CN102855047B - 一种电阻式触摸屏的检测方法、检测电路及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于集成电路领域，提供了一种电阻式触摸屏的检测方法、检测电路及检测装置，所述方法包括下述步骤：在未触摸时通过施加电流激励检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电压；通过施加电流激励检测所述X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压变化量，根据所述电压变化量判断单点触摸或两点触摸；在两点触摸时，根据所述电压变化量计算两点距离。本发明通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化计算两触控点坐标，公式简单，提高了电压的变化量对两触点间距离的线性度，并且通过检测短接点电压来计算两触点的中点坐标，大大提高了触摸屏两点检测的准确率。

Description

一种电阻式触摸屏的检测方法、检测电路及检测装置

技术领域

本发明属于触摸屏领域，尤其涉及一种电阻式触摸屏的检测方法、检测电路及检测装置。

背景技术

作为人机界面的一种实现方式，电阻式触摸屏通常有两个均匀导电的纳米铟锡金属氧化物(ITO)层，第一ITO层和第二ITO层的中间采用介质进行隔离和支撑，将矩形区域中触摸点P(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压，两个ITO层分别对应X、Y两个方向的坐标。当手指触摸后，两个平面在接触点接触，在一个平面施加一个电压激励后，接触点的电压与位置坐标成正比，因此电阻式触摸屏是用电阻分压原理来检测手指触摸位置的。

图1a示出了现有电阻式触摸屏检测电路单点触摸的等效电阻，图1b示出了电阻式触摸屏在两点触摸情况下X平面的等效电阻。

在图1a中，电阻R_xa1和电阻R_xa2等效为X平面被触点分成的两段电阻，电阻R_ya1和电阻R_ya2等效于Y平面被触点分成的两段电阻，电阻R_za1为X、Y两平面的接触电阻。电阻R_xa1与电阻R_xa2串联，公共端为节点D1，电阻R_ya1与电阻R_ya2串联，公共端为节点D2，节点D1与节点D2通过电阻R_za1连接。由于单点触摸为目前较为成熟的现有技术，其原理在此不再赘述。

在图1b中，电阻R_xb1、电阻R_xb2、电阻R_xb3等效为X平面被两触点分成的三段电阻，电阻R_zb1、电阻R_zb2为两触点的接触电阻，R_kxb2为Y平面的一段电阻，R_kxb2＝KR_xb2，其中K为比例因子。电阻R_xb1、电阻R_xb2、电阻R_xb3串联，电阻R_xb1与电阻R_xb2的公共端为节点D3，电阻R_xb2与电阻R_xb3的公共端为节点D4，电阻R_zb1、电阻R_kxb2、电阻R_zb2串联后的支路与电阻R_xb2并联，电阻R_zb1与R_kxb2的公共端为节点D5，电阻R_kxb2与电阻R_zb2的公共端为节点D6。

在X平面的一端看进去，其阻抗除了原有的电阻网络电阻R_xb1、电阻R_xb2、电阻R_xb3外，还并联一个通路，该通路是由两个接触电阻R_zb1、电阻R_zb2和Y平面的一段电阻组成，即X平面的输入阻抗在双指触摸的情况下是减小的，并且两指的距离越大，这个并联通路引起的电阻的减小量越多，具体的电阻的变化量与两触点距离的函数表达式如表达式1所示。

R_x,0＝R_Xtot＝R_xb1+R_xb2+R_xb3

$R_x=R_{\mathrm{xb}1}+\frac{R_{\mathrm{xb}2}(R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{kxb}2}+R_{\mathrm{zb}2})}{R_{\mathrm{xb}2}+R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{kxb}2}+R_{\mathrm{zb}2}}+R_{\mathrm{xb}3}$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔR}}_x=R_{x,0}-R_x\\ =R_{\mathrm{xb}2}-\frac{R_{\mathrm{xb}2}(R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{kxb}2}+R_{\mathrm{zb}2})}{R_{\mathrm{xb}2}+R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{kxb}2}+R_{\mathrm{zb}2}}\\ =\frac{{\left(R_{\mathrm{xb}2}\right)}^2}{R_{\mathrm{zb}1}+(1+K)R_{\mathrm{xb}2}+R_{\mathrm{zb}2}}\end{array}$    表达式1

其中，R_x,0为未触摸情况下X平面的电阻，R_Xtot为X平面总的电阻，K为比例因子。R_x为两点触摸情况下X平面的等效电阻，ΔR_x为触摸前后电阻的变化量。从该表达式1中可以看出ΔR_x与R_xb2成二次单调函数关系。

图2示出了现有电阻式触摸屏的检测电路原理，其中包括电流-电压转换单元11、选择器12、第一模数转换单元13、第二模数转换单元14和处理器15。

电流-电压转换单元11的输入端分别与触摸屏第一ITO层(即X平面)、第二ITO层(即Y平面)的一端边缘连接，选择器12的输入端与触摸屏第一ITO层、第二ITO层的另一相对平行端连接，电流-电压转换单元11的输出端与第一模数转换单元13的输入端连接，第一模数转换单元13的输出端与处理器15的两点触摸输入端连接，选择器12的输出端与第二模数转换单元14的输入端连接，第二模数转换单元14的输出端与处理器15的单点触摸输入端连接，处理器15的输出端与主控IC连接。

处理器15包括：两点触摸判断单元151、距离计算单元152和坐标形成单元153。

两点触摸判断单元151和距离计算单元152的输入端同时为处理器15的两点触摸输入端，两点触摸判断单元151和距离计算单元152的输出端同时与距离计算单元152的输入端连接，距离计算单元152的输入端同时为处理器15的单点触摸输入端，距离计算单元152的输出端为处理器15的输出端。

将两个固定的电压激励分别加在X平面和Y平面的两端，通过电流-电压转换单元11检测X平面的电流变化差值，该电流变化差值为触摸后X平面的电流与未触摸后X平面的电流的差值，将该电流差值经过电阻转换为电压的变化，再通过第一模数转换单元13将该模拟电压信号转换为数字信号。若该数字信号小于阈值，则判断为单点触摸，直接由坐标形成单元153确定该点坐标；若该数字信号大于阈值，则判断为两点触摸，距离计算单元152通过查表得出两触摸点的距离，再通过检测Y平面的电压值，确定中点坐标，最后通过坐标形成单元153得出两触摸点的坐标。经过电流-电压转换单元11后的电压差值与两点距离的函数及对两点距离的变化率如表达式2所示。

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{IR}}_s=\frac{{\mathrm{VR}}_s}{R_{\mathrm{Xtot}}}\frac{{\left(R_{\mathrm{xb}2}\right)}^2}{-{\left(R_{\mathrm{xb}2}\right)}^2+R_{\mathrm{Xtot}}(1+K)R_{\mathrm{xb}2}+R_{\mathrm{Xtot}}(R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{zb}2})}$

$\frac{{\mathrm{d\ΔIR}}_s}{{\mathrm{dR}}_{\mathrm{xb}2}}={\mathrm{VR}}_s\frac{R_{\mathrm{xb}2}[(1+K)R_{\mathrm{xb}2}+2(R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{zb}2})]}{{[-{\left(R_{\mathrm{xb}2}\right)}^2+R_{\mathrm{Xtot}}(1+K)R_{\mathrm{xb}2}+R_{\mathrm{Xtot}}(R_{\mathrm{zb}1}+R_{\mathrm{zb}2})]}^2}$   表达式2

其中，ΔIR_s为两点触摸及没有触摸情况下流过X平面的电流的差值，R_s为实现I-V转换的检测电阻，R_xb2为X平面两触点间电阻，R_zb1、R_zb2分别为接触两点的接触电阻，R_Xtot为水平平面(或垂直平面)总的电阻，K为一个比例因子，为检测到的电压相对于两点距离的变化率。

但是，上述结构通过检测电流的变化来计算电阻的变化，计算公式复杂，且通过电阻的倒数计算两触控点间距离变化的线性度较差，另外当两点触控时，通过检测另外一个平面一端的电压作为两触点中点坐标的方法不够准确，最终导致实际计算出的两点的坐标位置不够准确。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电阻式触摸屏的检测方法，旨在解决电阻式触摸屏两点触摸时判断单双点触摸和计算两触点间距离公式复杂、两触点间距离变化率线性度差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电阻式触摸屏的检测方法，所述方法包括下述步骤：

在未触摸时通过施加电流激励检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电压；

通过施加电流激励检测所述X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压变化量，根据所述电压变化量判断单点触摸或两点触摸；

在两点触摸时，根据所述电压变化量计算两点距离；

在两点触摸时，通过下述步骤计算中点坐标：

当电源对所述X平面施加电压激励、对所述Y平面进行短接时，所述Y平面检测单元进行中点检测，输出X平面中点检测模拟电压信号；

当电源对所述Y平面施加电压激励、对所述X平面进行短接时，所述X平面检测单元进行中点检测，输出Y平面中点检测模拟电压信号；

将所述Y平面中点检测模拟电压信号和所述X平面中点检测模拟电压信号做选择性地输出；

将所述Y平面中点检测模拟电压信号或X平面中点检测模拟电压信号转换为X平面中点检测数字信号或Y平面中点检测数字信号；

根据所述X平面中点检测数字信号和所述Y平面中点检测数字信号计算中点坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电阻式触摸屏的检测电路，所述检测电路包括：

X平面检测单元，所述X平面检测单元的电流输入端与外部电源的第一电流输出端连接，所述X平面检测单元的正检测端与触摸屏X平面的一端边缘连接，所述X平面检测单元的负检测端与所述触摸屏X平面的另一相对平行端边缘连接；

Y平面检测单元，所述Y平面检测单元的电流输入端与外部电源的第二电流输出端连接，所述Y平面检测单元的正检测端与触摸屏Y平面的一端边缘连接，所述Y平面检测单元的负检测端与所述触摸屏Y平面的另一相对平行端边缘连接；

当所述电源对所述X平面施加第一电流激励时，所述X平面检测单元检测所述X平面电阻的变化，输出X平面电阻变化检测模拟电压信号；

当所述电源对所述Y平面施加第二电流激励时，所述Y平面检测单元检测所述Y平面电阻的变化，Y平面电阻变化检测模拟电压信号；

选择器，所述选择器的第一输入端和第二输入端分别与所述X平面检测单元的输出端和所述Y平面检测单元的输出端连接，用于将X平面电阻变化检测模拟电压信号和所述Y平面电阻变化检测模拟电压信号做选择性地输出；

第三模数转换单元，所述第三模数转换单元的输入端与所述选择器的输出端连接，用于将所述选择器输出的X平面电阻变化检测模拟电压信号、X平面电阻变化检测模拟电压信号转换为X平面电阻变化检测数字信号、Y平面电阻变化检测数字信号；

处理单元，所述处理单元的输入端与所述第三模数转换单元的输出端连接，用于根据所述X平面电阻变化检测数字信号和所述X平面电阻变化检测数字信号，判断是否为两点触控，在两点触控的条件下计算两点距离；

所述X平面检测单元电压输入正极与所述电源的正向电压输出端连接，所述X平面检测单元的电压输入负极与所述电源的反向电压输出端连接；

所述Y平面检测单元电压输入正极与所述电源的正向电压输出端连接，所述Y平面检测单元的电压输入负极与所述电源的反向电压输出端连接；

当所述电源对所述X平面施加电压激励、对所述Y平面进行短接时，所述Y平面检测单元进行中点检测，输出X平面中点检测模拟电压信号；

当所述电源对所述Y平面施加电压激励、对所述X平面进行短接时，所述X平面检测单元进行中点检测，输出Y平面中点检测模拟电压信号；

所述选择器将所述Y平面中点检测模拟电压信号和所述X平面中点检测模拟电压信号做选择性地输出；

所述第三模数转换单元将所述Y平面中点检测模拟电压信号或X平面中点检测模拟电压信号转换为X平面中点检测数字信号或Y平面中点检测数字信号；

所述处理单元根据所述X平面中点检测数字信号和所述Y平面中点检测数字信号计算中点坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述检测电路的电阻式触摸屏的检测装置。

在本发明实施例中，通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化来判断单双点触摸和计算两触点距离，公式简单，提高了电压相对于两触点间距离变化的线性度，并且将两个电压激励分别加在一个平面的两端，将另外一个平面的两端通过两个相等的电阻短接，通过检测短接点电压来计算两触点的中点坐标，再依据中点坐标和两点距离得到双点坐标，大大提高了触摸屏的两点检测的准确率。

附图说明

图1a为现有电阻式触摸屏检测电路单点触摸的等效电阻图；

图1b为电阻式触摸屏在两点触摸情况下X平面的等效电阻图；

图2为现有电阻式触摸屏的检测电路原理图；

图3a为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测方法的实现流程图；

图3b为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的优化检测方法的实现流程图；

图4为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路结构图；

图5a为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路示例电路图；

图5b为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路施加电流激励后的等效电路图；

图5c为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路施加电压激励后的等效电路图；

图6a为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏检测电路的两点触控检测原理图；

图6b为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏检测电路的两点触控中点坐标检测原理图；

图7为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路与现有电阻式触摸屏的检测电路两触点间不同距离采样电压差的对比图；

图8为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路与现有电阻式触摸屏的检测电路两触点间不同距离采样电压差变化率的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过施加电流激励检测X平面电阻的变化计算得出两触摸点间的距离，通过施加电压激励，并将Y平面两端通过电阻短接得到中点坐标，电压差相对于两点距离函数线性度好，两点坐标值的检测与现有技术相比更简单、准确、可靠。

图3示出本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，电阻式触摸屏的检测方法包括下述步骤：

在步骤S301中，在未触摸时通过施加电流激励，检测触摸屏X平面及触Y平面的电压；

在本发明实施例中，在未触摸时，通过施加电流激励，分别检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电阻，记录触摸屏X平面的初始电压及触摸屏Y平面的初始电压。

在步骤S302中，通过施加电流激励检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压变化量，根据该电压变化量判断单点触摸或两点触摸；

在本发明实施例中，分别对触摸屏X平面及触摸屏Y平面施加电流激励，检测X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压的变化量，当该电压变化量小于一个预设的阈值电压时，判断该触摸为单点触摸，当该电压变化量大于该预设的阈值电压时，判断该触摸为两点触摸。

在步骤S303中，在两点触摸时，根据所述电压变化量计算两点距离。

在本发明实施例中，当两点触摸时，根据施加电流激励时X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压的变化量与两点距离的单调函数关系计算两点距离。该电压的变化量越大，两触摸点之间的距离越大，该电压的变化量越小，两触摸点之间的距离越小。

在本发明实施例中，通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化来判断单双点触摸和计算两触点距离，公式简单，提高了电压相对于两触点间距离变化的线性度。

作为本发明一实施例，参考图3b，该检测方法还包括下述步骤：

在步骤S301之前对处理单元进行初始化；

在步骤S301之后、步骤S302之前，进行有效触摸判断，且当处理单元判断存在有效触摸时，继续执行步骤S302，否则循环执行有效触摸判断。

作为本发明一优选实施例，还可以在步骤S303之后进行如下步骤：

在步骤S304中，当两点触摸时，通过施加电压激励，检测短接点电压计算中点坐标；

在本发明实施例中，步骤S304具体为：对所述X平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接所述Y平面，检测所述Y平面的短接点电压；

对所述Y平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接所述X平面，检测所述X平面的短接点电压；

根据所述Y平面的短接点电压及所述X平面的短接点电压计算X平面及Y平面中点坐标。

在步骤S305中，根据中点坐标及两点距离计算两点坐标。

在本发明实施例中，通过将所述中点坐标与所述两点距离的一半相加或相减计算所述两点坐标。

在步骤S306中，当单点触摸时，通过施加电压激励，检测短接点电压计算单点坐标；

在本发明实施例中，步骤S306具体为：

对所述X平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接所述Y平面，检测所述Y平面的短接点电压；

对所述Y平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接所述X平面，检测所述X平面的短接点电压；

根据所述Y平面的短接点电压及所述X平面的短接点电压计算X平面及Y平面单点坐标。

作为本发明一实施例，也可以分别对触摸屏X平面及触摸屏Y平面施加电压激励，不进行短接检测触摸屏Y平面电压及触摸屏X平面电压，计算单点坐标。

在本发明实施例中，通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化来判断单双点触摸和计算两触点距离，公式简单，提高了电压相对于两触点间距离变化的线性度，并且将两个电压激励分别加在一个平面的两端，将另外一个平面的两端通过两个相等的电阻短接，通过检测短接点电压来计算两触点的中点坐标，再依据中点坐标和两点距离得到双点坐标，大大提高了触摸屏的两点检测的准确率。

基于上述方法，本发明提供了一种电阻式触摸屏的检测电路。下面结合附图对该检测电路进行详细说明。

图4示出了本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路可应用于任何类型的电阻式触摸屏的检测装置中，该检测电路包括：

X平面检测单元41，X平面检测单元41的电流输入端与外部电源1的第一电流输出端I₁连接，X平面检测单元41的正检测端与触摸屏第一ITO层(即X平面)的一端边缘X1连接，其连接点为节点P_x1，X平面检测单元41的负检测端与触摸屏第一ITO层的另一相对平行端边缘X2连接，其连接点为节点P_x2；

Y平面检测单元42，Y平面检测单元42的电流输入端与外部电源1的第二电流输出端I₂连接，Y平面检测单元42的正检测端与触摸屏第二ITO层(即Y平面)的一端边缘Y1连接，其连接点为节点P_y1，Y平面检测单元42的负检测端与触摸屏第二ITO层的另一相对平行端边缘Y2连接，其连接点为节点P_y2；

当电源1对X平面施加第一电流激励时，X平面检测单元41检测X平面电阻的变化，输出X平面电阻变化检测模拟电压信号；

当电源1对Y平面施加第二电流激励时，Y平面检测单元42检测Y平面电阻的变化，输出Y平面电阻变化检测模拟电压信号；

选择器43，选择器43的第一输入端和第二输入端分别与X平面检测单元41的输出端和Y平面检测单元42的输出端连接，用于将X平面电阻变化检测模拟电压信号和Y平面电阻变化检测模拟电压信号做选择性地输出；

第三模数转换单元44，第三模数转换单元44的输入端与选择器43的输出端连接，用于将选择器43输出的X平面电阻变化检测模拟电压信号、Y平面电阻变化检测模拟电压信号转换为X平面电阻变化检测数字信号和X平面电阻变化检测数字信号；

处理单元45，处理单元45的输入端与第三模数转换单元44的输出端连接，用于根据X平面电阻变化检测数字信号和X平面电阻变化检测数字信号，判断是否为两点触控，在两点触控的条件下计算两点距离。

在本发明实施例中，通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化来判断单双点触摸和计算两触点距离，公式简单，提高了电压相对于两触点间距离变化的线性度。

作为本发明一实施例，X平面检测单元41电压输入正极与电源1的正向电压输出端连接，X平面检测单元41的电压输入负极与电源1的反向电压输出端连接；

Y平面检测单元42电压输入正极与电源1的正向电压输出端连接，Y平面检测单元42的电压输入负极与电源1的反向电压输出端连接；

当电源1对X平面施加电压激励、对Y平面进行短接时，Y平面检测单元42进行中点检测，输出X平面中点检测模拟电压信号；

当电源1对Y平面施加电压激励、对X平面进行短接时，X平面检测单元41进行中点检测，输出Y平面中点检测模拟电压信号；

选择器443将Y平面中点检测模拟电压信号和X平面中点检测模拟电压信号做选择性地输出；

第三模数转换单元44将Y平面中点检测模拟电压信号或X平面中点检测模拟电压信号转换为X平面中点检测数字信号或Y平面中点检测数字信号；

处理单元45根据X平面中点检测数字信号和Y平面中点检测数字信号计算中点坐标。

作为本发明一优选实施例，处理单元45还可以根据中点坐标及两点距离计算两点坐标。

在本发明实施例中，通过施加电流激励、检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化来判断单双点触摸和计算两触点距离，公式简单，提高了电压相对于两触点间距离变化的线性度，并且将两个电压激励分别加在一个平面的两端，将另外一个平面的两端通过两个相等的电阻短接，通过检测短接点电压来计算两触点的中点坐标，再依据中点坐标和两点距离得到双点坐标，大大提高了触摸屏的两点检测的准确率。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。

图5a示出本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，X平面检测单元41包括：

开关K1、开关K2、开关K_x1、开关K_x2、开关K_x3、电阻R1和电阻R2；

开关K_x1的一端为X平面检测单元41的电流输入端，开关K_x1的另一端为X平面检测单元41的正检测端与开关K1的一端连接，开关K1的另一端为X平面检测单元41的电压输入正极，电阻R2的一端为X平面检测单元41的负检测端通过开关K_x2接地，X平面检测单元41的负检测端同时与开关K2的一端连接，开关K2的另一端为X平面检测单元41的电压输入负极，电阻R2的另一端与开关K_x3的一端连接，开关K_x3的另一端为X平面检测单元41的输出端通过电阻R1与X平面检测单元41的正检测端连接。

作为本发明一实施例，还可以将X平面检测单元41的电压输入负极可以与地连接。

Y平面检测单元42包括：

开关K3、开关K4、开关K_y1、开关K_y2、开关K_y3、电阻R3和电阻R4；

开关K_y1的一端为Y平面检测单元42的电流输入端，开关K_y1的另一端为Y平面检测单元42的正检测端与开关K3的一端连接，开关K3的另一端为Y平面检测单元42的电压输入正极，电阻R3的一端为Y平面检测单元42的负检测端通过开关K_y2接地，Y平面检测单元42的负检测端同时与开关K4的一端连接，开关K4的另一端为Y平面检测单元42的电压输入负极，电阻R3的另一端与开关K_y3的一端连接，开关K_y3的另一端为Y平面检测单元42的输出端通过电阻R4与Y平面检测单元42的正检测端连接。

作为本发明一实施例，还可以将Y平面检测单元41的电压输入负极与地连接。

处理单元45包括：

两点触控判断单元451，两点触控判断单元451的输入端为处理单元45的输入端，用于通过X平面电阻变化检测数字信号和X平面电阻变化检测数字信号相对于未触摸时的电压变化量与一个设定的阈值电压比较进行两点触控判断，当电压变化量小于所述阈值电压时输出单点触控信号，当电压变化量小于该阈值电压时输出两点触控信号；

中点坐标计算单元452，中点坐标计算单元452的输入端为处理单元45的输入端，中点坐标计算单元452的控制端与两点触控判断单元451的输出端连接，用于当接收到两点触控信号时，根据X平面中点检测数字信号和Y平面中点检测数字信号计算并输出两点中点的坐标；

距离计算单元453，距离计算单元453的输入端为处理单元45的输入端，距离计算单元453的控制端与两点触控判断单元451的输出端连接，用于当接收到所述两点触控信号时，根据X平面电阻变化检测数字信号和X平面电阻变化检测数字信号相对于未触摸时的电压变化量与两点距离的单调函数关系计算并输出两点的距离值；

两点坐标计算单元454，两点坐标计算单元454的第一输入端与中点坐标计算单元452的输出端连接，两点坐标计算单元454的第二输入端与距离计算单元453的输出端连接，两点坐标计算单元454的输出端为处理单元45的输出端，用于通过将中点坐标与两点距离的一半相加或相减计算并输出两点坐标；

单点坐标生成单元455，单点坐标生成单元455的输入端为处理单元45的输入端，单点坐标生成单元455的输出端为处理单元45的输出端，单点坐标生成单元455的控制端与两点坐标计算单元454的输出端连接，用于当接收到单点触控信号时，根据X平面中点检测数字信号和Y平面中点检测数字信号生成并输出单点坐标。

在本发明实施例中，检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电压，并将该电压经过选择器43有选择地输出后，再通过第三模数转换单元44进行模数转换，由处理单元45将该检测电压与未触摸时的初始电压相减，得到触摸前后电压的变化量。

在本发明实施例中，将外部电源1产生的第一电流激励I_bx和第二电流激励I_by分别加载到X平面和Y平面上，其等效电路为图5b所示，第一电流源I_bx的正极为X平面检测单元41的电流输入端，第一电流源I_bx的负极与开关K_x1的一端连接；第二电流源I_by的正极为Y平面检测单元42的电流输入端，第二电流源I_by的负极与开关K_y1的一端连接。

当开关K_x1、开关K_x2闭合，其他开关断开时，第一电流源I_bx流过X平面到地，节点P_x1的电压经过电阻R1输出给选择器43，完成触摸后X平面电阻变化的检测；

当开关K_y1、开关K_y2闭合，其他开关断开时，第二电流源I_by流过Y平面到地，节点P_y1的电压经过电阻R4输出给选择器443，完成触摸后Y平面电阻变化的检测。

选择器443将X平面电阻变化检测模拟电压信号和Y平面电阻变化检测模拟电压信号选择性输出，并由第三模数转换单元44将X平面电阻变化检测模拟电压信号或Y平面电阻变化检测模拟电压信号转换为X平面电阻变化检测数字电压信号或Y平面电阻变化检测数字电压信号输入给处理单元45，处理单元45将该X平面电阻变化检测数字电压信号及Y平面电阻变化检测数字电压信号与未触摸时的初始电压相减，得到触摸前后电压的变化量。由两点触控判断单元451判断该电压的变化量是否大于预设的阈值电压，如果该电压的变化量小于阈值电压，两点触控判断单元451向单点坐标生成单元455输出单点触控信号，同时施加电压激励到X、Y两个平面检测单元进行中点坐标的检测，如图5c所示，单点坐标生成单元455根据检测到的X、Y两个平面的中点坐标数字信号得到单点坐标值；

当该电压的变化量大于阈值电压时，两点触控判断单元451向中点坐标计算单元452和距离计算单元453分别输出两点触控信号，距离计算单元453根据X平面电阻变化检测数字电压信号或Y平面电阻变化检测数字电压信号计算出两触点距离值。

此时，对触摸屏X平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接触摸屏Y平面，检测触摸屏Y平面的短接点电压，对触摸屏Y平面施加电压激励、同时通过两个相等的电阻短接触摸屏X平面，检测触摸屏X平面的短接点电压，将该触摸屏Y平面的短接点电压及触摸屏X平面的短接点电压经过选择器有选择地输出后，通过第三模数转换单元进行模数转换，处理单元根据处理后的数字信号计算中点坐标。

在本发明实施例中，将外部电源1产生的电压正激励V_bp和电压负激励V_bn加载到X平面两端，其等效电路为图5c所示，第一电压源V_b的正极V_bp通过开关K1与X平面检测单元41的正检测端连接，第一电压源V_b的负极V_bn通过开关K2与X平面检测单元41的负检测端连接，控制开关K_y3闭合，相等的电阻R3和电阻R4的短接点作为Y平面检测单元42的输出端，输出X平面中点检测模拟电压信号，通过检测短接点电压完成X平面两点触控中点坐标的检测；

再将第二电压源V_b的正极V_bp通过开关K3与Y平面检测单元42的正检测端连接，第二电压源V_b的负极V_bn通过开关K4与Y平面检测单元42的负检测端连接，控制开关K_x3闭合，相等的电阻R1和电阻R2的短接点作为X平面检测单元42的输出端，输出Y平面中点检测模拟电压信号，通过检测短接点电压完成Y平面两点触控中点坐标的检测；。

作为本发明一实施例，第一电压源等于第二电压源。

X平面中点检测模拟电压信号和Y平面中点检测模拟电压信号分别经过选择器43选择性输出给第三模数转换单元44进行数模转换后输入给中点坐标计算单元452，中点坐标计算单元452在接收到两点触控信号后根据X平面中点检测数字信号和Y平面中点检测数字信号计算出两触控中点的坐标值，两点坐标计算单元454根据两点中点的坐标值和两点的距离值计算并输出两触控点的坐标位置。

在本发明实施例中，当为单点触摸时，根据触摸屏X平面的短接点电压及触摸屏Y平面的短接点电压通过单点坐标生成单元计算并输出单点坐标。

图6a示出了本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路的两点触控检测原理图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

在两点触摸的情况下，X平面的电阻被手指分成三段，即电阻R_x1、电阻R_x2和电阻R_x3，电阻R_x1、电阻R_x2和电阻R_x3串联，电阻R_z1、电阻R_kx2和电阻R_z2串联后与电阻R_x2并联，电阻R_z1、电阻R_x1、电阻R_x2的公共端为节点D_x1，电阻R_x1的另一端与第一电流源I_bx的负极连接，电阻R_z2、电阻R_x2、电阻R_x3的公共端为节点D_x2，电阻R_x3的另一端接地。

在本发明实施例中，在两点触摸的情况下，由于电阻R_z1、电阻R_kx2和电阻R_z2形成的通路使X平面的总电阻减小，并且此减小量与触摸两点之间的距离成单调函数关系，距离越大，减小量越大，距离越小，减小量越小。施加电流源I_bx后，电阻R_x1与第一电流源I_bx连接端的电压V_px与未触摸条件下电压的变化量(即X平面电阻变化检测模拟电压信号)直接表现为两点的距离，具体检测的电压值及相对于两点间距离的变化如表达式3所示。

$I_{\mathrm{bx}}{\mathrm{\ΔR}}_x=I_{\mathrm{bx}}\frac{{R_{X2}}^2}{R_{Z1}+R_{Z2}+(K+1)R_{X2}}$     表达式3

检测电压相对于两点距离的变化率如表达式4所示。

$\frac{{\mathrm{dI}}_{\mathrm{bx}}{\mathrm{\ΔR}}_x}{{\mathrm{dR}}_{X2}}=I_{\mathrm{bx}}\frac{R_{X2}[2(R_{Z1}+R_{Z2})+(K+1)R_{X2}]}{{[R_{Z1}+R_{Z2}+(K+1)R_{X2}]}^2}$    表达式4

其中，I_bx为第一电流激励的电流值，ΔR_x为X平面未触摸前电阻与两点触摸后电阻的差值，K为比例因子，R_X2为X平面两触点间电阻，R_z1、R_z2分别为接触两点的接触电阻。

图6b示出了本发明一实施例提供的电阻式触摸屏检测电路的两点触控中点坐标检测原理，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

在两点触摸的情况下，X平面的电阻被手指分成三段，即电阻R_x1、电阻R_x2和电阻R_x3，电阻R_x1、电阻R_x2和电阻R_x3串联，电阻R_z1、电阻R_kx2和电阻R_z2串联后与电阻R_x2并联，电阻R_y1、电阻R4、电阻R3和电阻R_y3串联后与电阻R_kx2并联，电阻R_z1、电阻R_x1、电阻R_x2的公共端为节点D_x3，电阻R_x1的另一端与第一电压源V_b的正极V_bp连接，电阻R_z2、电阻R_x2、电阻R_x3的公共端为节点D_x4，电阻R_x3的另一端与第一电压源V_b的负极V_np连接，电阻R_z1、电阻R_kx2、电阻R_y1的公共端为节点D_x5，电阻R_z2、电阻R_kx2、电阻R_y3的公共端为节点D_x6，电阻R3与电阻R4的公共端输出X平面中点检测模拟电压信号。

当开关K_y3闭合，其他开关断开，Y平面的两端分别经过电阻R4、电阻R3短接后，第一电压源V_b的正极施加正激励V_bp，第一电压源V_b的负极施加负激励V_bn，电阻短接点电压近似等于X平面中点电压，进而可以得到两触控点的中点坐标，再通过该中点坐标加减两点距离的一半来得到两触控点的坐标。

图7示出了本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路与现有电阻式触摸屏的检测电路两触点间不同距离采样电压差的对比，其中，星号为现有技术的采样数据差，方块为本发明实施例的采样数据差，加号为本发明实施例相对现有技术的归一化。

从表达式及图7中的曲线对比很明显可以看出本发明实施例的采样数据差线性度要更好，因此后续的逻辑判断及两点坐标值的检测就相对更简单，更可靠。

图8示出了本发明一实施例提供的电阻式触摸屏的检测电路与现有电阻式触摸屏的检测电路两触点间不同距离采样电压差变化率的对比图，其中，星号为现有技术的采样数据差变化率，方块为本发明实施例的采样数据差变化率，加号为本发明实施例相对现有技术的归一化。

从图8中的曲线对比很明显可以看出本发明实施例两点触摸情况下距离采样数据差变化率更为平缓，因此后续的逻辑判断及两点坐标值的检测就相对更简单，更可靠。

在本发明实施例中，通过施加电流激励检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化计算两触控点距离，公式简单，提高了电压差相对于两触点间距离的线性度，并且将两个电压激励分别加在一个平面的两端，将另外一个平面的两端通过相等的两个电阻短接，通过检测短接点电压来计算两触点得到中点坐标，再依据中点坐标和两点距离得到双点坐标，大大提高了触摸屏的双点检测的准确率。

在本发明实施例中，通过施加电流激励检测电压的变化量测量触摸屏电阻值的变化计算两点距离，公式简单，提高了电压差相对于两触点间距离的线性度，并且将两个电压激励分别加在一个平面的两端，将另外一个平面的两端通过相等的电阻短接，通过检测短接点电压来计算两触点的中点坐标，再依据中点坐标和两点距离得到双点坐标，大大提高了触摸屏的两点检测的准确率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电阻式触摸屏的检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

在未触摸时通过施加电流激励检测触摸屏X平面及触摸屏Y平面的电压；

通过施加电流激励检测所述X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压变化量，根据所述电压变化量判断单点触摸或两点触摸；

在两点触摸时，根据所述电压变化量计算两点距离；

在两点触摸时，通过下述步骤计算中点坐标：

当电源对所述X平面施加电压激励、对所述Y平面进行短接时，所述Y平面检测单元进行中点检测，输出X平面中点检测模拟电压信号；

当电源对所述Y平面施加电压激励、对所述X平面进行短接时，所述X平面检测单元进行中点检测，输出Y平面中点检测模拟电压信号；

将所述Y平面中点检测模拟电压信号和所述X平面中点检测模拟电压信号做选择性地输出；

将所述Y平面中点检测模拟电压信号或X平面中点检测模拟电压信号转换为X平面中点检测数字信号或Y平面中点检测数字信号；

根据所述X平面中点检测数字信号和所述Y平面中点检测数字信号计算中点坐标。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于：

根据所述中点坐标及所述两点距离计算两点坐标。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过施加电流激励判断单点触摸或两点触摸的步骤具体为：

分别对所述X平面及所述Y平面施加电流激励；

检测所述X平面及所述Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压的变化量；

当所述电压变化量小于一个预设的阈值电压时，判断为单点触摸；

当所述电压变化量大于所述阈值电压时，判断为两点触摸。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当两点触摸时，根据所述施加电流激励时X平面及Y平面的电压相对于未触摸时X平面及Y平面的电压的变化量与两点距离的单调函数关系计算两点距离。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过将所述中点坐标与所述两点距离的一半相加或相减计算所述两点坐标。

6.一种电阻式触摸屏的检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：

X平面检测单元，所述X平面检测单元的电流输入端与外部电源的第一电流输出端连接，所述X平面检测单元的正检测端与触摸屏X平面的一端边缘连接，所述X平面检测单元的负检测端与所述触摸屏X平面的另一相对平行端边缘连接；

Y平面检测单元，所述Y平面检测单元的电流输入端与外部电源的第二电流输出端连接，所述Y平面检测单元的正检测端与触摸屏Y平面的一端边缘连接，所述Y平面检测单元的负检测端与所述触摸屏Y平面的另一相对平行端边缘连接；

当所述电源对所述X平面施加第一电流激励时，所述X平面检测单元检测所述X平面电阻的变化，输出X平面电阻变化检测模拟电压信号；

当所述电源对所述Y平面施加第二电流激励时，所述Y平面检测单元检测所述Y平面电阻的变化，Y平面电阻变化检测模拟电压信号；

选择器，所述选择器的第一输入端和第二输入端分别与所述X平面检测单元的输出端和所述Y平面检测单元的输出端连接，用于将X平面电阻变化检测模拟电压信号和所述Y平面电阻变化检测模拟电压信号做选择性地输出；

第三模数转换单元，所述第三模数转换单元的输入端与所述选择器的输出端连接，用于将所述选择器输出的X平面电阻变化检测模拟电压信号、X平面电阻变化检测模拟电压信号转换为X平面电阻变化检测数字信号、Y平面电阻变化检测数字信号；

处理单元，所述处理单元的输入端与所述第三模数转换单元的输出端连接，用于根据所述X平面电阻变化检测数字信号和所述X平面电阻变化检测数字信号，判断是否为两点触控，在两点触控的条件下计算两点距离；

所述X平面检测单元电压输入正极与所述电源的正向电压输出端连接，所述X平面检测单元的电压输入负极与所述电源的反向电压输出端连接；

所述Y平面检测单元电压输入正极与所述电源的正向电压输出端连接，所述Y平面检测单元的电压输入负极与所述电源的反向电压输出端连接；

当所述电源对所述X平面施加电压激励、对所述Y平面进行短接时，所述Y平面检测单元进行中点检测，输出X平面中点检测模拟电压信号；

当所述电源对所述Y平面施加电压激励、对所述X平面进行短接时，所述X平面检测单元进行中点检测，输出Y平面中点检测模拟电压信号；

所述选择器将所述Y平面中点检测模拟电压信号和所述X平面中点检测模拟电压信号做选择性地输出；

所述第三模数转换单元将所述Y平面中点检测模拟电压信号或X平面中点检测模拟电压信号转换为X平面中点检测数字信号或Y平面中点检测数字信号；

所述处理单元根据所述X平面中点检测数字信号和所述Y平面中点检测数字信号计算中点坐标。

7.如权利要求6所述的检测电路，其特征在于：

所述处理单元根据所述中点坐标及所述两点距离计算两点坐标。

8.如权利要求6或7所述的检测电路，其特征在于，所述X平面检测单元包括：

开关K1、开关K2、开关K_x1、开关K_x2、开关K_x3、电阻R1和电阻R2；

所述开关K_x1的一端为所述X平面检测单元的电流输入端，所述开关K_x1的另一端为所述X平面检测单元的正检测端与所述开关K1的一端连接，所述开关K1的另一端为所述X平面检测单元的电压输入正极，所述电阻R2的一端为所述X平面检测单元的负检测端通过所述开关K_x2接地，所述X平面检测单元的负检测端同时与所述开关K2的一端连接，所述开关K2的另一端为所述X平面检测单元的电压输入负极，所述电阻R2的另一端与所述开关K_x3的一端连接，所述开关K_x3的另一端为所述X平面检测单元的输出端通过所述电阻R1与所述X平面检测单元的正检测端连接。

9.如权利要求6或7所述的检测电路，其特征在于，所述Y平面检测单元包括：

开关K3、开关K4、开关K_y1、开关K_y2、开关K_y3、电阻R3和电阻R4；

所述开关K_y1的一端为所述Y平面检测单元的电流输入端，所述开关K_y1的另一端为所述Y平面检测单元的正检测端与所述开关K3的一端连接，所述开关K3的另一端为所述Y平面检测单元的电压输入正极，所述电阻R3的一端为所述Y平面检测单元的负检测端通过所述开关K_y2接地，所述Y平面检测单元的负检测端同时与所述开关K4的一端连接，所述开关K4的另一端为所述Y平面检测单元的电压输入负极，所述电阻R3的另一端与所述开关K_y3的一端连接，所述开关K_y3的另一端为所述Y平面检测单元的输出端通过所述电阻R4与所述Y平面检测单元的正检测端连接。

10.如权利要求6所述的检测电路，其特征在于，所述处理单元包括：

两点触控判断单元，所述两点触控判断单元的输入端为所述处理单元的输入端，用于通过所述X平面电阻变化检测数字信号和所述X平面电阻变化检测数字信号相对于未触摸时的电压变化量与一个设定的阈值电压比较进行两点触控判断，当所述电压变化量小于所述阈值电压时输出单点触控信号，当所述电压变化量小于所述阈值电压时输出两点触控信号；

距离计算单元，所述距离计算单元的输入端为所述处理单元的输入端，所述距离计算单元的控制端与所述两点触控判断单元的输出端连接，用于当接收到所述两点触控信号时，根据所述X平面电阻变化检测数字信号和所述X平面电阻变化检测数字信号相对于未触摸时的电压变化量与两点距离的单调函数关系计算并输出两点的距离值。

11.如权利要求6所述的检测电路，其特征在于，所述处理单元还包括：

中点坐标计算单元，所述中点坐标计算单元的输入端为所述处理单元的输入端，所述中点坐标计算单元的控制端与所述两点触控判断单元的输出端连接，用于当接收到所述两点触控信号时，根据所述X平面中点检测数字信号和所述Y平面中点检测数字信号计算并输出两点中点的坐标。

12.如权利要求7所述的检测电路，其特征在于，所述处理单元还包括：

两点坐标计算单元，所述两点坐标计算单元的第一输入端与所述中点坐标计算单元的输出端连接，所述两点坐标计算单元的第二输入端与所述距离计算单元的输出端连接，所述两点坐标计算单元的输出端为所述处理单元的输出端，用于通过将所述中点坐标与所述两点距离的一半相加或相减计算并输出所述两点坐标。

13.一种电阻式触摸屏的检测装置，其特征在于，所述装置采用如权利要求6至12任一项所述的检测电路。