说到触摸屏大家已不再陌生，实际上我们几乎每天都在使用，它具有长久耐用、易于人机交互、反应速度快等优点。看图点屏直截了当，方便了人们对各种电子设备的操作，其应用范围相当广范，大到军事领域、工业生产和办公、多媒体教学，小到点歌点菜、电子游戏等都可运用，如银行、电力电信部门的缴费查询等。
1触摸屏的基本原理
长期以来，人们对所使用设备的输入和操控都是用按键来操作，它是一种机械式的面板界面，繁琐、不直观，长时间使用会接触不良、不灵敏。自从有了液晶显示器产品后，点触液晶屏上的菜单、图标，都通过表面透明导电或感应的介质，传给控制器检测出触摸信号，从而把图标位置转换成精确坐标，让主板电路识别，并执行此动作，让多媒体设备的画面和影音效果得以更良好的延伸，更为先进快捷。
2液晶触摸屏控制器
2.1数据交互模块
数据交互模块是实现数据双向传输的关键，FSMC总线主要包括片选信号CS、写操作信号WR、读操作信号RD、地址总线AB［25∶0］(复用模式)、数据总线DB［15∶0］以及一个地址/数据复用控制信号NADV(复用地址线时使用)。其中，片选信号CS、读操作信号RD和写操作信号WR在低电平时有效。在写操作信号WR为低电平时，ARM将液晶显示的地址及数据送至DB总线，在NADV信号的上升沿图3FSMC总线工作时序图锁存地址，在WR信号上升沿锁存对应的数据，经过SDRAM缓存最终在液晶上显示出来。在读操作信号RD为低电平时，FPGA将触摸坐标值送至DB总线，ARM根据映射的地址空间寄存器读取坐标值实现触摸操作。
2.2液晶显示模块
根据液晶屏显示原理，该模块控制的信号主要有像素时钟信号、行/场同步信号以及使能信号等。根据液晶屏显示的时序要求，通过FPGA设计液晶控制时序，实现对行信号、帧信号及消隐信号的控制。其中，帧扫描时序以HSYNC为基准时钟，HSYNC作为行扫描信号，VSYNC作为帧同步信号，低电平有效。每扫描完一帧，VSYNC信号有效区域的前端有一段是帧消隐后肩(VBPD+1)，后端有一段是帧消隐前肩(VFPD+1)，在VSYNC信号有效前，有一段高电平(VSPW+1)，表示帧同步信号的脉宽。其中，VBPD、VFPD、VSPW以基准时钟HSYNC为单位。同理，对于每行扫描信号而言，也存在消隐后肩(HBPD+1)、消隐前肩(HFPD+1)、行同步信号脉宽(HSPW+1)，以像素时钟VCLK为单位。对于不同分辨率的液晶显示屏来说，其显示时序只有这些消隐前肩、消隐后肩、信号脉宽不同，显示驱动只需更改这些参数即可实现不同液晶屏的切换。
3触摸屏使用中的常见问题
3.1使用一段时间后触摸无反应
（1）电容屏设备在长期使用过程中，屏上及内部控制电路由于静电的积累，整台设备布满了静电，如果接地性欠佳，会影响到屏的正常工作，导致触摸屏有严重的偏差甚至失效。此时，关闭设备的电源，用导线将屏的内、外部接地放电，消除大量的静电，再打开设备电源重新启动即可。（2）声波触摸屏在工作中，由于表面灰尘积累过多，如果不经常擦拭，就会或多或少地阻挡一些声波的接收和反射，也会造成屏的灵敏度下降，导致使用不正常。关机后，可以用干净的纸巾或名片轻轻地将屏表面和四周的灰尘掸去，再重新启动机器，一般便可正常工作。
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3.2与硬件相关的问题
触摸屏一般用串口进行信号的传输，从PS2/端口取工作信号，如果指示灯不亮，说明没有取到信号或控制盒上的PS2/线可能坏了。如果串口损坏或被禁用，将导致驱动程序无法安装，可更换接口或引线。如果屏幕被挤压有轻微变形，是因为触摸区域被显示器外壳或机柜外壳压住了，会导致无法定位，触摸屏光标一直在显示器4边的某一点上，可以请专业人员教正显示器外壳边框或将机柜和显示器屏幕之间的距离调大一点来处理。
4触摸屏主要类型
4.1电阻型触摸屏
电阻屏最外层一般使用的是软屏，通过按压使内触点上下相连。内层装有物理材料氧化金属，即N型氧化物半导体—氧化铟锡（IndiumTinOxides，ITO），也叫氧化铟，透光率为80%，上下各一层，中间隔开。ITO是电阻触摸屏及电容触摸屏都用到的主要材料，它们的工作面就是ITO涂层，用指尖或任何物体按压外层，使表面膜内凹变形，让内两层ITO相碰导电从而定位到按压点的坐标来实现操控。根据屏的引出线数，又分有4线、5线及多线，门槛低，成本相对价廉，优点是不受灰尘、温度、湿度的影响。缺点也很明显，外层屏膜很容易刮花，不能使用尖锐的物体点触屏面。一般是不能多点触控，即只能支持单点，若同时按压两个或两个以上的触点，是不能被识别和找到精确坐标的。在电阻屏上要将一幅图片放大，就只能多次点击“+”，使图片逐步进阶式放大，这就是电阻屏的基本技术原理。
4.2红外触摸屏
红外线是一种肉眼看不见的光线，在日常生活中也经常可以用到利用红外线的设备，如电视遥控器、用于夜晚的红外报警监控探头等。在触摸屏的外框上嵌入红外对管，发送和接收在屏表面形成的网状红外线，有任何物体在屏的表面停留，就会阻断连续扫描的横竖红外矩阵，就可以通过控制器计算出阻挡的位置，即坐标点。因此，它的特点是可以使用任何物体，如绝缘笔、手指，只要靠近屏到外框内，不需要去碰触屏幕，就能正常工作。缺点是当受到环境中的红外干扰，如阳光、白炽灯、带高温的物体、遥控器等的影响，点会产生漂移。笔者在实际工作中使用了一台广州产的70寸希沃牌红外交互智能平板设备，在多媒体教室连续开机使用，由于受到各种灯光光线的影响，偶尔会出现指向点和液晶屏上反映点的位置不重合，这就需要通过安装在平板设备上的软件来进行校正。
5触摸屏产品发展与展望
触摸屏虽然类型很多，但每种触屏都各有利弊，没有一种技术是完美无缺的。近年来，研发界加大了对混合式触摸屏的研制开发，即在一块触控面上采用两种或者两种以上的触控识别，达到多种触控技术之间实现优劣互补。目前，已经研发出基于电容式和电阻式的混合式触摸屏，该触摸屏可以通过手写笔和手指操作、支持多点触控等，显著提高触摸屏的识别效率，所以混合式触控技术会成为未来触控技术的发展方向之一。
结语
因为有操作人群需求的广泛性，所以应用在一些特定场合下，像在银行系统的应用上需要有更多的语音提示，当前和下一步的操作不能仅有单一的图标，这样会给老人的操作带来很大的方便。如庞大的餐饮业中，在点餐屏上出现所需菜品的三维立体画面，甚至带有菜的香味，那将会是愉悦之极。对于视障和残疾人士使用电子多媒体产品，笔者觉得更应加大研发，虽然有一些手机也具有他们使用的简单功能，但还远远不够完善，在语音输入和盲触的软硬件上都应该有关注和投入，给他们的生活带来更大便捷。目前触觉反馈技术研究不多，怎样实现更细致的屏幕物件操控和更具自由度的方向，才是真正应有的发展趋势。
参考文献
[1]刘瑞.触摸屏技术及其性能分析[J].装备制造技术，2010（3）11-13.
[2]张子敬.触摸屏技术应用现状和未来发展趋势[J].科技视界，2012（12）：65-66.
论文作者:魏先钊
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：触摸屏论文; 信号论文; 操作论文; 时序论文; 总线论文; 电阻论文; 触控论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;