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电容式触摸屏控制器详解

2013-11-29 10:52
铁马老言
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  引言

  电阻式触摸屏有过其鼎盛时期,但不可否认它们已日薄西山。很明显,它更加适合于低成本的设计。使用这些设计的用户必须戴手套,例如:在医疗、工业和军事环境下。然而,电容式触摸屏却获得了普遍的使用,今天市场上销售的主流智能手机和平板电脑都使用了电容式触摸屏。

  电阻式与电容式触摸屏比较

  电阻式和电容式触摸屏都使用氧化铟锡(ITO)传感器,但使用方式却截然不同。电阻式触摸屏利用人体触摸的机械作用力来连接ITO的两个柔性层,而电容式触摸屏控制利用的是:基本上而言,人本身就是移动的电容器。触摸ITO时,会改变系统可感知的电容水平。

  电容式触摸屏受到消费者的青睐,主要有两个原因:

  1、电容式触摸屏使用两层TIO,有时使用一层。它利用一个与棋盘格类似的有纹理传感器,因此它可以使用一个整片覆盖在LCD上,从而带来更加清楚透亮的屏幕。

  2、由于电容式触摸屏控制使用电解电容方法实现检测,安全玻璃层可放置于顶层来实现密封,这与电阻屏的聚氨酯柔性层不同。它还给用户带来一种更加耐用的设计。

  电容式触摸屏设计考虑

  电容式触摸屏的设计人员面对三大主要问题:功耗、噪声控制与手势识别。本文后面部分将为你逐一讲解。

  功耗

  今天的电池供电型设备如此之多,功耗是我们需要考虑的关键系统问题之一。诸如TI的TSC3060等器件,便是按照低功耗要求设计的。在标准工作条件下,它的功耗小于60mA。在对触摸行为进行检测时,它的功耗更可低至11μA。在相同工作状态下,它比其竞争者至少低了一个数量级。

  市场上的许多解决方案一开始都是设计为微控制器,然后再逐渐发展为电容式触摸屏控制器。一开始就设计为电容式触摸屏控制器的器件,没有会消耗额外电流和时钟周期的多余硬件。大多数系统都已有一个主中央处理器,其可以是数字信号处理器、微处理器或者微控制器单元(MCU)。因此,为什么要给一个已经经过精密调整的系统再增加一个引擎呢?TSC3060为一种没有微控制器的专门设计。

  噪声控制

  如果控制器无法区分实际触摸和潜在干扰源,则更不用提实现超长的电池使用时间。触摸屏的主要噪声源通常来自LCD,其最终取决于质量和成本之间的折中权衡。AC公共接地LCD通常更便宜,但噪声水平更高。DC公共接地LCD拥有DC屏蔽,可以降低噪声,但会增加成本。

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