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　　觸摸屏作為一種人機交互界面，已大量取代了以往的鍵盤、鼠標等人機溝通方式。電阻式觸摸屏以其低廉的價格，穩(wěn)定的性質(zhì)更成為主打選擇的觸摸屏之一。在日常應用中，經(jīng)常需要同時對多點進行操作。然而，觸摸屏的觸摸點之間會互相影響，而得出錯誤的觸摸點坐標。本文優(yōu)化了兩點觸摸的判斷算法，實現(xiàn)了多點觸控的正確識別和定位處理。經(jīng)試驗驗證表明可以實現(xiàn)圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等功能。

　　多點觸控，是指能同時正確識別和定位兩個或兩個以上的觸摸操作，能夠獨立判斷每個觸摸點的操作意義，并實現(xiàn)相應功能的技術(shù)。這是一種擺脫了傳統(tǒng)的輸入設備，簡單而方便的人機交互操作模式。多點觸控技術(shù)目前有兩種[1]：多點觸控手勢識別和多點觸控位置識別。

　　目前市面上出現(xiàn)較多的方式是多點觸控手勢識別。手指同時觸摸屏幕多點時，能夠識別每個手指移動的方向，能夠進行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，但還不能夠判斷出每個手指的具體位置。但兩點觸摸甚至多點觸摸時，X、Y 軸上會產(chǎn)生多個最大值，此時系統(tǒng)無法判斷觸摸點的準確位置。通常把并不是真正觸摸的點叫做“鬼點”。

　　多點觸控位置識別才是真正意義上的多點觸控技術(shù)，可以識別到觸摸點的具體位置，沒有“鬼點”的現(xiàn)象。這種觸控技術(shù)基于互電容檢測方式，通過行列交叉處耦合電容Cm 的變化判斷觸摸點。手指觸摸時行列之間的互電容減小，可以判斷觸摸點存在，并且準確判斷每一個觸摸點位置。

　　1 電阻式觸摸屏多點觸摸技術(shù)

　　實現(xiàn)兩點觸摸，每個工作單元必須彼此獨立，并且觸摸點只能在同一個工作單元中。圖1 給出了電阻式觸摸屏實現(xiàn)多點觸摸的方法：在X1 電極上加上電壓，由Y1，Y2，Y3 電極讀取A、B、C 觸摸單元所檢測到的X 坐標；在以后的各個始終周期依次讀取X2，X3 的坐標。獲得所有觸摸單元的X 坐標后，再依次給Y 電極加上電壓，以獲得各個觸摸單元的Y 坐標，從而實現(xiàn)兩點觸摸。

　　圖1 電阻式觸摸屏多點觸摸的方法

　　2 兩點觸摸判斷算法實現(xiàn)

　　2.1剔除非觸摸點

　　當觸摸屏表面有觸摸點時，上層的ITO 導電層向下凹陷，發(fā)生形變，并接觸到下層的ITO，接觸點的兩層ITO 導電層之間存在一個電阻，當觸摸的壓力越大時，之間的電阻阻值就越小。通過計算相應阻值，可以得到觸摸位置，但是想要正確識別出兩點觸摸的位置，就必須先剔除非觸摸點。所謂非觸摸點，就是指沒有意愿的接觸點。這些觸摸點是隨機的，而且是非有效觸摸。比如，觸摸力度較輕時，觸摸屏ITO 導電層的電阻處在接通與未接通的臨界點，類似這樣的觸摸點就是非觸摸點。這在沒有意志支配的情況下產(chǎn)生的接觸點，對整個檢測沒有意義的，所以必須將它們剔除。

　　考慮到非觸摸點的隨機性，兩次測量的方法可將其剔除。若第一次測量的結(jié)果是有效值，但第二次測量的結(jié)果超出了整個觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍，是一個很大的值，則視其為無效值，該點即為非接觸點，必將其剔除。反之，如果第二次測量的結(jié)果在整個觸摸屏的阻值所規(guī)定的范圍內(nèi)，則視其為有效值，是有效的觸摸點。

　　2.2 接觸電阻的改進

　　觸摸屏幕的壓力大小不同，ITO 導電層的電阻值也不同，也就是說輕觸或重觸觸摸屏，產(chǎn)生的電阻是不同的?？刂菩酒梢詼y試出接觸電阻的阻值大小，但是沒法分辨出是輕觸，還是重觸，這只會影響判斷觸摸點的準確性，從而會影響整個觸摸屏的可靠性。下圖是圖2是輕觸的示意圖。

圖2 觸摸屏輕觸示意圖

　　在現(xiàn)階段的方案中， 接觸電阻和壓力成為影響觸點坐標準確性的重要因素。如果接觸電阻不大于方阻，不會影響坐標顯示的準確性；如果大于方阻，就會出現(xiàn)跳躍點。比如，輕觸觸摸屏上的某一點，會造成電路接通不完全，對整個電路來說，它表現(xiàn)為測量電阻大，測得的值比實際值要大，那么它的坐標將會向后跳躍。與其相反的，如果是用力的重觸觸摸屏上的某一點時，坐標會前移。由此可見輕觸或重觸對接觸電阻的測量值影響很大，接觸電阻和壓力成反比。

　　查閱過一些四線電阻式觸摸屏的技術(shù)手冊后發(fā)現(xiàn)：他們通常使用接觸電阻小于2kΩ 這個測試條件，來測試最小壓力這個參數(shù)。在正常力度的壓力下， 一般接觸電阻為2kΩ；如果壓力更小， 接觸電阻則會大于2kΩ。由此可見，實際測量結(jié)果與所施加的壓力存在動態(tài)變化，如果加在同一點上的力量是變化的，那么測量出的坐標點就是不確定的，所以這種測量方法仍然必須改進。

　　在此，分解一次完整的觸摸過程：(1) 手指接觸到觸摸屏表面，(2)手指對觸摸屏逐步增加壓力，(3) 壓力保持，(4) 抬起手指，(5) 手指的壓力逐步減小，(6) 手指離開觸摸屏，整個觸摸過程完成。分解過程之后可以發(fā)現(xiàn)，在這個過程中，手指對屏幕的壓力并不是一個恒定不變的量。所以，細分整個過程，把不同時期得到的壓力和接觸電阻全部采樣，然后求取平均值，那么這個值將更加接近實際數(shù)據(jù)，這就是用求平均值的最根本原因。用求平均值的方法可以模擬整個觸摸過程，從而排除掉前期接觸、后期接觸或者中間接觸時壓力不穩(wěn)等情況。

　　這個改進用一個循環(huán)來實現(xiàn)，多次執(zhí)行讀取采樣函數(shù)，然后求平均值。由于A/D 轉(zhuǎn)換的速度很快，這給求平均值提供了有利的基礎(chǔ)。按照程序設定，一共采樣32 次，在計算求平均值的時候，利用C 語言中的左移，求得平均值?？梢园堰@個求得的和左移5 位，就得到平均值，這種計算方式十分便捷。另一個需要考慮的問題是時間，也就是A/D 轉(zhuǎn)換的速度問題。如果在完成一次觸摸的整個過程中，采樣的數(shù)目越多，對于觸摸點平均取值就越接近實際數(shù)據(jù)，對確認觸摸點坐標的影響也就越小。A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀取過程的實現(xiàn)，以及改進后的算法如下：

　　第一步：接通觸摸屏電流，循環(huán)讀取32 次A/D 轉(zhuǎn)換器的值，并求得這些值的總和。

　　第二步：將求得的總和值左移五位，求得平均值，并把該平均值作為有效的數(shù)據(jù)。

　　改進后的算法有效避免了不同壓力對準確測量電阻值的影響，提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。可以更加準確定位坐標，特別是屏幕中間區(qū)域的觸摸點，效果尤其明顯。

　　2.3邊沿檢測結(jié)果的改進

　　在進行測試畫線的過程中，電壓波形不是一條平滑的曲線，而是階梯波，因此在采樣過程中， 有可能在電壓上升沿或者下降沿采樣，這樣采樣得到兩個點之間的電壓，并不代表這個點是處于采樣得到的兩個點直線之間的任何一個點，而是如圖3 所示，折線上的A 點或者B 點。這樣會造成錯誤識別。在測試畫線的時候，如果畫線速度較快，第二次觸摸時電壓尚未穩(wěn)定，會造成采樣時的誤讀，落在電壓變化的邊沿，采樣數(shù)據(jù)比A 點（下降沿）樣數(shù)據(jù)大，比B 點（上升沿）小。理論上來說，的確存在一個跟這個采樣數(shù)據(jù)對應的點，實際上選擇的這個點不是A 點，就是B 點。下面來分析一下造成這種現(xiàn)象可能的原因。

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圖3 采樣點示意圖

　　首先是硬件電路，分兩種情況：(1) 在供給觸摸屏的電路中有電容儲能，或者旁路中的電容給階梯的電壓的變化造成了延緩，(2) 在供電電路中存在比較大的電阻，電阻的電感特性影響較大，這兩種情況都會導致電壓變化的邊沿拉長。此時采樣的時機選在電壓變化的邊沿處的幾率增大。

　　即便不存在硬件電路問題，也不能保證所有的點都直接跳變，不能保證采樣的時機不在電壓上升沿或者下降沿處。所以要想避免這個問題，不僅要考慮硬電路問題，更要在現(xiàn)有的硬件電路基礎(chǔ)上，在程序中剔除這些采樣時機不對的點。因此，需要通過算法找出這些點，然后把它們剔除。基于這個思路，在2.2 節(jié)中，已經(jīng)對每個點采樣32 次，如果把這32 個采樣值中的最大值和最小值分別找出來，就能消除邊沿處的采樣值影響。這里的最大值是指在上一個階梯下降時的采樣值，最小值是指在本階梯下降時的采樣值，然后用32 次采樣的總和值減去這兩個點的值。通過這種方法增加了采樣數(shù)據(jù)的可信度，增強了觸摸屏工作的可靠性。

　　2.4臨界點的改進

　　關(guān)于觸摸的臨界點也有需要改進的地方。如圖4 所示，給出了觸摸電阻隨壓力的變化而變化的曲線圖。

　　由上圖可以看出，如果是有效地觸摸的話，電阻的變化率不會太大，如兩接觸臨界點之間的電阻變化率就不是太大；但如果采樣點正好落在接觸臨界點上，而且這個值小于2kΩ，那么，這個點就應該視為無效點，用采樣的總和減去這個最大值的點就可以了。但是，如果在這一點上采樣兩次，它的影響就會明顯表現(xiàn)出來了。檢測出來的點將會使顯示結(jié)果出現(xiàn)跳越。所以對這一類無效的點，最安全的做法就是將其直接剔除?？梢栽诔绦蛑性O定：完成一次觸摸以后，判斷阻值的變化，比較最大值和最小值之間的差值，如果兩個值的差值超過100Ω，則說明采樣點在臨界點上或者在臨界點之外，判斷為無效點，程序跳轉(zhuǎn)到開始，重新開始檢測點，這樣就可以把這一類的點剔除掉。