一种电容式触摸屏和LCD之间的像素映射方法

韦英

（业成光电（深圳）有限公司，广东 深圳 518109）

前言

目前，触摸屏广泛用于便携式设备，当前的主要问题是，由于触摸屏边沿的电阻流动不均匀而导致的不容易找到触摸板坐标与LCD屏幕之间的变化规则。这就导致了触摸板坐标与LCD屏幕之间的对应关系很难实现，并且显示错误的触摸和LCD的对应信息，相应的对触摸控制信息也不敏感。在本文中，以AT89C51和ADS7846作为基础，对块式LCD辅助触摸屏输入显示系统的硬件和软件分别进行研究，与触摸测量的预测和像素相互对应。LCD面板达到了需要执行的对触摸板坐标的控制功能，也使触摸控制的灵敏度得到了相应的提高。

触摸屏输入克服了键盘输入繁琐的缺点，逐渐成为手持设备的主流人机交互接口。长期以来，触摸屏的应用领域一直是电阻式触摸屏。直到iPhone苹果手机的问世，其多点触控技术的使用将不同于电阻式触摸屏的电容式触控屏的使用推向了一个全新的领域。随着触摸屏的应用逐渐广泛，触摸屏手机热度的不断提高，具有手机商机的厂商开始对大尺寸触摸屏手机进行大规模的开发和生产。时至今日，手机触摸屏尺寸一般都超过8.1厘米（3.2英寸），且其显示分辨率已然达到800 * 480的水平，由于其优点，手机制造商电容式触摸屏技术产生了很大的兴趣。

在进行大尺寸、高分辨率和电容式触摸屏手机的研究时，为了使用户良好的用户体验，通过研究了该技术的工作原理和数据算法，分别对触摸屏与LCD之间的坐标转换提出了改进方法。根据之前的文献发明了一种映射方法，该方法适用于电容式触摸屏和LCD像素。该方法可以校正映射坐标，从而引入相关的补偿参数和补偿边缘误差，从而有效的解决由该技术系统引起的相关边缘误差的问题，以保证用户的电容式触摸点，包括边和四个角。

一、电容式触摸屏原理

当前，电子设备中常用的触摸屏技术分为五类，即电阻型，表面电容型，投射电容型，表面声波型和红外型。 前三种触摸屏技术因其体积小和精度相对较高而适用于小型便携式设备或消费电子产品。由表面声波和红外相关技术制成的应用触摸屏既贵体积又大，是以它们并不适合应用在小型便携式设备和消费电子产品上。所以，我们选择电容型触摸屏技术。

电阻式触摸屏技术主要通过手指将触摸屏的机械层进行按压，从而使其产生相应的电气接触。然而，该技术对模糊的手指滑动和手势识别来说，还具有许多不成熟的地方。最重要的是，由于其多层机械结构，电阻式触摸屏很容易磨损。

表面电容技术的结构非常简单，只能实现一个ITO（导电玻璃）层，这种导电玻璃层不需要特殊的传感通道设计，且该导电玻璃的周边只需要连接4条信号线和接地线，且相应的生产难度及成本都可降低。在该结构中，系统将在导电玻璃层周围产生均匀的电场。当手指与接触屏接触时，接触屏上的电容将被充电，并且在触摸屏上的ITO和手指之间形成足以产生相关电流的电容耦合，使触摸屏上的电容发生变化，控制器只需要测量四个角的电流强度，并根据电流的大小计算接触位置。表面电容式触摸屏由于其易于生产过程和校准工作而具有较差的抗干扰性能。由于多点触控功能不是很清晰且点击尺寸太大，因此不适合小尺寸手持设备的设计。

二、电容式触摸屏和LCD之间的像素映射

在触摸屏的研发上，为达到良好的用户体验，用坐标系来表达，电容式技术设计的触摸屏模块（CT-PM）和液晶显示模块（LCM）必需很好地结合起来。尽管CTPM与LCM的坐标系统之间有着很大的差别，但一般而言，WVGA屏幕的像素以800×480为主，即每800行480个RGB像素。该位置由像素点（x，y）确定，其是X方向和Y方向，即LCM的像素坐标由其分辨率确定。另一方面，CTPM从X和Y方向的原始物理尺寸获得坐标系。在电容式触摸屏和LCD之间合理的映射方法能够保证在两个坐标系之间的输入和输出的准确性。

全触屏设备的LCD都具有相对较高的物理分辨率。对于LCD上坐标位置的确定，能够通过行和列（x，y）的像素来进行坐标的定位。尽管在CTPM中像素点的数量不是很多，但是可以通过计算”X-Y”坐标来定位触摸位置。

三、触点坐标与触摸屏控制功能对应定位的确定

为了更好地找到LCD显示区的坐标范围和触点，根据LCD的显示功能和LCD上显示的信息控制字符格式，可以合理选择相应的水平线和垂直线。根据触摸区域，可以提供LCD显示和触摸屏控制功能，从而可以找到LCD的相应触摸屏控制区域。给出测量值和相应的数值范围。依照电容式触摸屏上点坐标在实践中的测量及其数据分析，从而获得与LCD屏幕上的像素点用坐标进行对应。

用户定义的触摸键，在编程时，首先根据串口输出数据确定触摸点x/y的坐标值。当触摸点x和y分别大于定义的左上x坐标值和定义的左上y坐标值时，它们小于定义的右下x坐标值和定义的右下y坐标值。 这确认了触摸时可以定义的按钮范围，并使程序触摸调用按钮的按键功能。相反，此触摸点将无效。

应当注意，坐标值从触摸屏的x方向上的较大值转换为y方向上的较小值，并且从y方向上的较小值转换为特定范围中的较大值，且坐标值基本上呈线性变化。然而，由于电容式触摸屏的边缘区域x方向输出的电阻和y方向输出的电阻变化在很大程度上是非线性的，为了更准确的校准显示电容式触摸屏的坐标，线性变化规则被广泛采用，在边缘区域我们采用查表的方法来进行测定。

结束语

在本文中，我们结合液晶显示器上不同的像素阵列，分别对电容式设计触摸屏原理、电容式设计触摸屏和LCD之间的像素映射分别进行分析，并通过触点坐标与触摸屏控制功能对触摸点的定位的进行确定。除了调整触摸屏的触点笔之外，通过调整LCD的源电极数据驱动器、IC的内置功能和数据信号信号驱动的控制，可以有效地提高外部噪声对触摸屏的灵敏度。

为了实现触摸屏控制，通过组合液晶和显示器，改变液晶面板和触摸屏之间的坐标，从而提高触摸屏的反应速度，便捷的实现工业控制。想要更好地发现LCD在触摸屏的显示区域和触摸点的线性坐标范围，根据LCD的触摸屏显示功能和LCD上信息应用控制字符格式的方式，由于边缘错误，从而在大范围内采用线性变化规则（X和Y的规律不同），在边缘区域我们采用查表的方法来进行测定，从而比较准确地标定显示触摸屏坐标。