提升產品人機介面的功能於物聯網的應用(二)

電阻式觸控螢幕的橫截面。

在上次的內容中，我們介紹了當前市場上各種用戶介面選項系統，包含顯示與輸入。本文將接續探討輸入技術─觸控，以簡便的機械接觸系統開始，延伸至電阻式觸控螢幕與電容式觸控螢幕兩種使用者介面選項。

與顯示選項非常類似，大多數開關和場效應用戶輸入技術都適用於按鍵/旋鈕和觸控螢幕系統。從最簡單的系統─機械接觸開始探討。在按鍵/旋鈕系統中，開關、旋轉編碼器和電位計等元件會帶來一些難題，例如機械磨損、難以安裝、難以進行密封以防止粉塵和濕氣。雖然製造商在可靠性、安裝和密封等方面已取得了長足的進步，但仍難避免元件運動時所產生的磨損問題。

電阻式觸控螢幕中也使用了機械技術，當用戶觸控時，兩個塑膠層會因相互接觸而產生電氣連接，利用電流驅動和類比數位轉換器（ADC）通道來讀取電壓值。圖1為電阻式觸控螢幕的橫截面。此系統雖然簡單，但會產生磨損問題，並且需要進行系統校準、濾波和線性化來補償物理差異。由於可簡便的與MCU進行介面，機械接觸系統很常被使用，雖然還需要一簡單演算法進行抖動的消除。

電容式觸控是另一種使用者介面的選項。該技術利用電容的基本構造─用絕緣體分隔兩個導體。電容式觸控技術的工作原理是量測由指尖觸控導電極板表面時所產生的電容變化；測量該電容增量後，進一步與未下壓時的極板電容進行比較。圖2為電容式觸控技術的模型。一旦發生的電容偏移夠大，則會判定為有人觸控了感測器，並啟動相對應的功能。該系統的基本要求是一個感測器極板、一個玻璃或塑膠類的絕緣覆蓋層，以及以足夠解析度來測量電容的方法。一些8位元和16位元PIC MCU具有內置的電容感測模組。至於按鍵和旋鈕的形式，只需構造相對應的感測器襯墊、電容測量電路與驅動軟體。部分MCU製造商提供了參考設計和支援開發工具來協助此項工作，而唯一的難題是開發相對應的求均值演算法來確定感測器未觸控時的電容大小。

電容式觸控技術在觸控螢幕中也相當流行，當前具有表面電容式技術和投射電容式技術兩種主要的形式。下週將深入介紹技術內容及其應用。 (本篇文章作者：Microchip Technology Inc. 家用電器解決方案部門主任應用工程師 Stephen Porter以及安全、MCU和技術開發部門技術顧問工程師 Keith Curtis)