CN102339190B

CN102339190B - 一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法

Info

Publication number: CN102339190B
Application number: CN2010102371239A
Authority: CN
Inventors: 杨恒
Original assignee: Shanghai Sanqi Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sanqi Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: CN102339190A

Abstract

本发明公开了一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法，能够在不增加成本的情况下，利用手机处理器上的4个GPIO口实现参考电压和地输入，同时可以进行扫描，使用4个ADC来进行电压的检查，在低成本的普通电阻触摸屏(四线)上实现两点触摸识别功能。相比多点电容触摸屏，成本大大降低，同样也可以实现照片、地图的缩放、拖拽、旋转等功能，为用户提供一种低成本的精度较低的多点体验。本发明不但实现简单，不增加成本，而且使用方便，用户体验良好，极大的方便了用户的使用。

Description

一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法

技术领域

本实用发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法。

背景技术

触摸屏作为一种最新的输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。在手机上主要使用电阻式和电容式触摸屏。

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，一般采用ITO，氧化铟)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，检测X和Y两个方向上不同电压，就可以计算出(X，Y)的位置，参考图1。

电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。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(氧化铟)，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。

电阻触摸屏由于性能可靠，精度高，成本低，目前在手机领域有着广泛的应用。电容触摸屏由于支持多点触摸，在新一代的手机设计上大大提高了人机交互的体验，得到用户的认可，但是成本高，生产良率低，极大的阻碍了电容触摸屏的应用。目前的多点触摸实现方案主要有：

1.硬件采用电容屏，通过软件实现多点触摸。优点是灵敏度高，性能稳定，支持的点数可满足绝对大部分应用需求；缺点是成本高，生产工艺复杂，而且苹果公司有专利保护。

2.硬件采用数字电阻屏，实际上是用电阻屏的材料做成一个透明键盘矩阵，通过行列扫描判断所按下的点。优点是价格比较便宜，性能可靠，可支持的点数最多；不足是需要比较多的行列连线接口，不能实现手写功能，在多点识别上存在盲区。

3.硬件采用模拟电阻屏，在专用芯片中通过软件计算出多点触摸。优点是既能支持多点触摸，又保持手写功能，不增加成本；缺点是支持的点数最少，性能和稳定性尚待验证。

本发明采用低成本的四线电阻触摸屏上，不增加硬件成本的，实现两点的触摸识别。

发明内容

针对已有技术的不足，本发明目的在于提供一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法。

如图5所述是触摸屏两点触摸时的等效工作电路模型，X₊、X_-和Y₊、Y_-表示触摸屏的两个导电工作面，R_x1、R_x2、R_x3和R_y1、R_y2、R_y3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。K1、K2表示按下触摸屏的位置。R_z1、R_z2表示两点接触时的电阻。实现两点触摸识别的方法如下：

第一触点按下，产生中断，开始计算第一点坐标。

GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，测量电压，计算出第一点的X1坐标。

GPIO3输出高电平，GPIO4输出低电平，测量电压，计算出第一点的Y1坐标。

第二触点按下，开始计算第二点坐标。

GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，测量电压，计算出第二点的X2坐标。

GPIO3输出高电平，GPIO4输出低电平，测量电压，计算出第二点的Y2坐标。

本发明利用手机处理器上的4个GPIO口(General PurposeInput/Output通用输入输出，简称IO口)实现参考电压和地输入，同时可以进行扫描，使用4个ADC(Analog-to-Digital Converter模数转换器)来进行电压的检测。

附图说明

图1为本发明电阻触摸屏原理示意图；

图2为本发明电阻触摸屏单点识别示意图；

图3为本发明电阻触摸屏单点识别另一实施例示意图；

图4为本发明四点定位法示意图；

图5为本发明电阻触摸屏两点识别示意图。

具体实施方式

如图2、图3所示，触摸屏工作的等效电路模型，X₊、X_-和Y₊、Y_-表示触摸屏的两个导电工作面，R_x1、R_x2和R_y1、R_y2分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。图2是在X₊、X_-上加上参考电压，在ADC3上测量分压，图3是在Y₊、Y_-上加上参考电压，在ADC1上测量分压。以上两步组成一个测量周期，可以计算出一组X、Y坐标。ADC1～4测量的电压为V1～V4，触摸屏的宽度和长度分别为W和L，那么用最值法计算的X、Y的坐标值为：

X = \frac{V 3 - V 2}{V 1 - V 2} \times L

Y = \frac{V 1 - V 4}{V 3 - V 4} \times W

如果采用四点定位法，提高测量精度，如图4所示，ABCD为触摸屏对应LCD四个顶点的坐标点，分别触击这四点，得到四组坐标值：(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)。计算出触摸屏中心点坐标(X₀，Y₀)为

X_{0} = \frac{X_{a} + X_{b} + X_{c} + X_{d}}{4}

Y_{0} = \frac{Y_{a} + Y_{b} + Y_{c} + Y_{d}}{4}

设ΔX＝X_b-X_a+X_d-X_c，ΔY＝Y_b-Y_a+Y_d-Y_c，最终可得触点坐标：

X = \frac{V 3 - V 2 - X_{0}}{ΔX} \times L + \frac{L}{2}

Y = \frac{V 1 - V 4 - X_{0}}{ΔY} \times W + \frac{W}{2}

采用四点定位法，所得到的触点坐标更为精确。

当触摸屏两点触摸时，如图5所示，触摸屏两点触摸时的等效电路模型，X₊、X_-和Y₊、Y_-表示触摸屏的2个导电工作面，R_x1、R_x2、R_x3和R_y1、R_y2、R_y3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。K1、K2表示按下触摸屏的位置。R_z1、R_z2表示2点接触时的电阻。

假定GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，当单点按下的时候ADC1～4测量的电压为V1_1～V4_1，当两点按下的时候ADC1～4测量的电压为V1_2～V4_2。以上电压满足以下关系：

V 3_1 = V 4_1 = \frac{(V 1_1 - V 2_1) \times (R_{x 1} + R_{x 2})}{R_{x 1} + R_{x 2} + R_{x 3}};

V1_1-V2_1≥V1_2-V2_2

现在引入三个新参数L1、L2、L3，分别表示同标号电阻等效的触摸屏宽度，三者的总和等于触摸屏宽。另外还根据实际引入一个限制条件，当有两点被按下时，只要程序检测速度够快，对于程序来说就不会有同时按下的情况，始终都是依次按下或松开。

对于单点位置的检测不存在任何问题，现在我们来处理两点的情况，结合前面引入的限制条件，程序可以检测到中间有一小段时间是单点按下，也就是程序先检测到K1按下，经过一小段时间才检测到K2按下。这个中间过程可以准确得到K1位置，如果我们利用前后变化的比例关系，就可以计算出后面K2按下的位置。

K1单独按下：

L＝L1+L2+L3

L 1 = \frac{V 1_1 - V 3_1}{V 1_1 - V 2_1} \times (L 1 + L 2 + L 3)

K1和K2同时按下(忽略R_z1、R_z2的影响)：

\frac{V 1_2 - V 3_2}{L 1} = \frac{V 4_2 - V 2_2}{L 3}

因为L1+L2+L3为已知条件触摸屏的宽度L，所以有：

L 3 = \frac{V 4_2 - V 2_2}{V 1_2 - V 3_1} \times L 1;

L 3 = \frac{V 4_2 - V 2_2}{V 1_2 - V 3_2} \times \frac{V 1_1 - V 3_1}{V 1_1 - V 2_1} \times L

X＝L-L3

到这里我们已经得到所按两点的具体位置，只要我们依照此方法对触摸屏的X和Y轴分别处理，就可以在普通电阻屏上实现两点触摸位置的检测。

实现步骤如下：

第一触点按下，产生中断，开始计算第一点坐标。

第二触点按下，开始计算第二点坐标。

Claims

1.一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法，使用四个GPIO口GPIO1～GPIO4实现参考电压和地输入，同时可以进行扫描，使用手机处理器上的四个ADC模数转换器ADC1～ADC4进行电压的检查，在触摸屏两点触摸时的等效电路模型中，X+、X-和Y+、Y-表示触摸屏的两个导电工作面，Rx1、Rx2、Rx3和Ry1、Ry2、Ry3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻，K1、K2表示按下触摸屏的位置，Rz1、Rz2表示两点接触时的电阻；

假定GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，当单点按下的时候ADC1～4测量的电压为V1_1～V4_1，当两点按下的时候ADC1～4测量的电压为V1_2～V4_2，以上电压满足以下关系：

V1_1-V2_1≥V1_2-V2_2；

三个参数L1、L2、L3分别表示同标号电阻等效的触摸屏宽度，三者的总和等于触摸屏宽L；

根据实际引入一个限制条件，当有两点被按下时，只要程序检测速度够快，对于程序来说就不会有同时按下的情况，始终都是依次按下或松开；当有两点按下时，程序可以检测到中间有一小段时间是单点按下，也就是程序先检测到K1按下，经过一小段时间才检测到K2按下，这个中间过程可以准确得到K1位置，利用前后变化的比例关系，就可以计算出后面K2按下的位置；

K1单独按下：

L＝L1+L2+L3；

K1和K2同时按下：

因为L1+L2+L3为已知条件触摸屏的宽度L，所以有：

X＝L-L3；

根据上述计算可得到所按两点的具体位置，依照此方法对触摸屏的X和Y轴分别处理，就可以在普通电阻屏上实现两点触摸位置的检测；

实现两点触摸识别的方法如下：

第一触点按下，产生中断，开始计算第一点坐标；

GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，测量电压，计算出第一点的X1坐标；

GPIO3输出高电平，GPIO4输出低电平，测量电压，计算出第一点的Y1坐标；

第二触点按下，开始计算第二点坐标；

GPIO1输出高电平，GPIO2输出低电平，测量电压，计算出第二点的X2坐标；

2.根据权利要求1所述的一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法，其特征在于：所述ADC也可以作为通用输入输出。