的方式是采用Multi-touch,即可使用多手指操作,将透明的电容式触摸屏贴在LCD面板上面构成,而义隆电子也拥有透明的电容式触摸屏之技术,将“电容式触摸屏”和“手写辨识”这二种技术整合在一起,我们称它为e Finger“e指神功”。该技术最大的特色是可提供高分辨率之应用如象形文字之输入、光标控制及绘图功能,而且能于透明的电容式触摸屏上以手指直接用手写的方式输入中/英文及绘图。也可以将此技术应用于多媒体播放器PMP、GPS导航系统、数码相机及UMPC/MID上,并结合Vista Side Show功能直接连接及操作PC,当然还可以应用在车用计算机及多媒体中心的智能型人机接口上。例如把移动PC的电容式触控板放到遥控器上面,可以将鼠标的功能置于遥控器上,再加上中/英文手写辨识功能则可取代计算机键盘,这样我们就可躺在沙发椅用此智慧型遥控器上网,且轻易地取代客厅中的计算机键盘、鼠标和电视的遥控器。
Cypress:电容性触摸屏技术迅速在消费类便携式产品中得到广泛采用,是因为它能以高性价比支持多点触摸和识别。这就使多种多样的用户界面成为可能。例如,用户可以使用两个手指实现诸如放大、缩小、旋转和双手指滚动。此外,游戏控制功能也可以在电容式触摸屏上实现。这种屏的另一个好处是不需要像电阻屏中那种移动的PET薄膜,这就可以使电容屏免受湿度和其它环境污染的影响。电容式触摸屏无疑是触摸屏技术的未来。采用电容式触摸屏可以创造出无数的用户界面形式,我们相信这将为电容式触摸屏创造出更多的应用。而目前,对于电容式触摸屏的应用支持还比较有限,将来必有很大发展空间。
触摸屏在农业中的应用 篇3
1 触摸屏的原理及分类
触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面, 用于检测用户触摸位置, 接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息, 并将它转换成触点坐标, 再送给CPU, 它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
触摸屏目前主要有以下几种类型, 它们分别是:电阻式、电容式、表面声波式、红外式, 以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。以上几种类型可以分为两类, 一类需要ITO, 比如前3种触摸屏, 另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种屏。
2 触摸屏在农业信息中的应用
在过去很长一段时间里, 电脑作为高技术产品, 已经得到很大的普及, 但也有很大部分的人不知如何发挥其效能。触摸屏的出现改变了这种现状, 利用触摸屏, 我们只要用手指轻轻地碰一下计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机的操作, 从而使人机交互更为直截了当, 极大方便了那些不懂电脑操作的用户。
现如今在信息技术飞速发展的推动下, 针对电视、广播、杂志媒介在传播农业信息中存在的种种弊端, 急需一种能够方便有效地教育农民, 帮助农民诊断问题、解决问题的系统。我国在利用触摸屏传播农业信息方面已经做了大量的工作, 在很多省市已经得到运用, 并也取得了相当可观的成效。
广东省中山市作为省首批农村信息直通车工程项目试点市之一, 在全市镇区和行政村推行农村信息直通车工程, 先后开展了触摸屏上网、远程教育、农讯通等工程, 建立全方位农村科技信息直通车服务, 改变了农民获取农业技术信息难、市场信息不灵的局面。
新疆兴农网采用触摸屏计算机及LED显示技术, 将网站的系统软件和数据库装在客户端的触摸屏计算机上, 网站主机自动定时通过MODEM拨叫客户端的触摸屏计算机, 主动发送兴农网的新数据, 及时更新客户端的触摸屏计算机的数据库, 做到了客户端的触摸屏计算机和LED大屏幕无人执守、免维护, 乡镇无需运转费, 受到政府领导和农民的称赞。
由四川农业大学、中国电信犍为公司共同合作, 犍为县建成了农业专家信息服务系统, 以触摸屏终端展示, 农民需要时可直接在触摸屏上查询, 同时农民有个性化需求可用电话向专家提出, 专家在远程将解决方案在触摸屏终端显示, 实现适时个性化服务。
黑龙江省针对部分地方信息技术开发与农民实际运用脱节问题, 提出了把触摸屏、Wi Fi、网站技术有机结合在一起, 建立触摸式农技信息无线网络传递平台的解决方案。基站硬件接口部分采用触摸屏, 在设计上简单易用, 只要认识字, 就可以操作。
南京联创科技集团股份有限公司设计的农业物联网技术, 使用者只要点击触摸屏, 新鲜的蔬菜、瓜果、鱼肉次日就能送上门, 还能查询到该食品种植、采摘、宰杀、运输时间等信息;除了能采购之外, 该技术还能教你做菜。
3 触摸屏在农业生产中的应用
触摸屏电脑采用了一种按人脑的联想思维方式存储, 管理多媒体信息的技术, 比传统的键盘, 鼠标输入方式更自由、更灵活, 其坚固耐用, 节省空间, 反应速度快, 操作方便, 易于交流, 因此, 利用触摸屏, 在农业生产中, 可实现农业现代化的控制, 使系统和设备更加友好和简捷, 并能够在一些设施设备中时时观测系统数据, 及时控制通信设备, 让操作简单、方便、可靠, 因此触摸屏将在农业生产中发挥很大的作用。
为了使农业经济提高资源利用率, 就必须应用智能化高新技术。浙江大学设计的自动喷灌控制器, 所有的操作都通过触摸屏进行, 设备可按照作物不同需求和不同生长环境任意设定周期, 由控制器控制液压泵按照设定时间周期自动运行, 均匀微量地喷洒到需要灌溉的地方, 从而大大减少人力物力, 实现农作物生长无人值守。天津市工业自动化仪表研究所设计的灌溉系统, 运用触摸屏方便地设定灌溉施肥方案、直观地了解灌溉施肥过程和监控信号的动态变化, 及时进行故障判断等, 对于来自现场的流量计、p H值、EC、水势、水泵状态等信号, 可在屏幕上通过数值或动画方式来动态显示现场的实时变化情况。国家农业信息化工程技术研究中心设计的大田灌溉系统, 将触摸屏与农用仪器设备有机结合, 采用嵌入式图形中间件Mini GUI构建的多窗口图形用户界面, 达到灌溉过程中信息的远程传输, 符合实时测控的要求, 测试结果表明此系统对于降低操作难度, 减少培训维护成本、提高农业生产效率具有较强的实用价值。
自动仓库是现代物流与计算机控制技术相结合的产物。西北农林科技大学学生所设计的基于触摸屏和PLC的农产品自动化立体仓库控制系统, 以三菱FX2N-48MR型可编程控制器为控制核心, 结合三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏, 采用了光电检测、步进驱动等新技术, 将农产品的存储过程自动化。正常工作时, 通过触摸屏, 我们可方便地观察系统的操作状态、当前过程值以及可能发生的PLC故障。触摸屏通过组态变量能与PLC进行通信, 将各项设定值输入PLC, 对PLC中的实时数据进行显示、记录、存储和处理, 起到监控机器设备的功能。此系统友好的人机界面和可靠的控制性能, 简化了现场操作, 使农产品的存储自动化, 使其在实际生产应用中获得了良好的效果。具有较为广阔的实际应用前景。对于我国农产品加工储藏业的发展具有重要意义。该项设计也得到了两院院士的关注。
安徽农业大学学生通过农业与信息技术的紧密结合, 把施肥决策系统和触摸屏技术相结合, 实现了用触摸屏显示内容的可触摸的测土配方施肥决策系统。该系统不仅能让用户方便地查询到各采样点农户的施肥配方 (即精准施肥配方) , 又能查询到各乡镇、村组不同肥力地块的施肥配方 (即区域施肥配方) , 同时还能方便地查询到各大中微量元素的分布状况等。系统在界面设计上采用面向用户的思想, 界面友好, 菜单按钮设计大方, 操作方便, 直观、清晰, 可视化程度高, 操作简单, 农民易于接受, 便于推广使用。
中国农业大学在JL1603小麦联合收获机安装了一种粮食产量检测装置, 这种装置包含了液晶显示器 (LCD) 和一个触摸屏作为人机界面。触摸屏作为输入工具进行命令输入和数据输入。通过触摸屏来接收操作员的命令, 并且每秒钟存储一次经过处理过的数据, 还可以对要收获的地块命名, 并对收获该地块时每一车粮食的先后顺序所用的每一辆车做标记 (车次名) 。为了方便输入, 设计采用了“软键盘”输入方式, 用户设置时只需直接点击相应的数字和字母就可完成录入。基于GPS和GIS的农业机械指导技术, 农民通过机械所携带的触摸屏电脑, 提供当前的电子地图, 并时时完善农田和道路的地理信息系统, 能使农业机械在农田里时刻得到交通制导信息。该技术不仅能满足田间操作的要求, 更能为农民在改善土地质量, 增加产量和提高农民收入提供很大帮助。
触摸屏在农业生产设备上运用越来越广。带有触摸屏的微处理器野外采集系统、种子包衣机、粮食烘干机等设备在实际运用中, 不仅满足了现在农业生产的各种要求, 也深受使用者的欢迎。
4 结束语
触摸屏作为一种最新的电脑输入设备, 使用者只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机的操作, 从而使人机交互更为直截了当, 极大地方便了那些不懂电脑操作的的使用者。它具有快速感应与精确定位的特点, 集声音、图像、文字于一体, 方便直观、图像清晰、坚固耐用、易于交流和节省空间等优点, 是目前最简单、方便且又适用于我国多媒体信息查询的输入设备, 触摸屏也将在我国农业设施中发挥越来越广泛的作用。
摘要：触摸屏作为一种新型的人机交互界面, 在生产和生活中运用范围越来越广。笔者结合触摸屏在农业领域中的应用实例, 体现触摸屏在高新技术农业中, 为我国现代化农业信息的推广、农机设备的简捷操作, 为政府农业部门、农业企业以及农民 (包括城镇居民) 提供服务发挥了巨大作用。
基于触摸屏技术的运动控制器 篇4
目前, 我国是世界上经济发展最快的国家之一, 市场上新设备的控制需求、传统设备技术升级和换代对运动控制器的市场需求越来越大。
基于嵌入式控制芯片的运动控制器可以在没有PC机的情况下使用, 降低了设备成本, 集成了触摸屏和中文控制指令则可以降低用户使用难度, 在一些加工工艺较为简单的生产设备上将会成为不二的选则。
运动控制器硬件设计简介
本运动控制器采用意法半导体公司的stm32f103vct6作为核心处理器, 外围设备有一块电阻式的触摸屏, 输入输出端口, 步进电机及驱动设备构成。触摸屏用于输入指令以及界面显示。输入输出端口用于与外部其他设备的通信。而步进电机和驱动设备是我们的控制对象。
触摸屏程序设计
触摸屏程序设计分为两个部分, 一个是触屏程序设计, 一个是显示程序设计。
触屏的程序设计。
触摸屏的原理简单来讲, 它上面有一个XPT2046, 它是一个四线制触摸屏控制器, 内含12位分辨率125KH转换速率逐步逼近型A/D转换器。XPT2046能通过执行两次A/D转换查出被按的屏幕位置。所以设计触摸屏函数时, 就是不断扫描屏幕是否按下, 当屏幕按下的时候, 相应按下的标志置位, 并且得到按下的点的坐标。
下面我们来介绍一下如何根据上述原理在触摸屏上做一个按键。我们可以先确定想要画的按键位置, 然后根据4个顶点坐标画一个按键的框, 该框的坐标值是已知的, 程序中先判断按键是否按下, 如果按下, 判断按下的点是否在坐标的范围内, 便可确定显示屏上的这个按键是否按下, 然后实现相应的功能。
多界面的制作和切换。
由于考虑到运动控制器界面的复杂性, 我们可能需要多个界面, 那这些界面该如何切换呢?事实上, 我们这里运用了状态机的思想。每一个界面作为一种状态, 定义了一个状态变量。在while (1) 中, 使用了一个switch语句, 通过状态变量来显示相应的界面, 每个界面中都会有按键可以改变状态变量, 上图中的翻页键和设置键便是指向其他界面的键。
运动控制器的指令设计
我们设计的运动控制器提供的指令有位移指令、延时指令、速度指令、输入指令、输出指令、扫描指令、跳转指令、结束指令。与传统的控制器不同的是, 我们通过取模软件取模, 将所有的指令实现为中文, 使得操作的难度大大降低。
指令的存储格式
下面我们介绍下指令的格式。所有的指令都有自己的序号, 名称和操作数。第一列的00~04为序号, 第二列的位移、时间等为指令名称, 第三列则为操作数。为了存储的方便, 存储指令的时候实际上是用结构体实现。定义了一个指令结构体, 该结构体的成员为名称和操作数。然后建立一个指令的结构体数组, 指令的名称是一个char型字符, 从0x00~0x08 (包含空指令) 。而指令的操作数是4位的char型数组 (除了位移指令) 。事实上并不是每一个指令都需要4位操作数, 这样做的原因是为了程序存储时数据对齐。
指令的解释和运行
在运行之前, 需要对指令做解释。解释的总体思路是根据指令内部存储代号来分别解释, 将4位的操作数转换为有效的参数。按顺序读入指令, 判断其代号, 然后送入相应的函数做解释得到指令参数。
指令运行时, 程序中有一个变量j初始化为0, 然后读取数组第一条指令的代号, 判断是哪种指令, 执行相应的函数, 并将上述由操作数做解释后的指令参数作为形参传入。执行完一条程序后返回, j自加1, 读取第二个指令的名称, 继续执行, 直到读取到结束指令时停止。
实现步进电机的加减速
我们先简单的介绍下步进电机。由于我们使用了相应的驱动, 这里只需要对该驱动输入相应的脉冲和方向便可控制电机。步进电机是每发一个脉冲走一个角度, 所以它的速度取决于发送脉冲的频率。
本文采用定时器的PWM模式, 设定占空比为50%, 使能定时器的溢出中断。步进电机的启动参数为加减速时间, 速度最大值, 脉冲个数。本文所使用的加减速为直线加减速。加减速过程分为两种情况, 一种由于速度值设置过大, 脉冲个数小, 使得运行达不到最大速度, 只有加速和减速过程, 速度曲线大致为三角形。另一种便是既有加减速又有匀速运行状态, 速度曲线大致为梯形。
具体实现时, 先计算中点P=N/2, 定时器每发出一个脉冲便会进入溢出中断, 并对脉冲个数进行计数, 并且根据式子 (1) 和 (2) 计算出下一个脉冲的速度, 根据速度改变定时器的频率。当个数小于P时, 逐脉冲进行比较, 当前速度是否达到最大速度, 如果达到, 记录下当前的脉冲个数P1, P1~ (N-P1) 阶段为匀速阶段, 而到 (N-P1) 时电机进入减速阶段, 这时的加速曲线为梯形。如果到中点P时还未达到最大速度, 说明设置的参数达不到, 此时在中点开始减速, 加速曲线变为三角形。其中
结束语
触摸屏应用技术基础 篇5
电容式触摸技术诞生于30多年前, 电容式触摸屏与传统的电阻式触摸屏相比, 采用了一种截然不同的技术。电容式触摸屏又可以分为表面电容式触摸屏和投射电容式触摸屏, 此二者最明显的区别在于, 表面电容式触摸屏仅支持单点操作, 而投射电容式触摸屏可支持多点触控操作。
2007年苹果公司的第一台i Phone手机的推出, 成为投射电容式触摸屏行业发展的一个里程碑, 它将一部至少需要20个按键的移动电话, 设计的仅需三四个按键, 剩余的全部由触摸屏完成。增加了人机直接互动的亲切感, 引发消费者的热烈追捧。同时也开启了电容式触摸屏向主流操控界面迈进的征程。近年来投射电容式触摸屏已被广泛应用
于智能手机、平板电脑等家用电器的行业领域。在时代发展的潮流中, 现下汽车电子广泛使用的电阻式触摸屏逐步向电容式触摸屏的转变, 也将是发展的必然趋势。
本文主要对投射电容式触摸屏的原理及应用于车载音响的研究进行了探讨和阐述。
电容屏介绍
电容屏原理
电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的, 其输入是利用排列的透明电极与人体间的静电相结合, 产生出电容量变化, 从产生的诱导电流来检测操作坐标。
(参考图1电容屏原理图)
投射电容式触摸屏的特点及分类
投射电容式触摸屏采用多层ITO (氧化铟锡:一种透明导电金属) 层, 形成矩阵式分布, 以X轴、Y轴交叉分布作为电容矩阵, 当手指触碰屏幕时, 可通过X、Y轴的扫描, 检测到触碰位置电容的变化, 进而计算出手指之所在。投射电容式触摸屏又可分为自电容和互电容两种形式。
自电容式:它把被感应的物体 (如手指) 作为电容的另一个极板。当手指触碰屏幕时可在传感电极和被传感电极之间感应出电荷, 从而被感觉到。
互电容式:通过相邻电极的耦合产生的电容。当被感觉的手指靠近从一个电极到另一个电极的电场线时, 交互电容的改变被感觉到, 从而报告出位置。
基于上述两种方式的特点, 自电容式在多点触控操作时会产生鬼点, 而互电容式电容屏能够实现真正意义上的多点触控。因此目前广泛被使用的投射电容式触摸屏多指的是互电容式触摸屏。
互电容式触摸屏的构造类型
目前国内电容屏市场生产的互电容式触摸屏主要有G+G、G+F、G+F+F三种构造 (参考图2) 。
其特点都是操作面由一层玻璃盖板, 以光学胶 (OCA) 固定在镀有ITO膜的电极层上构成的。各类型的特点如表1所示。
互电容式电容屏应用于车载音响的研究
电容屏车载使用的问题点
由于车载使用条件的要求相比普通日常使用的条件要求要高, 因此, 目前车载音响使用的触摸屏, 多是电阻式触摸屏。在车载条件下, 电容屏与电阻屏相比主要有如下问题点。因此, 目前电容屏在车载音响领域尚未广泛使用。 (参考表2)
原因分析及对策
针对上述问题点, 从构造及原理上对原因分析如下。 (参考表3)
方案确立及样品试做
针对上述原因, 以及抽出方案的分析, 出于对效果 (Quality) 、成本 (Cost) 等因素的考虑, 选定试做方案如下:
(1) 触摸屏采用G+F+F构造, 外形为7inch。
※理由:成本低, 规格满足车载规格需求, 且本次试做的演示样机为7inch。
(2) 防爆膜采用“日油公司”的G1002UV。以OCA贴付于玻璃盖板表面。
※理由:此款防爆膜为针对车载条件开发研制, 且雾值为7.1%, 满足所需光学特性。
(3) 触控IC选用国内普遍使用的Pixcir的Tango C48。
※理由:经实际验证可满足准车载条件, 且成本较低廉。
效果确认
对策品实际效果
各项实验结果如下:参考表4
结语
触摸屏应用技术基础 篇6
作为触摸及微控制器解决方案的领导厂商，Atmel公司于2011年2月24日～26日携其最新的maXTouch E系列电容式触摸解决方案和用于实现触摸按钮、滑块和滚轮功能的全新QTouch电容式触摸控制器系列，成功参展国际集成电路研讨会暨展览会 (IIC-China 2011Spring) 。Atmel公司亚太区战略营销总监曹介龙先生、触摸技术市场推广经理Patrick Hanley以及AVR产品市场经理Pal Kastnes出席了同期发布会。
绝非偶然的成功
maXTouch系列产品自2009年发布以来，取得了骄人的成绩，其市场增长速度惊人，到2010年预计已达1.4亿美元。目前，数家大型手机OEM厂商的所有旗舰Android产品均采用maXTouch的产品。
“maXTouch的成功绝非偶然。”曹介龙先生分析：“相比同类竞争产品，它的刷新速度更快、功耗更低，且支持无限次触摸，产生电容式‘图像’，具有防手掌或侧边误触功能。maXTouch模块化固件完全可调，无需任何代码开发，显著地缩短了产品上市时间。”
不久之前，Atmel刚刚推出面向2英寸～12英寸触摸屏应用的maX-Touch E系列单芯片电容式触摸屏控制器。新推出的E系列产品包括业界首款针对最大12英寸平板电脑显示屏的32位单芯片电容式触摸屏控制器mXT768E、针对手机和移动设备的电容式触摸屏控制器mXT224E以及单芯片32位触摸屏控制器mXT540E和mXT384E。
曹先生介绍，最新E系列的技术演进采用硬件设计来实现更好的噪声抑制特性，而原有方案多使用软件来实现，这样会占用很多控制器空间和数据处理时间，最新硬件解决方案把控制器从这部分工作中解放出来。改善的噪声抑制特性使触摸屏的手写笔操作、戴手套操作成为可能，同时也使显示屏能够做到更薄。
BSW功能的优化实现
触摸应用中越来越普及的几种技术是按钮、滑块和滚轮。它们用于代替传统的实物按钮和滑块，可以避免因污垢、水滴等造成的清理难题和损坏，同时这种可靠耐用的触摸界面也为工业设计提供了更大的灵活性，帮助他们实现终端产品的差异化。
Atmel触摸技术市场经理Patrick Hanley表示，Atmel面向这一应用的QTouch触摸解决方案可提供业界最佳的感测距离，最远可感测到距离21 cm的触摸动作。BSW电容式触摸控制器系列兼容Atmel QTouch触摸软件库，简单且易于使用，能够满足设计人员的需求，可靠稳健地支持广泛的应用。
触摸屏在图书馆中的应用研究 篇7
计算机技术的发展、互联网的普及和智能手机的广泛使用推动了资源的数字化进程, 促使图书、报纸和期刊日趋数字化、网络化, 以适应人们阅读习惯的变化。同时随着触屏手持移动阅读设备使用量的增加, 人们越来越喜欢和习惯通过指尖在屏幕上的移动控制屏幕显示。在这种情形下, 触摸屏应运而生并迅速发展, 将数字化处理后的报纸期刊展示在可触控的大屏幕上, 为人们提供了一种全新的阅读模式和阅读体验。
触摸屏以其新颖、先进的终端展示形态成功吸引了图书馆对其的关注和使用, 目前全国已有多家公共图书馆和高校图书馆使用触摸屏。触摸屏不仅发挥了数字阅读功能, 还增加了图书馆其他相关资源和服务的展示功能, 通过醒目的大屏幕、简洁的界面、友好的互操作吸引更多读者走进图书馆、了解图书馆, 增加图书馆为读者服务的方式。
二、触摸屏技术概述
触摸屏的本质是传感器, 由触摸屏控制器和触摸检测部件组成, 按工作原理和传输信息的介质可划分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式触摸屏[1]。
1、电阻式触摸屏
电阻触摸屏主要是通过压力感应原理来实现对屏幕内容的操作和控制, 其屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜。当点触屏幕时, 两层导电层在触摸点位置就有了接触, 电阻发生了变化, 控制器接收到变化的信号后就会检测电压和电流, 从而计算出触摸点的位置。
电阻式触摸屏的优点是反映灵敏度很好, 由于其处于一种完全隔离的工作环境, 可以适应各种恶劣的环境;可以用任何物体来触摸, 稳定性较好。缺点是触摸屏在两点同时受压时会产生触控误差, 不容易实现多点触控;触摸屏的外层薄膜容易因划伤而不可用。
2、电容式触摸屏
电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作, 其由一块四层复合玻璃屏组成。当点触屏幕时, 由于人体电场, 用户手指和工作面形成一个耦合电容, 手指就能吸走屏幕四个角上的电极中流出的电流, 由于流经四个电极的电流和手指头到四角的距离成比例, 从而通过控制器对四个电流比例的计算得到点触的位置。
电容触摸屏的优点是其特殊的构造能够很好的保护导体及感应器, 能有效防止外界环境因素对触摸屏造成的影响。缺点是电容屏四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀会产生色彩失真的问题;当环境温湿度发生变化或是环境电场发生变化时都会引起电容屏的漂移从而造成定位的不准确。
3、红外线式触摸屏
红外线触摸屏是由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成, 在屏幕表面上形成一个红外线探测网。当用手指触摸时, 手指就会挡住经过该位置的横竖红外线, 触摸屏扫描横竖两个坐标的红外线后发现有触摸时就会将两个发现阻隔的红外对管的位置报告给主机, 从而计算确定点触的位置。
红外线触摸屏的优点是可用任何可阻挡光线的物体进行触摸, 全封闭维护可适应恶劣环境;其不论是外置还是内置均不影响显示器外观, 可适应大尺寸屏幕。缺点是会受到阳光、白炽灯等强红外线干扰而影响性能。
4、表面声波式触摸屏
表面声波式触摸屏是利用声波可以在刚体表面传播的特性设计而成。当手指触摸时, 手指就会吸收部分声波能量, 回收到的信号会产生衰减, 程序分析衰减情况从而判断触摸点的坐标位置。
表面声波式触摸屏的优点是防刮擦, 由于其是机械振动, 不受电磁信号影响, 不会产生漂移。缺点是易受灰尘、水滴等影响需要定期清洁。
以上四种触摸屏在国内均获得了一定程度的发展, 技术较为成熟, 且各有优缺点。在选择触摸屏时可结合放置环境的特点、用户使用功能需求, 从而选择性价比最高的触摸屏, 使其发挥最大的功效。
三、触摸屏在图书馆的应用
在阅读概念多元化、阅读形式多样化的今天, 更多的读者喜欢利用电子手段获取信息和服务, 他们有使用网络和电子技术的丰富经验, 对新体验和新技术充满好奇。如何抓住这些读者, 使他们更方便的获取资源和服务是图书馆一直思考的问题。触摸屏的出现在一定程度上迎合了读者的阅读习惯和好奇心, 适应了读者需求。触摸屏在图书馆界的应用不仅用来阅读数字化的报纸和期刊, 还用来展示图书馆的各种资源和服务, 丰富读者体验。
1、电子报纸和电子期刊
目前推出的触摸屏首要功能是阅读电子版的报纸和期刊, 触摸屏提供了上百份电子报纸和期刊。为方面读者浏览查询, 电子报纸会按出版地、日期、类型等进行分类呈现, 电子期刊也会根据期刊类型进行分类。
读者可以根据喜好进行查找阅读, 不仅能阅读当前出版的报纸期刊, 还可以阅读以前出版的报纸期刊。在阅读过程中, 读者使用手指点触报纸页面即可实现报纸的翻页、页面的放大缩小, 体验电子化纸本阅读的感觉;也可以通过点击界面上的相关按钮执行相应操作。非单一的操作方式适用于各阶段人群, 具有较好的用户互操作性。
2、图书检索
图书借还是图书馆提供的主要服务之一, 为方便读者借阅图书、确认图书馆藏位置, 图书馆会专门放置图书检索机为读者提供图书检索服务。如果触摸屏仅作为阅读电子报纸期刊的终端, 读者在阅读报纸过程中如欲检索图书则需到图书检索机进行检索, 增加了获取信息的步骤, 不能为读者提供方便快捷的服务。因此, 我们在触摸屏主界面中增加图书检索功能, 使读者能够第一时间找到该功能, 方便读者的使用。
在增加图书检索功能时考虑读者使用习惯, 在检索词输入方式上支持手写输入和软键盘输入两种。触摸屏因其极快的反应速度能快速计算出触摸位置, 读者在浏览检索结果列表时能够准确点击目标书目获取馆藏位置信息。
3、图书馆简介
在图书馆大厅摆放的触摸屏还兼有宣传展示的功能, 主要用于展示图书馆相关信息和宣传图书馆相关活动[2]。触摸屏可设置为待机状态和运行状态, 在无人使用的情况下系统自动进入待机状态。图书馆可以将最新发布的活动以文字、图片、视频等多媒体形式在待机状态循环滚动播放。
图书馆简介主要包括图书馆概况、机构设置、规章制度、入馆须知、楼层布局等基本信息介绍。在这些基本信息的展示上注意图文结合、形象生动。比如:规章制度和入馆须知可以只使用文字性进行介绍;图书馆概况可以图文结合, 尤其是有多个分馆的图书馆, 在介绍过程中嵌入分馆照片, 便于读者对图书馆有一个整体了解;机构设置和楼层布局主要以图片为主, 制作的图片能够清晰的说明楼层入口处、书架、借还处等具体位置, 此外还可以考虑使用三维动画技术制作楼层导航使其更加形象生动。
4、资源展示
图书馆是一个文化的殿堂, 这里储存有丰富的资源, 这些资源的揭示和宣传已经通过图书馆网站、移动图书馆、资源公告栏等途径向读者推送, 这些途径中有的可以直接获取该资源, 有的只能了解后再去图书馆获取, 为让读者更便捷的获取资源, 可以在触摸屏中定制资源展示功能, 允许读者查找资源后直接获取或是进行收藏分享。
四、应用中需要注意的问题
在使用触摸屏定制各项功能过程中, 需要注意以下两个问题:
1、电子报纸期刊的版权问题
电子报纸和电子期刊的下载使用会涉及到版权问题, 不论是由供应商直接从新闻网站下载还是图书馆服务器直接访问新闻网站都会存在是否涉及版权的问题。因此, 图书馆为了避免陷入版权纠纷, 在电子报纸和期刊的下载使用方面需使用已获取版权的资源。
2、触摸屏界面显示设计问题
添加图书检索等其他功能后, 这些功能在屏幕上的显示方式和排列布局需要认真思考[3]。比如:各模块在界面的排列方式、大小、颜色;各模块的揭示程度, 图书检索功能块在界面是否需要直接显示检索框。界面显示设计的好坏将直接影响读者获取资源的便捷程度。
五、应用前景展望
网络时代的发展在改变读者阅读习惯的同时也改变着图书馆, 为了适应读者阅读习惯、获取信息习惯的变化, 图书馆也一直致力于数字化的探索。触摸屏的出现正好帮助图书馆解决数字化报纸期刊的阅读途径, 使读者不必在电脑前就可阅读报纸期刊;同时触摸屏还能作为图书馆的信息展示平台, 将与读者相关的信息清晰的呈现在读者面前, 使读者在交互体验中感受图书馆贴心的服务。
触摸屏在为读者服务带来便利的同时也有一些问题需要改进, 例如触摸屏的传输与传播途径问题, 在缺乏良好网络环境的条件下, 电子文献的传播会遇到阻碍, 在一定程度上会影响数字阅读的效果;触摸屏屏幕设计问题, 长时间浏览容易引起眼部疲劳, 限制了读者使用的时间。我们相信随着触摸屏技术的发展, 上述问题会逐步解决并完善, 触摸屏必将为图书馆带来更广泛的应用空间, 为人们带来更丰富的阅读体验。
参考文献
[1]曹鹤燕.图书馆触摸屏交互设计研究[M].沈阳:沈阳建筑大学出版社, 2011:8-10.
[2]王志庚, 冯红娟.国家数字图书馆触屏体验系统综述[J].图书馆理论与实践, 2011 (6) :94-95.