电阻式触摸屏两点触摸原理_陈康才

第12卷第18期2012年6月1671—1815（2012）18-4525-05

科学技术与工程

ScienceTechnologyandEngineering

Vol.12No.18Jun．2012 2012Sci.Tech.Engrg.

电阻式触摸屏两点触摸原理

陈康才

李春茂

（华南理工大学电力学院，广州510641）

摘要探讨了电阻触摸屏的原理，提出了在四线电阻触摸屏上，突破四线接口的限制从而实现两点触摸。通过分析四线电

阻触摸屏电路，阐述了电阻触摸屏两点实现原理。利用此原理可以求出两点坐标，开发出电阻触摸屏两点触摸驱动，能移植在消费电子和工业控制等领域都可有广泛应用，具有很大的研究价值和经济价值。在各种嵌入式系统下，关键词

四线电阻触摸屏

TP334.2；

两点触摸

两点坐标

A

中图法分类号

文献标志码

在电子世界中，触摸屏可谓是无处不在，从工控产品到日常消费电子类，触摸屏都有广泛应用。通常触摸屏可分为电容屏和电阻屏。电容触摸屏触摸手感好，容易支持多点触摸的具有灵敏度高，

特点。但电容屏价格昂贵，因而在中低端的消费电子市场应用还不普及。而相比而言，电阻屏价格低，技术成熟，早已占据绝大部分的中低端的消费电子市场，而其中应用比较广的是四线电阻触摸屏。四线电阻触摸屏具有价格低，占用CPU管脚少，驱动开发简单的优点，但通常只支持单点触摸

［1，2］

1四线电阻式触摸屏原理

四线电阻式触摸屏的结构如图1所示。在玻璃或者其它透光材料上（如丙烯酸基板

均匀导电的ITO层，边缘上）覆盖上有两层透明的，

处会引出导电条，分别作为X电极和Y电极。在两层导电层之间有许多细微的透明点把两层隔开绝缘。两层透明的导电层的导电条位置相互垂直，工作时每层接上恒定电压，电场方向也是相互垂直。X+，Y－，Y+，引出端X－，共四条线，故称四线电阻式触摸屏。

当有物体在屏表面施加一定压力时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，这时，在Y+电极加上恒定电压V，Y－电极接地，可以从X+或X－引出点读出接触点Y方向的电压（ADC值），ITO均匀导电，则Y方向的接触位置与其电压成比从而可求出Y方向的接触位置，其等效电例关系，路图如图2所示

［2］

。

随着Google研发的Android智能系统逐渐占据市场，针对Android系统的各种开发也越来越多。Android系统上的很多应用都要求触摸屏支持多点检测，而四线电阻屏通常只支持单点触摸显然限制了其在Android系统上的大量应用。因而在四线电阻屏上实现两点的触摸，无疑具有很大的研究价值和市场价值。

本文从四线电阻屏的原理出发，介绍了在四线电阻屏上实现两点触摸的原理，通过分析电路，最后得到在四线电阻屏上两点触摸的坐标公式。

。

X－电极接同理，在X+电极加上恒定电压V，可以从Y+或Y－引出点读出接触点X方向的地，

电压（ADC值），进而求出X方向的接触位置。

H：则x，y的坐标分假设屏的宽高分别为W，别为：

y=

UXUY

H；x=W。VV

2012年3月27日收到

第一作者简介：陈康才（1987—），男，广东湛江人，硕士研究生，研究mail：ckc06@126．com。方向：嵌入式技术在电气工程中的应用。E-

上述方法可以实现四线电阻式触摸屏上面的单点触摸检测，并且能确保一定的精度。但是要实

4526科学技术与工程12卷

出接触点电压UX，如图4所示

。

图1四线电阻触摸屏原理图

图4获得接触点电压UX原理图

X+电极加上恒定电压V，Y－电极接地，X－读Y+读出接触点B电压UB，如出接触点A电压UA，图5所示

。

图2获取接触点坐标等效电路图

现两点触摸，就必须扩展此方法。

2电阻式两点触摸判断算法实现

为了实现两点触摸检测，先对四线电阻式触摸

图5UB原理图获得接触点电压UA，

则Rtouch与RY－的比值等于其相应电压差的比值：

RtouchUA－UB

=RY－UB

RY－total求得：

RY－=RY－total

由式（1）和式（2）得到：

Rtouch=RY－total

UXUA

VUB－1

UXV

（2）（1）

屏等效电路进行更精确的分析。

当屏表面被点击时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，两层接触点之间存在着一个电阻，压力越大，此电阻阻值越小。这样，单点接触的等效电路图如图3所示

［3，4］

设Y面板的总电阻为RY－total，则RY－可以由UX及

。

()

（3）

当屏幕有两点按下时，设第一点的位置仍然是A、B，D，第二点接触位置分别为C、其等效电路图如图6所示。

图3

单点触摸等效电路图

Y+电极依然按照单点触摸时计算R'touch的值，Y－电极接地，X+读出接触点电加上恒定电压V，压U'X，如图7所示。

为了计算Rtouch的值，需要按以下三个步骤：Y+电极加上恒定电压V，Y－电极接地，X+读

18期陈康才，等：电阻式触摸屏两点触摸原理4527

1+

RtouchRtouch

=1+RY－RY2+RY3

（6）

在两点触摸的情况下，图8可以等效成图9电路：

图6两点触摸等效电路图

图9

图7

获得两点触摸电压U'X原理图

U'B的等效电路图获取两点触摸电压U'A，

由图9中可以求得U'A：U'A=

X+电极加上恒定电压V，Y－电极接地，X－读出接触点A电压U'A，Y+读出接触点B电压U'B，如图8所示

。

[R[R

Y3

Y3

Rtouch2（Rtouch1+RY2）

V

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）

（Rtouch2+RX2）（Rtouch1+RY2）

+RX1+

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）+

]

]

（7）

由图9中同样可以求得U'B：U'B=

[R[R

Y3

Y3

RY2（Rtouch2+RX2）

V

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）

（Rtouch2+RX2）（Rtouch1+RY2）

+RX1+

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）+

]

]

（8）

图8

U'B原理图获得两点触摸电压U'A，

则U'A

U'B

依然利用式（3）来计算两点触摸的情况，得到：

U'XU'A

R'touch=RY－total（4）

VU'B－1

()

下面比较R'touch与Rtouch大小。比较图4和图7（RY+=RY1），两点触摸的情况下流经RY1的电流变大，压降变大，则有：

U'X＜UX（5）

在单点触摸情况下：

UARtouch+RY－

==UBRY－

[R

=[R

得到

Y3

Y3

Rtouch2（Rtouch1+RY2）（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）

RY2（Rtouch2+RX2）

+

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）+

]]

（9）

设k=

（Rtouch2+RX2）

。

（Rtouch1+RY2+Rtouch2+RX2）

U'A［RY3+k（Rtouch1+RY2）］

＜=U'B（RY3+kRY2）

4528科学技术与工程12卷

1+

Rtouch11

+RY2kY3

（10）

RY－totali1－RY2i2=V

RY2i1－（2Rtouch+RY2+RX2）i2=0

i2=

UA－UD

RX2

（13）（14）（15）

Rtouch1UAU'A

＜1+=U'BRY3+RY2UB

由式（3），式（4），式（5），式（11）得到。

R'touch＜Rtouch

（11）

由式（13），式（14），式（15）可以求得：

（12）

RY－total（2Rtouch+RY2+RX2）－R2［Y2］

（UA－UD）=RX2RY2V

（16）

X+电极加上恒定电压V，X－电极接地，同样，

Y+读出接触点B电压UB，Y－读出接触点C电压UC，可以求得：

［RX－total（2Rtouch+RY2+RX2）－R2X2］

（UB－UC）=RX2RY2V

设：

RX2=xRY2ΔUBC=UB－UCΔUAD=UA－UD

由式（13）至式（20）可以得到：

2

ΔUBCΔUADRY－totalx+（ΔUADRY－total－

因而证明了在两点触摸情况下，式（3）求出的R'touch的值比单点触摸情况下Rtouch小，由Rtouch的值的大小判断屏是处在两点触摸还是单点触摸状态：设定一临界值RTOUCH，当Rtouch＞RTOUCH时，为单点触摸；当Rtouch≤RTOUCH，为两点触摸。

（17）（18）（19）（20）

3两点触摸位置计算

上面通过求Rtouch的大小可以确定屏是否处在

两点触摸情况。在允许的误差范围内，设Rtouch1=Rtouch2=Rtouch，将Rtouch看成一个已知常数。当屏处Y+电极加上恒定电压V，Y－电在两点触摸情况下，

X+读出接触点A电压UA，X－读出接触点极接地，

D电压UD，如图10所示

：

ΔUBCRX－total）Vx－ΔUBCΔUADRX－total=0

令

a=ΔUBCΔUADRY－total

b=（ΔUADRY－total－ΔUBCRX－total）

c=－ΔUBCΔUADRX－total

从而求得：

－b±b－4ac

x=

2a

H屏的宽高分别为W、为L，范围：

LW≤x≤HL

［5］

（21）（22）（23）（24）

（25）

y方向最短距离都假设触摸屏能识别两点的x，

，则可以得到x的取值

（26）

图10两点触摸等效电路图

由式（22）至式（26）可以得到x的值。由式（16）、式（18）得到：

（ΔUAD+xV）RY22－（1+x）ΔUADRY－totalRY2－2ΔUADRY－totalRtouch=0

设：

d=（ΔUAD+xV）e=－（1+x）ΔUADRY－totalf=－2ΔUADRY－totalRtouch

（28）（29）（30）（27）

利用基尔霍夫电压定律，假设流经RY1的电流为i1，流经RX2的电流为i2，可以得到：

18期陈康才，等：电阻式触摸屏两点触摸原理4529

从而求得：

RY2=

－e±－4df

2d

4

（31）

总结

本文从四线电阻屏的原理出发，介绍了在四线

而RY2和RX2的取值范围：

L

≤RY2≤RY－totalHY－total

LR≤RX2≤RX－totalWX－total

利用下式可以求得两点的中点位置：

1

（UA+UD）2

Hy=

V1

（UB+UC）2

Wx=

V

这样可以得到两点的坐标：

1RX2

x1=x+W

2RX－total1RY2

y1=y+H

2RY－total1RX2

x2=x－W

2RX－totaly2=y－

1RY2

H

2RY－total

（36）（37）（38）（39）（34）（32）（33）

通过分析电路，最电阻屏上实现两点触摸的原理，

后得到在四线电阻屏上两点触摸的坐标公式，但此公式对于两点距离在x方向或者在y方向小于L的情况不适用（即RY2或RX2近似为0），这是后续需要改善的。但应用本文中的四线电阻屏上两点触摸的坐标公式，可以实现对一般的图片放大，游戏地图的放大和其它简单的两点手势，对后续研究具有很大的研究价值。

参

考

文

献

由式（18）至式（26）可以得到RY2和RX2的值。

（35）

12345

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张运刚，宋晓春.从入门到精通，触摸屏技术与应用.北京：人2008民邮电出版社，

ThePrincipleofDualTouchinResistiveScreen

CHENKang-cai，LIChun-mao

（SchoolofElectricpower，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，P.R.China）

［Abstract］Awaytoimplementthedualtouchinfour-wireresistivescreenbyinvestigatingtheprincipleofre-

sistivescreenwasputforward.Thewaytogetthedualtouchpositionsisdescribedclearly，whichcanbetransplan-tedtokindsofembeddedsystems，andcanbewidelyappliedinthefieldsofconsumerelectronicsandindustrialcontrol，withlotsofresearchandeconomicvalue.［Keywords］four-wireresistivescreen

dual-touch

coordinatesofdual-touch