電容式觸摸屏系統(tǒng)解決方案

摘要：簡述投射電容式觸摸屏技術及觸摸屏系統(tǒng)解決方案。

關鍵詞：觸摸屏；投射電容式觸摸屏；觸摸屏控制器

觸摸屏廣泛應用于我們?nèi)粘Ｉ罡鱾€領域，如手機、媒體播放器、導航系統(tǒng)、數(shù)碼相機、數(shù)碼相框、PDA、游戲設備、顯示器、電器控制、醫(yī)療設備等等。

通用的觸摸屏包括適用于移動設備和消費電子產(chǎn)品的電阻式觸摸屏和投射電容式(projected capacitive)觸摸屏以及用于其他應用的表面電容式(surface capacitive)觸摸屏、表面聲波(SAW)觸摸屏和紅外線觸摸屏。

電阻式觸摸屏

應用比較多的電阻式觸摸屏(圖1)具有空氣間隙和間隔層的兩層ITO(Indium TinOxide，銦錫氧化物)。電阻式觸摸屏是大量應用、經(jīng)過驗證、低成本的技術。其缺點是：薄弱的機械性能；堆疊厚，相對較為復雜；不能檢測多個手指的動作；前面板實現(xiàn)方案易損壞；有限的工業(yè)設計選項；光學性能不良；需要用戶校準。

投射電容式觸摸屏

觸摸屏的電容觸摸控制采用一個用傳導物質(zhì)(如ITO)做涂層的表面來存儲電荷。傳導物質(zhì)沿屏的X軸和Y軸傳導電流。當傳導(如手指)觸摸時控制電場發(fā)生變化，而且可以確定沿水平軸和垂直軸觸摸的位置。在帶按鍵觸摸位置的應用中，把分立的傳感器放置在特定按鍵位置的下面，當傳感器的電場被干擾時系統(tǒng)記錄觸摸和位置。投射電容式觸摸屏示于圖2。

投射電容式觸摸屏比其他觸摸屏技術的優(yōu)勢是：

·出色的信噪比；

·整個觸摸屏表面具有高精度；

·能夠支持多個觸摸；

·通過“厚的”電介質(zhì)材料進行感應；

·無需用戶校準。

QTOUCh技術

QTouch技術是Atmel觸摸技術部前身Quantum(量研科技)的專利。所開發(fā)的集成電路技術是基于電荷一傳輸電容式感測。QTouch IC檢測用傳感器芯片和簡單按鍵電極之間單連接來檢測觸摸(圖3)。QTouch器件對未知電容的感測電極充電到已知電位。電極通常是印刷電路板上的一塊銅區(qū)域。在1個或多個電荷一傳輸周期后測量電荷，就可以確定感測板的電容。在觸摸表面按手指，導致在該點影響電荷流的外部電容。這做為一個觸摸記錄。也可確定QTouch微控制器來檢測手指的接近度，而不是絕對觸摸。判斷邏輯中的信號處理使QTouch健全和可靠。可以消除靜電脈沖或瞬時無意識觸摸或接近引起的假觸發(fā)。

QTouch傳感器可以驅(qū)動單按鍵或多按鍵。在用多按鍵時，可以為每個按鍵設置1個單獨的靈敏電平。可以用不同大小和形狀的按鍵來滿足功能和審美要求。

QTouch技術可以采用兩種模式：正常或“觸摸”模式和高靈敏度或“接近”模式。用高靈敏電荷傳輸接近感測來檢測末端用戶接近的手指，用用戶接口中斷電子設備或電氣裝置來啟動系統(tǒng)功能。

為了優(yōu)異的電磁兼容，QTouch傳感器采用擴頻調(diào)制和稀疏、隨機充電脈沖(脈沖之間具有長延遲)。單個脈沖可以比內(nèi)部串脈沖間隔短5％以上。這種方法的優(yōu)點是較低的交叉?zhèn)鞲衅鞲蓴_，降低了RF輻射和極化率，以及低功耗。

QTouch器件對于慢變化(由于老化或環(huán)境條件改變)具有自動漂移補償。這些器件具有幾十的動態(tài)范圍，它們不需要線圈、振蕩器、RF元件、專門纜線、RC網(wǎng)絡或大量的分立元件。QTouch做為一個工程方案，它是簡單、耐用、精巧的方案。

在幾個觸摸按鍵互相靠近時，接近的手指會導致多個按鍵的電容變化。Atmel專利的鄰鍵抑制(AKS)采用迭代技術重復測量每個按鍵上的電容變化，比較結(jié)果和確定哪個按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來自所有其他按鍵的信號，提供所選擇按鍵的信號。這可防止對鄰鍵的假觸摸檢測。

觸摸屏系統(tǒng)設計

一個觸摸屏系統(tǒng)包括：前面板、傳感器薄膜、顯示單元、控制器板和集成支持(圖4)。

Atmel公司提供觸摸控制器IC、控制電路板參考設計、傳感器參考設計、集成支持和傳感器測試設備設計，而合作伙伴提供傳感器薄、傳感器和前面板的集成和控制器電路板。

Atmel提供用于1至10個按鍵和/或滑塊/滑輪的器件——QTouch系列；用于多達48個按鍵和/或滑塊/滑輪的器件——QMatrix系列；用于Single Touch和TwoTouch觸摸屏的器件QFild和QTwo系列。其中采用QT5320/5480器件的簡易系統(tǒng)示于圖5，觸摸屏、滑塊、滑輪和/或按鍵可由主機通過FC兼容接口進行選擇。