触摸屏

触摸屏技术及应用

随着多媒体和图形用户界面的兴起，传统的键盘输入技术面临着新型触摸屏技术的挑战。在军事训练模拟中，触摸屏已取代键盘且增长迅速。本文对五种军用触摸屏技术原理及其选择作了介绍，并列举了部分产品的性能、价格及其在国外军方的一些应用。 2.抗恶劣环境的笔输入技术与产品笔输入系统的鲜明特点同亲戚受到了国内外军方的瞩目，并出现了一些抗恶劣环境的产品。该文除介绍笔输入系统的特点、关键技术外，还为读者提供了一些国外军事系统的应用进展及产品现状。 3.键盘的最新技术及其军事应用在军事系统的信息输入设备中，虽然从功能上看已有多种技术可以替代键盘，但它目前仍是军用输入设备的支柱产品。文章介绍了最新的军用键盘技术、其制造策略以及需要解决的技术难题。 4.分布式供电系统——军用数字系统的新技术文章介绍了分布式供电的概念，即在每一电路板和功能模块上都有靠近负荷点的局部电源。并且介绍了分布式供电系统的组成、特点有关键技术。 5.交直流开关电源虽然分布式供电系统市场看了，对集中式交直流开关电源构成威胁，但交直流开关电源依然会有一段较长的市场寿命期，本文介绍了交直流开关电源的典型技术和产品。文后的附表详细列出了主要生产厂商各种产品的各项技术指标。 6.DC/DC直流-直流变换器直流-直流变换器作为计算机中的电源系统，主要用于军品市场，新的技术、新的工艺、新的品件驱动了新型产品的问世。该产品的市场、技术与产品的情况如何，本文有详细介绍。技术纵横：美军计算机作战模拟发展现状和趋势。一、概述传统的键盘输入技术无论在商用或军事系统中均面临着新型触摸屏技术的挑战。对于广大的非计算机专业的用户来说,面对众多的键盘输入方式(尤其输入汉字的种种方法),难免感到陌生或困惑。触摸屏就是为改善人与计算机的交互通讯而应运兴起的,它使人们可以将注意力集中在屏幕上,因而有效地提高了人机对话效率和采用计算机的兴趣。 触摸屏是一种定位设备,通过一定的物理手段,用户可以通过与屏幕的直接接触,向计算机或信息处理系统输入坐标位置。它已成为计算机系统中的一种新型输入设备。按工作原理分,触摸屏迄今已有五类,但是基本工作过程是相同的。当用户用手指或其它器具触摸安装在显示器前端的触摸屏时,所摸到的位置(以坐标形式)被触摸屏控制器检测,并通过接口(如RS-232串行口)送到CPU,从而确定用户所输入的信息。 触摸屏系统一般包括两部分:触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置。 触摸屏控制卡上有自己的CPU及固化的监控程序。其主要作用是:从触摸点检测装置上接收触摸信息,将它转换成触点坐标,再送给计算机。同时,它能接收主机发来的命令并予以执行。触摸检测装置一般安装在显示器(监视器)的前端,主要作用是检测用户的触摸位置, 再将该信息传送给触摸屏控制卡。 触摸屏的控制卡及其电源可以安装在监视器内,叫做内置式;也可以放在监视器外面,叫做外挂式。美国德州的Carroll Touch公司已为目前最新的民航机——波音777装置了一台触摸屏 ,用于驾驶舱控制系统。该公司20%的业务来自军方以及训练模拟系统。人们可以在日本东京成田国际机场主厅中看到两台立柜式触摸屏。乘客只要认识中、英、日或朝鲜中的任一文种,都可以通过某单交互地看到待查的航班号、出港、飞抵时刻; 可以查看服务网点(例如邮局,货币兑换点)在机场大楼中的方位,并能指示出操作人所处的空间位置;还可以了解附近风景点等等。显示是彩色的,响应速度虽然不是实时的但可接受。这充分说明这一新技术的应用已渗透到日常生活中。 Carroll Touch公司的人员认为:该技术将随着多媒体和图形用户界面(GUI)的兴起而日趋普及。不久,将专门为触摸屏编写软件规约。美国另一家触摸屏公司Visage,Inc(MA州)的负责人称:军事应用有一个训练问题,而使用触摸屏,不需要对操作者进行任何计算机知识培训,它是一种最直观的使用界面。为了掌握触摸屏技术和设备的正确选用方法,必须熟悉不同类型触摸屏的工作原理以及一些新的术语。二、触摸屏工作原理及类型从工作原理划分,有以下五类:电阻式、电容式、红外线式、表面声波以及遥控力感式。 1.电阻式触摸屏 利用压力感应进行控制,对触碰介质没有什么限定。当处于绝缘状态的两片薄金属导电底片受到触碰时,其间的绝缘物被压力推开从而导电。触碰点的电阻值发生变化,引发感测信号电压值变化,若将电压值转换成接触点的座标值,触摸控制区域就可检测出来。这种触摸屏的表面是一层塑胶,而底层也是玻璃。所以手感和透光性差些。能承受环境因素的干扰 ,适合在配戴手套或不能用手直接触控的场合。其军用产品技术指标和参考价格见附表(1) 。 @@10414700.GIF;表1@@ 2.电容式触摸屏 它的触碰介质必须是导电物质,如金属笔尖或人体的静电。该触摸屏紧贴在CRT监视器的荧光屏上,克服了视差问题。操作时要求——定要直接触摸屏幕。触摸屏是在一片玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质,当有导体触碰时,就会改变四周的电容值,从而可探测出触摸的位置。这就是其工作原理。由于电容量随气候或接地等情况而变化,这种触摸屏欠稳定。手指触摸位置是通过控制卡计算出来的。这是最流行的一类触摸屏,用系统要求裸指触摸或特定的导电笔操作。例如,MicroTouch Systems 公司的ClearTek 1000、Tru ePoint、QuickPoint等触摸屏。 3.红外线触摸屏 这种触摸屏的传输媒介是红外线。红外线放射与接收感测元件放在触摸屏外框上形成红外探测网。中间看似无物,用户能直接看见CRT荧光屏,透光性为最优(100%)。任何物质均可伸入到红外线网区内,通过改变某一区域的红外特性,即可实现触摸屏的操纵。它是外挂式的,不用紧贴在监视器CRT荧光屏表面,安装较简便。由于触摸屏与CRT屏幕之间有一定距离,用户工作时并不能保持视线时刻与屏幕垂直,触摸时手指随着视线伸展,所感应的红外区域不定是原想触控的位置。因而会导致旁边邻近区域的误动作。此外,它的分辨率较低,要求控制精细触控区域(Touch Area)的场合不宜选用。军用红外线式触摸屏生产厂家有:Carroll Touch;Dale Electronics等。国内深圳华医科技有限公司推出的"触霸"——Touch Blaster 在显示分辨率方面为国际领先水平:1024× 768,能准确触摸最小字符的效果类似鼠标功能。该类触摸屏均用光传感而不是电传感,因此不受电流、电压、静电的干扰,适宜某些恶劣环境条件。此外,由于没有电容充放电过程,响应速度比电容式快。 4.表面声波触摸屏 该触摸屏监视器发送一种高频声波跨越屏幕表面,当手指触及屏幕时,屏幕表面上的特定区域内的声波被阻止,通过指触压造成的声波衰减来确定X.Y.Z的坐标。一般,每个点可分辨16个级别的压力。和电容式相似,它也要求裸指触摸。表面声波式和电容式触摸屏都对温度、湿度变化敏感。目前,美国Elographics公司(TN州)提供P284-UVGA 型表面声波触摸屏 用于军事系统。 5.遥控力感式触摸屏 遥控力感式触摸屏(Remote force sensing)是最新技术成果。美国Visage 公司提供了一种军事及宇航用的遥控力感触摸屏。一块厚1.7英寸(约4.32cm)、面积为13.5×14.2平方英寸(约34.3×36平方厘米)、重10磅的平板放在计算机监视器下面。通过监视器重量的变化测量出屏幕上的触摸。这种称作Touch Mate 的触摸屏就像电子定标器,它能测量出一次触摸的方位和力度。该触摸屏平板的顶部被安装在三维弹簧上,可以多方向移动。监视器放在平板上面,内装有多个传感器能测出平板顶、底部之间的距离。每个传感器由两片平行板组成,构成一个电容器。一旦屏幕被触摸,只要所触摸的外力引起平板顶、底部之间的距离稍有变化,就会引起传感器之间距离的相应变化,也就改变了平行片的电容大小。。利用电容值的变化可求出平板顶板在X.Y.Z三个方向的移动量。Touch Mate 触摸屏就可求出产生这种移动施加了多大的作用力以及作用力的具体方位。这种技术实际上对任何一种监视器都能适用。与上述四种技术的最大区别是:它不要求和监视器固定在一起。三、触摸屏的选择与应用上述五种不同的技术原理,各有优缺点,实际使用时,一般遵循下列择取原则: ①人机界面要求:为有利于直观读取信息,首先要考虑透光性、手感以及信息分辨率。 ②环境因素:例如温、湿度,振动以及静电干扰。 ③触摸介质:裸指、金属笔尖抑或绝缘手套进行触摸。 ④安装难易与灵活程度:例如外挂式安装简便,不需要拆卸监视器或视频显示器;遥控力感式触摸屏适合所有的监视器、显示器。 ⑤价格:视是否定制、批量生产以及触摸屏的类型而定。现列简表2,供参考。 @@10414701.GIF;表2@@ 触摸屏的功能是检测并报告触摸到屏幕的位置。触摸屏可以只报告初始触摸的位置;或者一直报告屏幕持续或重复被触摸的位置。 触摸屏精确度,对电容式而言,取决于触摸屏感应区与计算机的显示器是否调整匹配。为解决安装准确问题,有些类型的触摸屏具有校准功能,它可以是硬件实现也可以用软件仿真校准。在表2的典型产品备注和一些操作手册中,常出现一些术语,现简述如下: Drive Point,是一个DOS驻留程序,用于简化触摸屏编程。 Mouse仿真程序支持Microsoft Mouse应用程序,用触摸屏代替鼠标输入。 Pad管理程序是为应用程序员提供的开发基于触摸屏应用的一个实用程序。在触摸屏技术规范中: ①物理技术规范对触摸感应器类型、控制卡电路板尺寸进行说明。 ②电气规范指明电源的电压、电流要求,通信规范。 ③信号连接规范具体说明RS-232接点含义以及控制卡与主板对接方式。四、应用情况 MicroTouch 公司将触摸屏以OEM方式出售给美国喷气推进实验室(JPL,Pasadena,CA)用于空间站。Sperry Marine、波音和休斯飞机公司均采用该公司的触摸屏用于舰载雷达、卫星通信以及控制站。民用方面,数字设备公司DEC(Maynard,MA)正在提供DEC Touch触摸屏。 Visage 公司用电阻式触摸屏完成交互式视频系统的一些军方合同项目。Martin Mari etta (Orlando,FL)公司在其LANTIRN(Low Altitude Navigation and Targeting Infrare d Systems for Night)低空导航和夜间红外寻的系统吊舱的生产车间也利用了Visage 公司的触摸屏。美国空军在其空军基地利用Visage 的产品作火控训练。在美国空军警戒系统部门采用该技术作为台式计算机训练模拟。触摸屏技术用于训练模拟是一种理想的选择,由于其军用加固的花费颇高,未必于适用于实战场合。虽然,Elographics公司的表面声波触摸屏 技术已经装入飞行模拟器以及舰上便携式雷达 ,但其目标并不是军用恶劣环境,因为该公司认为批量生产比少量定制获利更多,因而也未参与美国RAH-66 Comanche 直升飞机的投标。上述五种技术及其产品用于军事系统及宇航的情况可参考表(2)。五、展望作为一种新型的输入设备和良好的人机界面,触摸屏技术已为国外军事系统所采纳。随着多媒体技术在军事、民用中的广泛应用。触摸屏技术将会不断提高其性能和环境适应性。伴随着应用领域的拓展,技术、工艺的日趋成熟,人们将日益乐于接纳这一新技术。面临高技术的迅猛渗透,我们应该追踪、掌握和熟练的驾驭它,使之为我国国防现代化和国民经济持续增长提供高质量、价格合理的新型输入设备。 触摸屏主要优点是人机直接交互,手指就是光标,用户不借助其它定位器即可进行选择。缺点是增加了机器的重量和功耗。由于响应时间较长,不适用于绘图应用程序,也不适于持续的文本录入。从人机工程的角度看,它对计算机初级用户具有直观、易操作的长处。但用户使用时, 须伸出胳膊,长期操作容易疲劳,并且手指会遮掩屏幕显示,有时需要移开手指才能阅读屏幕上的内容于军事