CN103412699A - 一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其中，触摸屏设有X轴和Y轴，所述方法步骤如下：步骤a，测量单点触控与多点触控的电压分辨阈值；步骤b，进行触控检测，若有触控动作则执行触控识别步骤c，否则循环执行步骤b；步骤c，将测量标记出的电压值与步骤a中的电压分辨阈值进行比较，判断是单点触控还是两点触控；步骤d，进行两点触控的手势识别及单点触控的坐标定位。本发明通过对四线电阻屏施加电压，测量电压的变化趋势来判断单点和两点，并进行两点触控的手势识别，既不增加硬件成本，又能消耗较少的软件资源，还可以提高识别的精度及准确度，拓展了四线电阻触摸屏使用的多样性，具有很好的推广使用价值。

Description

一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法

技术领域

本发明涉及一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法。

背景技术

随着电子技术的发展和人们对设备使用便携性越来越高的要求，触摸屏的应用范围也变得越来越广泛，从工业用途的设备、仪器仪表的控制到商业用途的ATM取款机、POS终端机，再到消费电子的手机、平板电脑等，无不存在触摸屏的身影。

目前，主流的触摸屏为电阻触摸屏和电容触摸屏。

电阻触摸屏的工作原理为通过压力感应，电阻分压原理实现对触控的识别，屏体结构为多层复合薄膜，其中外边两层为透明的均匀导电层，内层为细小的绝缘颗粒，隔离了两个导电层，当物体触摸屏幕时，平常绝缘的两个导电层在触摸的位置处就有了接触，两个导电层导通，在一个导电层加电压，另一层检测到的电压则由零变为非零，且电压值与触摸位置成正比，这样就得到了触摸点在一个方向上的坐标。同理，也可得到触摸点在另一个方向上的坐标，这样就可以确定触摸点在屏幕上的二维坐标，实现触摸的单点识别。

电容触摸屏基于人体的电流感应进行工作。触摸屏由一块四层复合玻璃屏构成，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层透明导电膜，最外层则是玻璃保护薄层,夹层透明导电膜涂层作为工作面，从四个角上引出四个电极，内层为屏蔽层以保证良好的工作环境。人体作为假想的接地物（零电势体），触摸屏工作时在工作面加一个很低的电压，当手指触摸在金属层上，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，手指会从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四个角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例进行计算，得出触摸点的位置。

电容屏由于支持多点触摸，极大地提高了人机交互体验，得到了用户的认可，但是生产成本很高，易受电磁、温度的干扰，容易产生漂移，稳定性较差，且只支持手指等导体的触摸识别，一定程度上阻碍了电容屏应用领域的拓展，一般用在消费电子领域，工控等其他领域很少涉及。

普通电阻屏虽然使用简单，成本低廉，支持多种输入介质（导体，非导体），但是传统的电阻屏检测技术只能支持单点触控的识别，多点触控电阻分压情况非常复杂，触控点间距离变化率为非线性，使得触点位置与输出电压之间无法形成统一的规律，所以无法判定多点触控。

扫描矩阵式的电阻屏虽然能通过行列扫描实现多点的触控的识别，但是屏本身的电路复杂，增加了生产成本。也有一些使用普通电阻屏实现两点触控识别的解决方案，但是这些方案的一个前提条件都是两点触控动作之间有一定的时间差，控制器的处理速度必须足够快，可以先检测到一个点触控，接着检测到另一个点，而且软件需要先进行复杂的计算得出两触控点中点的坐标才能实现两点触控的识别，增加了软件的复杂程度及计算工作量，稳定性和精确度也有待验证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在普通四线电阻屏上实现两点触控手势识别的方法，既不增加硬件成本，又能消耗较少的软件资源，还可以提高识别的精度及准确度，拓展了四线电阻触摸屏使用的多样性。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其中，触摸屏设有X轴和Y轴，所述方法步骤如下：

步骤a，测量单点触控与多点触控的电压分辨阈值；

步骤b，进行触控检测，若有触控动作则执行触控识别步骤c，否则循环执行步骤b；

步骤c，将测量标记出的电压值与步骤a中的电压分辨阈值进行比较，判断是单点触控还是两点触控；

步骤d，进行两点触控的手势识别及单点触控的坐标定位。

其进一步特征在于，所述步骤a中测量单点触控与多点触控的电压分辨阈值的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过一个可变的上拉电阻接到VDD，X轴负极端XN接到GND，不触控触摸屏，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vxt；

触摸屏Y轴正极端YP通过一个可变的上拉电阻接到VDD，Y轴负极端YN接到GND，不触控触摸屏，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vyt；

所述Vxt、Vyt即为电压分辨阈值。

其进一步特征在于，所述单点触控与多点触控的电压分辨阈值在第一次使用触摸屏时测量。

其进一步特征在于，所述步骤b中进行触控检测的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过可变上拉电阻接到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量XP正极端的电压，若为低电平，则有触控动作；若为高电平，则没有触控动作。

其进一步特征在于，所述步骤c中进行触控识别的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过接一个可变上拉电阻到VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx1；

触摸屏Y轴正极端YP通过接一个可变上拉电阻到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy1；

若Vx1的电压小于Vxt，且Vy1的电压小于Vyt，则为两点触控，否则为单点触控。

其进一步特征在于，所述步骤d中进行两点触控的手势识别方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过接一个可变上拉电阻到VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx2；

触摸屏Y轴正极端YP通过接一个可变上拉电阻到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy2；

如Vx2大于Vx1，且Vy2大于Vy1，则触控的手势为收缩；若Vx2小于Vx1，且Vy2小于Vy1，则触控的手势为扩张。

其进一步特征在于，所述步骤d中进行单点触控的坐标定位方法包括：

触摸屏X轴正极端XP接VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx；

触摸屏Y轴正极端YP接VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy；

通过计算，得出单点触控的坐标。

本发明通过对四线电阻屏施加电压，测量电压的变化趋势来判断单点和两点，并进行两点触控的手势识别，摒弃了现有技术中需要扫描电容屏或使用电阻屏需要计算触摸中点坐标，才能实现两点触控手势识别的繁冗解决方案，方法简单，系统软硬件资源消耗少，手势识别准确可靠，提升了操作者使用的便携性，扩展了四线电阻屏应用的丰富性，具有很好的推广使用价值。

附图说明

图1为本发明四线电阻触摸屏两点触控检测电路的原理图；

图2为本发明四线电阻触摸屏两点触控检测电路的单点触控等效原理图；

图3为本发明四线电阻触摸屏两点触控检测电路的两点触控等效原理图。

具体实施方式

如图1所示，图1为本发明四线电阻触摸屏两点触控手势识别的检测电路原理图，Rx为电阻屏X轴的等效电阻，Ry为电阻屏Y轴的等效电阻。XP为四线电阻屏X轴的正极端，XN为四线电阻屏X轴的负极端，YP为四线电阻屏Y轴的正极端，YN为四线电阻屏Y轴的负极端，电阻屏X轴与Y轴垂直。RPU为一可变电阻，可以动态调整触控检测的灵敏度。K1，K2为开关，分别将XP、YP通过可变电阻RPU连接到VDD。K3，K4也为开关，可以分别将XP、XN连接到VDD和GND。开关K5，K6可以分别将YP、YN连接到VDD和GND。

两点触控手势识别检测的步骤分为四步：首先，需要测量单点触控与两点触控识别的电压阈值；然后，进行触控检测，有触控动作后进行触控识别；其次，判断是单控触控还是两点触控；最后进行两点触控的手势识别及单点触控的坐标定位。其中，单点触控与两点触控的电压阈值只需要在第一次使用触摸屏时进行测量。

本发明的具体实施步骤如下：

1.调整可变电阻RPU的阻值等于电阻屏的等效电阻Rx。闭合开关K1，K4，打开开关K2，K3，K5，K6，不触控电阻屏，测量XP的电压，标记为Vxt。根据电阻分压原理

$\mathrm{Vxt}=\frac{\mathrm{Rx}}{\mathrm{RPU}+\mathrm{Rx}}*\mathrm{VDD}$

2.保持可变电阻RPU的阻值不变，闭合开关K2，K6，打开开关K1，K3，K4，K5，不触控电阻屏，测量YP的电压，标记为Vyt，同理可得:

$\mathrm{Vyt}=\frac{\mathrm{Ry}}{\mathrm{RPU}+\mathrm{Ry}}*\mathrm{VDD}$

3．调整可变电阻RPU的阻值十倍于电阻屏的等效电阻Rx，闭合开关K1,K6，打开开关K2，K3,K4,K5，测量XP端的电压。

若没有触控动作，检测电路等效原理图如图1所示，触摸屏的X轴与Y轴彼此分离没有接触，XP端由开关K1连接到VDD，所测电压为高电平。

若有触控动作，检测电路的等效原理图如图2或图3所示，其中图2为单点触控的等效原理图，图3为两点触控的等效原理图。从图2，图3中可以看出，此时触摸屏的X轴与Y轴通过触控接触电阻Rtouch或Rtouch1、Rtouch2连接到一起形成回路，由于回路中可变电阻RPU的阻值为触摸屏等效电阻的十倍，分压后XP端的电压最大为十一分之一的VDD，为低电平。

这样，就可以检测出对触摸屏是否有触控动作，如果有，则执行后面的触控识别步骤，如果没有，则继续检测，循环执行步骤3，直到有触控动作才跳出。

4.调整可变电阻RPU的阻值等于电阻屏的等效电阻Rx,闭合开关K1，K4，打开开关K2，K3，K5，K6，测量XP的电压，标记为Vx1

5.保持可变电阻RPU的阻值不变，闭合开关K2，K6，打开开关K1，K3，K4，K5，测量YP的电压，标记为Vy1。

比较Vx1与Vxt和Vy1与Vyt的电压，判断此次触控是单点触控还是两点触控。

其中调整可变电阻RPU的阻值等于电阻屏的等效电阻的意义在于减小回路的总阻值，增大触控时的回路电流，使得检测电路在两点触控时对电阻的微小变动更为敏感，提升了两点触控检测的灵敏度。

单点触控时，检测电路的等效原理图如图2所示，由图可见，触摸屏X轴的等效电阻为触摸屏本身的电阻，即Rx=R1+R2，测量XP端的电压Vx1，其值为

$\mathrm{Vx}1=\frac{R1+R2}{\mathrm{RPU}+R1+R2}\×\mathrm{VDD}=\frac{\mathrm{Rx}}{\mathrm{RPU}+\mathrm{Rx}}\×\mathrm{VDD}=\mathrm{Vxt}$

同理，YP端的电压Vy1的值等于Vyt。

两点触控时，检测电路的等效原理图如图3所示，触摸屏X轴等效为三段电阻R1、R2、R3，且Rx=R1+R2+R3，触摸屏Y轴也等效为三段电阻R4、R5、R6，且Ry=R4+R5+R6。这种情况中，触摸屏Y轴的一段电阻R5与触控时的接触电阻Rtouch1，Rtouch2并联到了触摸屏X轴的两触控点间的等效电阻R2端，触摸屏X轴电流回路中的X轴等效电阻变为Rex，

$\mathrm{Rex}=R1+R2//(\mathrm{Rtouch}1+\mathrm{Rtouch}2+R5)+R3$

$=R1+\frac{R2*(\mathrm{Rtouch}1+\mathrm{Rtouch}2+R5)}{R2+\mathrm{Rtouch}1+\mathrm{Rtouch}2+R5}+R3$

则此时X轴的等效电阻Rex相对于X轴本身的电阻Rx小很多，则流经此通路的电流将会变大，经可变电阻RPU分压后，XP端的电压将会变小。同理，YP端测到的电压也将会变小。

由此可以判断，如Vx1小于Vxt且Vy1小于Vyt时，触控为两点触控，否则为单点触控。若为两点触控执行步骤5，若为单点触控执行步骤6。

6.闭合开关K1，K4，打开开关K2，K3，K5，K6，测量XP的电压，标记为Vx2；闭合开关K2，K6，打开开关K1，K3，K4，K5，测量YP的电压，标记为Vy2。

比较Vx2与Vx1和Vy2和Vy1的电压，判断两点触控的手势。

两点触控的等效原理图如同3所示，由步骤4的分析可知，电路回路中触摸屏X轴的等效电阻为Rex。

若触摸两点间的距离增大时，X轴与Y轴并联部分的电阻R2也将增大，触摸屏X轴在回路中的等效电阻将减小，在从VDD到RPU再到X轴负极端XN的回路中分压也将减小，即XP端电压将减小。所以Vx2小于Vx1，两点触控的手势为扩张。

若触控两点间的距离缩短时，X轴与Y轴并联部分的电阻R2也将减小，触摸屏X轴在回路中的等效电阻将增大，在回路中分压也将增大，即XP端电压将增大，所以Vx2大于Vx1，两点触控的手势为收缩。同理，对Y轴的判断也如此。

7.闭合开关K3，K4，打开开关K1，K2，K5，K6，测量YP的电压，标记为Vx；闭合开关K5，K6，打开开关K1，K2，K3，K4，测量XP的电压，标记为Vy。

触摸屏单点触控时等效原理图如图2所示，设屏的X轴长度为Lx，Y轴长度为Ly，触控点的坐标为（x,y）。由于电阻屏电阻是均匀分布的，所以X轴单位长度电压为：

$\mathrm{Vxp}=\frac{\mathrm{VDD}}{\mathrm{Lx}}$

YP端测到电压为触控点在X轴上的电压，则有

$\mathrm{Vx}=\mathrm{Vp}*x=\frac{\mathrm{VDD}}{\mathrm{Lx}}*x$

所以，触控点X轴的坐标为

$x=\frac{\mathrm{Vx}*\mathrm{Lx}}{\mathrm{VDD}}$

同理可得，触点在Y轴上的坐标为

$y=\frac{\mathrm{Vy}*\mathrm{Ly}}{\mathrm{VDD}}$

这样，就得到了触控点的坐标（x,y）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其中，触摸屏设有X轴和Y轴，所述方法步骤如下：

步骤a，测量单点触控与多点触控的电压分辨阈值；

步骤b，进行触控检测，若有触控动作则执行触控识别步骤c，否则循环执行步骤b；

步骤c，将测量标记出的电压值与步骤a中的电压分辨阈值进行比较，判断是单点触控还是两点触控；

步骤d，进行两点触控的手势识别及单点触控的坐标定位。

2.根据权利要求1所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述步骤a中测量单点触控与多点触控的电压分辨阈值的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过一个可变的上拉电阻接到VDD，X轴负极端XN接到GND，不触控触摸屏，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vxt；

触摸屏Y轴正极端YP通过一个可变的上拉电阻接到VDD，Y轴负极端YN接到GND，不触控触摸屏，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vyt；

所述Vxt、Vyt即为电压分辨阈值。

3.根据权利要求2所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述单点触控与多点触控的电压分辨阈值在第一次使用触摸屏时测量。

4.根据权利要求1所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述步骤b中进行触控检测的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过可变上拉电阻接到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量XP正极端的电压，若为低电平，则有触控动作；若为高低平，则没有触控动作。

5.根据权利要求1所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述步骤c中进行触控识别的方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过接一个可变上拉电阻到VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx1；

触摸屏Y轴正极端YP通过接一个可变上拉电阻到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy1；

若Vx1的电压小于Vxt，且Vy1的电压小于Vyt，则为两点触控，否则为单点触控。

6.根据权利要求1所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述步骤d中进行两点触控的手势识别方法包括：

触摸屏X轴正极端XP通过接一个可变上拉电阻到VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx2；

触摸屏Y轴正极端YP通过接一个可变上拉电阻到VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy2；

如Vx2大于Vx1，且Vy2大于Vy1，则触控的手势为收缩；若Vx2小于Vx1，且Vy2小于Vy1，则触控的手势为扩张。

7.根据权利要求1所述的四线电阻触摸屏两点触控手势识别的方法，其特征在于，所述步骤d中进行单点触控的坐标定位方法包括：

触摸屏X轴正极端XP接VDD，X轴负极端XN接到GND，测量Y轴正极端YP的电压，标记为Vx；

触摸屏Y轴正极端YP接VDD，Y轴负极端YN接到GND，测量X轴正极端XP的电压，标记为Vy；

通过计算，得出单点触控的坐标。

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