触摸屏是三防平板中常用的一种新型的智能输入设备，也是目前一种简单、方便的人机交互方式，使用者不必事先接受专业训练，仅需以手指触摸三防平板显示屏上的图形或文字就可对主机进行操作，大大简化了智能设备的操作模式。触摸屏的界面直观、自然，给操作人员带来了极大的方便，免除了对键盘不熟悉所造成的苦恼，有效地提高了人机对话的效率，目前已经广泛地应用在自助取款机、PDA、媒体播放器、汽车导航器、手机和医疗电子设备等方面。

三防平板触摸屏是一种透明的绝对定位系统，不像计算机的鼠标那样是相对定位系统。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的信息都会通过校准转为屏幕上的坐标。目前，触摸屏有四种不同技术构成的类型，在实际中应该采用哪种触摸屏，关键要看应用环境的要求。总体而言，对触摸屏的要求主要有以下几点。

（1）触摸屏能够在恶劣环境中长期正常工作，工作稳定性是对触摸屏的一项基本要求。

（2）作为一种方便的输入设备，触摸屏能够对手写文字和图像等信息进行识别和处理，这样才能在更大程度上方便使用。

（3）触摸屏应用于以个人、家庭为消费对象的产品，必须在价格上具有足够的吸引力。

（4）触摸屏用于便携和手持产品时需要保证极低的功耗。

触摸屏和LCD不是同一个物理设备，触摸屏是覆盖在LCD显示器表面的输入设备，它可以记录触摸的位置，检测用户触摸的位置。触摸屏的输入是一个模拟信号，可通过触摸屏控制器转换为数字信号，再送给微处理器进行处理。从触摸屏的构成形式上，可分为电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏四种类型。目前，使用较多的是电阻式触摸屏、电容式触摸屏和红外线式触摸屏。

1、电阻式触摸屏

电阻式触摸屏的屏体部分是一块覆盖在显示屏表面上的多层复合薄膜体，其基本结构是由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，导电层上面再盖有一层外表面经硬化处理，光滑、防刮的塑料层。塑料层的内表面也涂一层透明导电层，这样在两个导电层之间就有许多细小（小于千分之一英寸）的透明隔离点把它们隔离绝缘。触摸屏表面负责将受压的位置转换成模拟电信号，再经过A/D转换成数字量来表示触摸位置的X、Y坐标并送入CPU处理。

在进行工作时，电阻式触摸屏的上下导体层相当于二维精密电阻网络，即可以等效为沿X方向的电阻和沿Y方向的电阻。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在另一层未加电压的电极上可以测得接触点处的电压，经A/D转换器后可得出其在屏幕上的具体位置。具体来讲，触摸屏是通过交替使用水平X和垂直Y电压梯度来获得X和Y方向的位置的。控制电路可以对接触点形成的不同电压进行A/D转换，最后转换成位置坐标信息。电阻式触摸屏会根据引出线数多少，分为四线、五线、六线等形式。通常，微处理器计算触摸位置的反应速度为10～20 ms。

常用的四线电阻触摸屏结构与原理如图1所示，在触摸点X、Y坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路，图1中P为测量点。

图1 四线电阻触摸屏结构与原理

图2 测量电压与测量点的等效电路

电阻式触摸屏的经济性很好，供电要求简单，通常适用于各种智能仪器和智能设备中。它的表面通常用塑料制造，比较柔软，不怕油污、灰尘、水，但太用力或使用尖锐利器可能会划伤触摸屏，耐磨性较差。

2、电容式触摸屏

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双层玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。当用户触摸屏幕时，在人体、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触摸点。电流的强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器会计算电流的比例及强弱，由此能够准确地计算出触摸点的位置。电容式触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，还能更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响，即使屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确地计算出触摸位置。电容式触摸屏示意图如图3所示。

图3 电容式触摸示意图

图4 红外线式触摸屏示意图

电容式触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻式触摸屏，但是还存在触摸屏反光严重、对各波长光的透光率不均匀和存在色彩失真的问题。另外，电容式触摸屏还会由于湿度和温度的变化产生漂移现象。目前，电容式触摸屏被已经广泛用于手机、游戏机、公共信息查询及零售点等系统中。

3、红外线式触摸屏

红外线式触摸屏的工作原理是在触摸屏的四周布满红外线接收管和红外线发射管，这些红外线收发器在触摸屏表面成一一对应的排列关系，形成了一张由红外线布成的光网。当有物体（手指、戴手套或任何触摸物体）进入红外线光网阻挡某处的红外线发射或接收时，此点横竖两个方向上的红外线接收管接收到的红外线的强弱就会发生变化，控制器通过计算红外线的变化就能知道触摸的位置。红外线式触摸屏的示意图如图4所示。

 电容式触摸屏示意图

图4 红外线式触摸屏示意图

红外线式触摸屏通常由控制器、发射电路、接收电路三部分组成，其中发射电路由移位锁存器、3-8线译码器、恒流驱动器、红外线发射二极管等组成；接收电路由移位锁存器、多路选择器、红外线接收二极管、放大电路、A/D转换器等构成。

发射管点亮时，微处理器将同时通过地址线寻址与发射管在位置上相对应的接收管，将接收到的光通量信号通过放大器放大，以及通过A/D转换器转换成数字信号，由微处理器进行处理，由此判断是否有触摸发生。通过这样处理可使发射管与接收管一一对应，从而确定触摸位置。接收电路必须与发射电路用相同型号的移位锁存器（如TI公司的CD74AC164M），这样才能保证微处理器发出扫描信号后寻址相对应的接收管时，发射管和接收管在时序上应一一对应。

工作时，三防平板控制器中的微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管，并同时通过地址线和数据线来寻址相应的红外接收管。当触摸屏幕时，手指或其他物品就会挡住经过该位置的横竖两个方向上的红外线，微处理器扫描检查时就会发现该受阻的红外线束，判断可能发生触摸，则立刻换到另一坐标再扫描。如果发现另外一轴也有一条红外线受阻，这表明屏幕被触摸，并经过计算判断出触摸点在屏幕的位置。ARM7微控制器控制红外线式触摸屏的原理框图如图5所示，其软件流程图如图6所示。

图5 微控制器控制红外线式触摸屏的原理框图

图6 软件流程图

三防平板红外多点触摸屏的产生与应用，方便了人们对于数字产品的操作使用，真正实现了一个完整的人机互动体系。目前，红外多点触摸技术从各种触摸技术之中脱颖而出，已经开始取代鼠标、书写板甚至键盘的使用，红外多点触摸屏的发展也越来越呈现出多元化、专业化、简单化和大屏幕化等趋势。由此可见，红外多点触摸技术的迅速发展对于红外多点触摸屏的普及和发展将会发挥重要的作用。