详解触摸屏的分类及特点，附电路设计

　　按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，我们把触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解那种触摸屏适用于那种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。下面对上述的各种类型的触摸屏进行简要介绍一下：

　　1、 电阻式触摸屏

　　这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出 （X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。 电阻类触摸屏的关键在于材料科技，常用的透明导电涂层材料有：

　　A、ITO，氧化铟，弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（埃=10-10米）以下时会突然变得透明，透光率为80%，再薄下去透光率反而下降，到 300埃厚度时又上升到80%。ITO是所有电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料，实际上电阻和电容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。

　　B、镍金涂层，五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命，但是工艺成本较为高昂。镍金导电层虽然延展性好，但是只能作透明导体，不适合作为电阻触摸屏的工作面，因为它导电率高，而且金属不易做到厚度非常均匀，不宜作电压分布层，只能作为探层。

　　1.1四线电阻屏

　　四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。总共需四根电缆。 特点：高解析度，高速传输反应。 表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理。 具有光面及雾面处理。 一次校正，稳定性高，永不漂移。

　　1.2五线电阻屏

　　五线电阻技术触摸屏的基层把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上，我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上，而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体，有触摸后分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线，外层只作导体仅仅一条，触摸屏得引出线共有5条。 特点：解析度高，高速传输反应。 表面硬度高，减少擦伤、刮伤及防化学处理。 同点接触3000万次尚可使用。 导电玻璃为基材的介质。 一次校正，稳定性高，永不漂移。 五线电阻触摸屏有高价位和对环境要求高的缺点

　　1. 3电阻屏的局限

　　不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏，它们都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人的使用。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。不过，在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系，而对四线电阻触摸屏来说是致命的。

　　采用ADS7846控制器的电阻式触摸屏接口电路设计

 

　　1 ADS7846的特性

　　1.1 基本特性

　　ADS7846是美国BB公司推出的新一代4线制触摸屏控制器，他由低导通电阻模拟开关，具有采样/保持功能的逐次逼近型ADC、异步串行数据接口、温度传感器等组成。ADC是ADS7846的核心，其转换速率可达125 kHz，分辨率可编程为8位或12位。该器件不仅具有X，Y坐标测量功能，还具有电池电压、芯片温度、触摸压力和外模拟量4种测量功能，其工作方式可由控制字决定，片内的6选1模拟多路开关可根据微控制器送来的命令字选择6个电压量之一（X+，Y+，Y-，VBAT，TEMP，AUX-IN），并将其送入 A/D转换器转换，然后再通过SPI接口将转换值送入微控制器。ADS7846还集成有触摸识别电路，当检测到有触摸时，该电路会在引脚输出一个低电平信号，向微控制器提出测量触点坐标的中断请求。该芯片采用单电源供电，工作电压为2.2～5.25 V，且内部自带+2.5 V的参考电压。

　　1.2 引脚功能

　　ADS7846的引脚排列如图3所示，引脚功能见表1。

　　

　　

　　1.3 控制字

　　ADS7846的控制功能主要是实现触摸屏电极电压的切换及触摸点位置信号的A/D转换。ADS7846的控制字如下：

　　

　　S：数据传输起始标志位。为1表示一个新的控制字节到来;为0则忽略DIN引脚上数据。

　　A2A1A0：通道选择位。用于控制通道选择器的输入，触摸信号驱动开关及ADC的参考输入电压。当A2A1A0=001时，采集Y坐标信号;当A2A1A0=101时，采集X坐标信号。

　　MODE：用来选择A/D转换的精度。为1选择8位精度;为0选择12位精度。

　　用来选择参考电压的输入模式。1为参考电压非差动输入模式;O为参考电压差动输入模式。

　　PDl，PD0：低功率模式选择位。若为11，器件总处于供电状态;若为OO，器件在两次变换之间处于低功率模式。

　　1.4 转换时序

　　ADS7846的转换时序如图4所示。一次完整的电极电压切换和A/D转换，需要ADS7846和微处理器进行3次串行数据传送，每次传送需要8个时钟周期。

　　

　　第一次传送由微处理器向ADS7846发送控制字，接下来的两次传送是微处理器从ADS7846读取转换结果（最后4位自动补O）。由于串口支持双向同时进行传送，并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠，所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期。

　　1.5 触摸坐标计算

　　由于四线电阻触摸屏中，Y方向位置电压从下向上逐渐增加，X方向位置电压从右向左逐渐增加，因此Y，X位置电压对应的坐标原点在触摸屏的右下角。为了获得工程上使用的X，Y坐标值（即将坐标原点移为左下角），应将X位置电压转换值求补。另外，X，Y位置电压转换值还必须与显示屏幕的点阵（采用的液晶为 240×160点阵）相对应。因此校正后的X，Y坐标计算公式为：

　　

　　式中：Xmax，Xmin为X位置电压转换结果的最大、最小值;Ymax，Ymin为Y位置电压转换结果的最大、最小值;Y，X为触摸点位置电压的转换值;x，y为校正后的触摸点坐标。

　　2 触摸屏与微机的接口

　　2.1接口电路

　　应用ADS7846实现触摸屏与单片机80C55的接口电路如图5所示，触摸屏的X+，X-，Y+，Y-分别与ADS7846的相应端连接，当控制字中 A2A1-A0=001时，通过片内模拟开关的切换，将X+接电源VCC，X-接地，将Y+与Y-端以差动形式接到A/D转换器的输入端，A/D转换器的结果就是Y位置电压。类似当控制字中A2A1A0=101时，A/D转换器的结果就是X位置电压。单片机与ADS7846间的数据传送采用串行通信方式时，由于单片机串口方式1～3为异部通信方式，与ADS7846的时序不相配;串口方式0为移存器方式，虽然与ADS7846时序可以配合，但串口数据输入/输出使用同一端子RXD（TXD）为同步脉冲输出端），ADS7846数据输入/输出采用不同端子DIN，DOUT。为了实现正确的数据双向传送，设计了双向数据芯片GAL，该芯片的功能是当E=O时，数据传送方向为Y到A;当E=1时，传送方向为B到Y。ADS7846的笔中断信号接P2.4，当信号有效时，单片机发送控制字。ADS7846的忙信号BUSY接P2.6，在BUSY信号的下降沿，单片机接收A/D转换结果。

　　

　　2.2 接口程序

　　当触摸触摸屏时，ADS7846中断信号有效，单片机检测到这一有效信号后，先送测量X坐标控制字，并检测BUSY信号是否有下降沿到来，下降沿到来后，读X位置电压;再送测量Y坐标控制字，获取Y位置电压。将得到的X，Y位置电压用式（1）、式（2）进行计算便得到触摸点的X，Y坐标。软件流程如图6所示。

　　

　　2、 电容式触摸屏

　　2.1电容技术触摸屏

　　是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层 ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。 当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

　　2.2电容触摸屏的缺陷

　　电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，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，还造成图像字符的模糊。 电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。 电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。 电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。例如：开机后显示器温度上升会造成漂移：用户触摸屏幕的同时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移；电容触摸屏附近较大的物体搬移后回漂移，你触摸时如果有人围过来观看也会引起漂移；电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足，环境电势面（包括用户的身体）虽然与电容触摸屏离得较远，却比手指头面积大的多，他们直接影响了触摸位置的测定。此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且，4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。 电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。

　　基于MeeGo的电容式触摸屏驱动设计

　　1 Linux输入子系统

　　Linux输入子系统（以下简称输入子系统）是基于内核对象kobject实现的，应用于Linux 2.6.35内核中。凭借该机制内核通过输入子系统向用户空间输出设备的各类消息，方便了对设备的管理。输入子系统由系统核心层、驱动层和事件处理层三部分组成。一个输入事件如鼠标移动、键盘按键按下等操作通过驱动层、系统核心层、事件处理层到达用户空间，传给应用程序。

　　这样在设计驱动程序时只需要考虑驱动层的实现就可以了，减少了工作量，降低了设计难度。另外基于子系统的设计提高了驱动程序的可移植性和可适应性，因为基于子系统的驱动程序设计不用考虑向上层报告输入设备的接口没计，此工作由输入子系统来完成，而输入子系统对上层的接口具有通用性，可以使驱动程序的使用范围得到扩展。图2是Linux输入子系统的框架图。

　　

　　2 触摸屏驱动程序设计

　　2.1 触摸屏驱动工作原理

　　本设计重在提出触摸屏驱动的整体设计方案，该设计流程也适用于其他触摸屏驱动设计开发。此设计可以采用SPI总线作为触摸屏和处理器的接口，硬件连接示意图如图3所示。TOUCH SCREEN是电容式触摸屏，可采用FT5201电容式全屏触摸芯片，INT是中断引脚，当触摸屏被触摸时，通过INT引脚触发中断处理程序，CPU可采用Intel公司的Atom D510处理器。

　　

　　SPI总线是一种高速的、全双工、同步的通信总线，以主从方式工作，有4根线分别是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、CLK（时钟）、 CS（片选）。SPI总线为了与外设进行数据交换，其输出串行同步时钟相位和极性可以根据外设工作要求进行配置。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样;如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响，如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。

　　2.2 驱动程序软件设计

　　依托Linux输入子系统架构，驱动程序的设计需要完成以下工作。

　　（1）分配、注册、注销input设备

　　各个接口函数如下：

　　◆分配函数为struct input_dev*input_allocate_device（void）;

　　◆注册函数为int input_register_device（struct input_dev*devr）;

　　◆注销函数为void input_unregister_device（struct input_dev*dev）。

　　（2）设置input设备支持的事件类型

　　通过set_bit（）告诉所支持的事件类型，触摸屏的事件类型代码为EV_ABS（0x03）。

　　（3）电容触摸屏参数设置

　　由input_set_abs_params（）函数完成，代码如下：

　　input_set_abs_params（input，ABS_X，0，960，0，0）;

　　//屏幕分辨率为960×640

　　Input_set_abs_params（input，ABS_Y，0.640，0，0）;

　　//X坐标范围0～960

　　Input_set_abs_params（input，ABS_MAJOR，0，255，0，0）;

　　//Y坐标范围0～640

　　（4）上报输入事件

　　触摸屏被触摸感应时，通过input_report_abs（）函数上报发生的事件及坐标值。

　　2.3 驱动设计的主要函数

　　（1）void spi_init（）函数

　　在该函数中通过spi_register_driver（strcut spi_driver*drv）来注册触摸屏SPI接口。

　　（2）Touch_probe（）函数

　　在这个函数中，会对SPI总线的相关参数进行配置，并注册open（）和close（）函数。调用 input_dev*input_allocate_device（void）进行输入设备分配;调用 set_bit（EV_ABS，input_evbit）来设置触摸屏事件;调用input_set_params（）设置坐标范围及接触点主轴长度范围;最后调用input_register_device（struct input_dev*dev）把触摸屏注册为输入子系统设备。

　　（3）触摸屏中断注册及中断处理函数

　　request_irq（TOUCH IRQ，Touch interrupt，0，“touch”，NULL）为中断函数注册，其中Touch_interrupt是中断处理函数。当触摸屏有感应时将拉低INT 引脚，此时便触发中断处理函数Touch_interrupt。该中断函数调用intput_report_abs（）将采集到的坐标数据上报给输入子系统，当为单点触摸时，上报该触点;当为多点触摸时，依次将每个点的坐标上报。这里为了消除抖动带来的误操作，在中断处理程序中启用了一个定时器 init_timer（），进入中断后将延时5 ms，然后才对数据读取。

　　2.4 数据的处理

　　电容式触摸屏支持多点识别，所以必须要处理好多点数据的采集，为此将采集到的数据放到事先分配好的缓存read_data［］中。该缓存存有触点的个数以及各个触点的坐标值，为了保证每一点的准确性和完整性，需要用内核函数input_mt_sync（）进行同步。具体的读取代码如下：

　　

　　结语

　　多点触控技术的使用将成为这个时代的标志。本文基于MecGo平台，对电容屏的原理及驱动开发进行了详细的分析讨论，并基于Linux输入子系统的框架开发驱动，减少了驱动开发的工作量，提高了程序的可移植性。在此驱动基础上，并结合MeeGo提供的多点触摸界面框架（MeeGo Touch UI Framework，MTF），就可以实现多点触控的功能。

　3、红外线式触摸屏

　　红外触摸屏是利用 X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。

        红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一 对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。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。 早期观念上，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的 问题，第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进，但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是，了解触摸屏技术的人都知道，红外触摸屏不受 电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器 的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。红外线触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率，必将替代其它技术产品而成为触摸屏市 场主流。 过去的红外触摸屏的分辨率由框架中的红外对管数目决定，因此分辨率较低，市场上主要国内产品为32x32、40X32，另外还有说红外屏对光照环境因素比 较敏感，在光照变化较大时会误判甚至死机。这些正是国外非红外触摸屏的国内代理商销售宣传的红外屏的弱点。而最新的技术第五代红外屏的分辨率取决于红外对 管数目、扫描频率以及差值算法，分辨率已经达到了1000X720，至于说红外屏在光照条件下不稳定，从第二代红外触摸屏开始，就已经较好的克服了抗光干 扰这个弱点。 第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品，它实现了1000720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别，可长时间在 各种恶劣环境下任意使用。并且可针对用户定制扩充功能，如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。 原来媒体宣传的红外触摸屏另外一个主要缺点是抗暴性差，其实红外屏完全可以选用任何客户认为满意的防暴玻璃而不会增加太多的成本和影响使用性能，这是其他 的触摸屏所无法效仿的。

　　基于I2C总线的高分辨率红外式触摸屏设计

　　系统工作原理

　 　红外触摸屏基本原理是光束阻断技术，它不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料，只需在显示屏幕的四周安放一个框架。框架两个对边上，一边安装红外发光二 极管（LED），另一边安装红外线探测器，在显示屏幕的表面形成一个由红外线组成的栅格。当有任何物体进入这个栅格的时候，就会阻挡一些光线，光电转换电 路就会收到变化的信号，由ADC转换后，MCU将计算的触摸位置坐标传递给操作系统。

　　早期红外触摸屏分辨率直接由红外管对数决定，触摸 分辨率就等于屏的物理分辨率。如果采用模拟信号处理方式对接收的信号强度进行分级，对于接收的信号，不仅要判断其是否被阻挡，还要判断出被阻挡的程度。如 图1所示，触摸物的不同位置将导致接收信号的强度差异，因此，触摸物的位置与接收的红外信号强度有直接的对应关系，即使触摸物移动非常小的距离，也会导致 信号强度发生改变，即利用模拟信号的处理方式可以得到极高的分辨率。

　　采用模拟信号处理方式的触摸屏分辨率主要由红外管对数和模数转换精度决定，即触摸屏分辨率=红外管对数×单对红外管能实现的分辨率。触摸屏坐标由红外管的物理坐标和触摸点在相应管中的坐标共同决定。

　　系统结构

　　该系统主要红外光信号发射电路、光电转换电路和信号处理电路组成。结构组成框图如图2所示。

　　

　　硬件设计

　　红外发射信号电路设计

　　红外信号发射电路主要由MAX6966构成，MAX6966是10端口、恒流LED驱动器，能驱动多支红外发光管，且管子发光强度一致性很好。MAX6966串口外设可为微处理器提供10个额定电压为7V的I/O端口。

　　

　 　如图3所示，MAX6966/MAX6967为通用输入/输出（GPIO）外设，可提供P0～P9共10个I/O端口，通过高速SPI兼容串口控制。这 10个I/O端口可配置为逻辑输入、开漏逻辑输出和恒流吸人的任意组合，无论作为逻辑输入、开漏逻辑输出，还是恒流吸入，端口都可承受独立于 MAX6966或MAX6967电源的7V电压。配置为恒流吸入的输出端口，可设为吸入10mA或20mA的恒流。静态端口电流可为静态，也可以是占空比 为3/256～254/256的PWM波形，以减小平均电流。

　　端口配置为开漏逻辑输出时，其吸入电流能力相对较弱，但仍能满足正常逻辑电平输出的要求。开漏逻辑输出通常需要上拉电阻连接到适当的正电源，以提供逻辑高电平参考。弱驱动能力意味着短路电流较低，即使不慎由配置为逻辑输出的端口驱动LED，也不会对LED造成损坏。

　 　MAX6966应用于红外发射管驱动电路的另一个极大优势是它可以采用两种方式进行多片级联。一种是多CS连接，并联DIN、SCLK，并对每个 MAX6966器件提供单独的CS。另一种是将一个器件的DOUT连到下一个器件的DIN，并联SCI。K和CS，实现多个MAX6966的菊花链连接。

　　红外接收处理信号电路

　 　考虑到红外触摸屏的使用环境和红外接收管的数量，红外信号接收电路须满足体积小、接线简单、探测灵敏度高、信号稳定易于处理等要求。据此，本文光电转换 电路设计如图4所示。这里，场效应管与偏置电阻组成的恒流源为光电三极管提供几微安至上百微安的电流，调节偏置电阻的阻值可改变。Q点表明了电流源两端的 等效直流电阻和等效交流电阻是两条不同斜率的直线。可以看出，交流电阻远大于直流电阻。利用电流源的直流电阻小、交流电阻大的特点，可将BJT放大管的集 电极负载改为电流源电路。为保证静态电流方向一致，采用N沟道JFET构成电流源。将NJFET电流源的伏安特性与BJT输出特性绘在一起，可得图5。

　　

　 　由图5可见，过BJT工作点Q的直流负载线斜率由NJFET电流源的等效直流电阻决定，交流负载线的斜率由NJFET电流源的等效交流电阻决定。由于电 流源的交流电阻远大于直流电阻，所以电压增益大大提高。这种放大电路称为有源负载放大器。输出脉冲电压信号经过隔直电容后，滤除外界红外光带来的直流分 量，经ADS7830转换后送入MCU处理。

　　ADS7830是采用I2C接口的8位、8通道采样ADC，支持三种I2C数据传输模式。该芯片I2C总线占用的空间非常小，需要的MCU接口少，易于设计。ADS7830接口及外围连接电路如图6所示。

　　

　　软件设计

　　软件设计主要实现MCU的I2C总线模拟，以及MCU与ADS7830间I2C总线数据的传送。

　　CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分。地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类。控制量决定该调整的类别，如对比度、亮度，以及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

　　

　 　系统统主程序流程图如图7所示。当MCU要读取ADS7830数据时，先发送读地址字节，若ADS7830发出应答信号，则应答信号之后为MCU接收的 8位数据为D7～D0。接收结束后，MCU向被控器ADS7830发送一位非应答信号N（保持SDA位为高电平），然后MCU发送结束信号P。

　　结语

　 　本文介绍了基于I2C总线的高分辨率红外触摸屏的软硬件设计及实现方法，整个系统结构简单，性能稳定。试验测试中有微小误差和遮挡距离L只测到 4.5mm，其主要原因是输出电压下降到100mV以下时，受外界光干扰及仪器精度的影响，示波器输出图像不稳定。采用ADS7830后其转换数据精度可 大大提高，同时可以考虑对多次转换值计算平均值，以减小坐标的不稳定。

　　4、表面声波触摸屏

　　4.1 表面声波

　　表面声波，超声波的一种，在介质（例如玻璃或金属等刚性材料）表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。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，近年来在无损探伤、造影和退波器方向上应用发展很快，表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测技术等技术都已经相当成熟。 表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。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。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。

　　4.2 表面声波触摸屏工作原理

　　以右下角的X-轴发射换能器为例： 发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。 当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号，不难看出，接收信号集合了所有在X轴方向历经长短不同路径回归的声波能量，它们在Y轴走过的路程是相同的，但在X轴上，最远的比最近的多走了两倍X轴最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置，也就是X轴坐标。 发射信号与接收信号波形 在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。 接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标 控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标。之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标。除了一般触摸屏都能响应的X、Y坐标外，表面声波触摸屏还响应第三轴Z轴坐标，也就是能感知用户触摸压力大小值。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。

　　4.3表面声波触摸屏特点

　　清晰度较高，透光率好。高度耐久，抗刮伤性良好（相对于电阻、电容等有表面度膜）。反应灵敏。不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长（维护良好情况下5000万次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，目前在公共场所使用较多。 表面声波屏需要经常维护，因为灰尘，油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁，并定期作一次全面彻底擦除。

　　表面声波屏

　　声波屏的三个角分别粘贴着X，Y方向的发射和接收声波的换能器（换能器：由特殊陶瓷材料制成的，分为发射换能器和接收换能器。是把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能和由反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号。），四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕，部分声波能量被吸收，于是改变了接收信号，经过控制器的处理得到触摸的X，Y坐标。

　　四线电阻屏

　　四线电阻屏在表面保护涂层和基层之间覆着两层透明电导层ITO（ITO：氧化铟，弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（埃=10-10米）以下时会突然变得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时透光率又上升。是所有电阻屏及电容屏的主要材料。），两层分别对应X，Y轴，它门之间用细微透明绝缘颗粒绝缘，当触摸时产生的压力使两导电层接通，由于电阻值的变化而得到触摸的X，Y坐标。

　　五线电阻屏

　　五线电阻屏的基层之上覆有把X，Y两方向的电压场加在同一层的透明电导层ITO，最外层镍金导电层（镍金导电层：五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命。）只用来作纯导体，当触摸时，用分时检测接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。内层ITO需四条引线，外层一条，共5根引线。

　　电容屏

　　电容屏表面涂有透明电导层ITO，电压连接到四角，微小直流电散部在屏表面，形成均匀之电场，用手触屏时，人体作为耦合电容一极，电流从屏四角汇集形成耦合电容另一极，通过控制器计算电流传到碰触位置的相对距离得到触摸的坐标 。

　　红外屏

　　红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。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。