1、人機交互調研報告題 目 基于移動平臺的觸摸屏人機交 互方式的調研與探究 學 院 信息科學與工程學院 專 業 計算機科學與技術 姓 名 田豐 學 號 20111221249 班 級 計1112 二O一三 年 十 月 二十 日一、觸摸屏概述隨著計算機技術的普及，在20世紀90年代初，出現了一種新的人機交互作用技術觸摸屏技術。利用這種技術使用者只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，這樣擺脫了鍵盤和鼠標操作，使人機交互更為直截了當。因此，觸摸屏技術已成為當前最簡便的人機交流的輸入設備。二、觸摸屏發展史1971年，美國人SamHurst發明了世界上第一個觸摸傳感器。雖然這個儀器

2、和我們今天看到的觸摸屏并不一樣，卻被視為觸摸屏技術研發的開端。當年，SamHurst在肯尼迪大學當教師，因為每天要處理大量的圖形數據而不勝其煩，就開始琢磨怎樣提高工作效率，用最簡單的方法搞定這些該死的圖形。他把自己的三間地下室改造成了車間，一間用來加工木材，一間制造電子元件，一間用來裝配這些零件，并最終制造出了最早的觸摸屏。這種最早的觸摸屏被命名為“AccuTouch”，由于是手工組裝，一天生產幾臺設備。1973年，這項技術被美國工業研究雜志評選為當年100項最重要的新技術產品之一。不久，SamHurst成立了自己的公司，并和西門子公司合作，不斷完善這項技術。這個時期的觸摸屏技術主要被美國軍方

3、采用，直到1982年，Sam Hurst的公司在美國一次科技展會上展出了33臺安裝了觸摸屏的電視機，平民百姓才第一次親手“摸”到神奇的觸摸屏。從此，觸摸屏技術開始廣泛應用于公共服務領域和個人娛樂設備。人們逐漸習慣用“摸”的方式，在電子售貨機上選購商品，在卡拉OK機上點播歌曲，在銀行、醫院、圖書館、機場查詢自己需要的信息。1991年，觸摸屏正式進入中國。1996年中國自主研發的觸摸自助一體機投入生產。今天我們在大街小巷看到的“數字北京信息亭”就離不開觸摸屏技術，有了它，即使不會使用電腦的人也能輕易查到“我在哪里”、“我要到哪去”。三、觸摸屏定義觸控屏（Touch panel）又稱為觸控面板，是個

4、可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。四、觸摸屏的工作原理  為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標

5、，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。五、觸摸屏的主要類型   從技術原理來區別觸摸屏，可分為五個基本種類：矢量壓力傳感技術觸摸屏、電阻技術觸摸屏、電容技術觸摸屏、紅外線技術觸摸屏、表面聲波技術觸摸屏  觸摸屏發展趨勢  目前觸摸屏的應用范圍從以往的銀行自動柜員機、工控計算機等小眾商用市場，迅速擴展到手機、PDA、 GPS(全球定位系統)、MP3，甚至平板電腦(UMPC)等大眾消費電子領域。展望未來，觸控操作簡單、便捷，人性化的觸摸屏有望成為人機互動的最佳界面而迅速普及1、紅外式觸摸屏紅外式觸摸屏

6、的結構非常簡單，在屏幕的四邊排布了紅外發射管與紅外接收管，并且把它們一一對應起來，進而形成一個橫豎交叉的紅外線網。只要有物體接觸屏幕上任何一點時，便會阻擋了該位置的紅外線（如果物體對紅外線幾乎不吸收，并且讓紅外線接近100%通過的話，紅外觸摸屏失效），控制器即時算出觸摸點的坐標位置。說白了，其實就是將美國大片中經常出現的紅外防盜系統縮小，再加上一個坐標計算系統。紅外式觸摸屏紅外線式觸摸屏價格便宜、安裝容易、能較好地感應輕微觸摸與快速觸摸，可以用在不同檔次的計算機上；不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環境；也沒有電容充放電過程，響應速度比電容式快，分辨率與成本密切相關。可是紅外線式觸摸屏

7、不防水和怕污垢，任何細小的外來物都會引起誤差，影響其性能，只適用于環境較好、無紅外線和強光干擾的各類公共場所、辦公室以及要求不是非常精密的工業控制現場。2.CCD光學式觸摸屏CCD光學式觸摸屏是雙CCD交匯測量技術的發展產物，得益于近年數碼相機、拍照手機的高速普及的，CCD和CMOS的制造成本得到大幅度降低，讓具有成本效益的CCD光學式觸摸屏出現成為了可能。CCD光學式觸摸屏結構在結構上，CCD光學式觸摸屏由含有鏡頭結構的兩個CCD、背光源（例如紅外線）組成和位于屏幕邊緣的反射條組成，CCD布置在觸摸屏的左右兩角，在系統中擁有獨立的坐標值。工作時，背光源會發射紅外線或其他不可見光，手指接觸觸摸

8、屏后，CCD會測量CCD到手指的距離、CCD主光線與其光學系統光軸等的夾角等一系列數據，最后計算出手指的坐標值，最后轉換為鼠標信息傳遞給電腦。CCD光學式觸摸屏工作原理CCD光學式觸摸屏分辨率不如紅外式觸摸屏高，而且分辨率呈現中心向四周降低的特性，但是其響應時間短，增加CCD數量即可實現多點觸摸，同時生產安裝簡單、故障率低，成本上除了背光源外，其他設備成本與屏幕大小關系不大，因此非常適合大尺寸觸摸屏使用。毫無疑問，蘋果已經把多點觸摸風潮帶動到電子產品中，首當其沖的是手機、相機、筆記本電腦等便攜產品，而家具電子產品也可以普及多點觸摸了，下面是一些應用實例與設計概念。3、Dell ST2220T多

9、點觸摸屏顯示器ST2220T年初推出的一款觸摸屏液晶顯示器，采用光學觸控面板，支持手指、手寫筆等觸控設備，觸摸響應時間15ms，準確度95%以上區域為+/-2.5mm，配上了可調整傾斜度U型支架；搭載21.5寸1920×1080分辨率的IPS也就面板，距0.248mm，亮度250流明，原生對比度1000：1（動態對比度50000：1），178度廣視角（對比度10:1），可顯1670萬色，82%色域（CIE1976）/100% sGRB色域。Dell ST2220T觸摸屏顯示器，已經在國內上市ST2220T是獨立的觸摸屏顯示器，因此非常適合作為電腦的升級選擇。4、現代70寸大型多點觸摸

10、桌在2010年10月韓國國際會展中心舉行的展會上，現代IT展示了一款70寸大型多點觸摸電視（桌）。大型觸摸桌已經不是什么新的概念，無論是國外的微軟、三菱，還是國內的創維都展示了實際產品，但不同的是，現代IT展示的這款觸摸桌除了可以橫著放外，還可以豎立起來，搖身一變成為一臺觸摸屏電視。現代IT的觸摸桌，形似大號iphone4現代IT并沒有披露過多披露該觸摸屏的詳細信息，何時量產、上市等日期還不得而知。5、Touchscape多點觸摸咖啡桌與遙遙無期的現代IT觸摸桌不同，Touchscape近日帶來了一臺多點觸摸咖啡桌（multi-touch coffee table），是一款CCD光學式觸摸屏的

11、產品。與Dell的ST2220不同，Touchscape多點觸摸咖啡桌的電腦桌是包含完整計算機產品，采用AMD 3.4GHz PhenonII X4處理器，內置4GB內存、180GB硬盤、藍牙和Wifi無線網絡，提供RJ-45、USB等接口。（硬盤空間小了點，日后可以自己升級機器么 囧）在咖啡桌的頂部是，一塊47寸1920×1080分辨率液晶面板。（拆了臺液晶電視塞進去？）咖啡桌的長寬高為1300×900×500mm，重量達60KG。Touchscape多點觸摸咖啡桌從硬件上看，Touchscape多點觸摸咖啡桌顯然是一臺變種的電腦，為了提供其競爭力，Touchs

12、cape開發了一套軟件，自動到官網下載新應用軟件。同時，Touchscape也提供了自己的開發平臺，提供了SDK用于創建各種方案。與手持設備大規模應用觸摸屏不同，家用觸摸屏產品剛踏上了普及之路，而且緊貼潮流，使用了多點觸摸成技術，鑒于產品屏幕面積大，因此更傾向使用CCD光學式觸摸屏。CCD光學式觸摸屏是起步不久的觸摸屏，成本還處于高位水平Dell ST2220T的官方定價達到2999RMB，約為同規格的液晶顯示器2倍。幸運的是，觸摸屏技術非常適合與電腦結合在一起；不幸的是，觸摸屏技術除了與電腦結合在一起外（Touchscape多點觸摸咖啡桌也不過是一臺變種電腦罷了），就無多少容身之處。因此，觸

13、摸屏技術要在家具中占有一席之地，成本與應用是必須解決的問題。電容式觸摸屏雖然自iphone出現后才成為受人矚目的觸摸屏技術，但是電容式觸摸屏已經20多歲了。早期美國的3M公司壟斷了電容式觸摸板的國際市場，數年前由于該專利的到期，全球觸摸元件制造商紛紛加入開發電容式觸摸屏產品中，蘋果公司推出iphone、itouch等產品成了電容式觸摸屏應用典范。電容式觸摸屏結構電容式觸摸屏分為表面電容式和投射電容式兩大門派，投射電容式觸摸屏的構造是以一層玻璃作為基層，在其上覆蓋一層透明的導電薄膜層，接著在導體層上覆蓋一塊保護玻璃；最后電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長的電極，其內部形成一個低電壓交流電場。在人沒有

14、與觸摸屏碰觸時，各個電極是同電位的。但當用手指觸摸電容觸摸屏時，人體電場、手指與導體層間會形成一個耦合電容，四邊的電極會發出電流并流向觸點。理論上流經四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的進行計算，便可得出接觸點位置。而表面電容式觸摸屏則是少去了投射電容式觸摸屏表面的保護玻璃。電容觸摸屏工作原理得益于雙層玻璃設計，投影式電容觸摸屏不僅能保護半導體和感應器，同時能減輕外界因素（如在觸摸屏上的污垢、灰塵、油跡）對觸摸屏的影響，還能提高耐用性（抗刮）。在透光率、清晰度，電容觸摸屏優于四線電阻觸摸屏，可是仍不能和表面聲波觸摸屏和五線電阻觸摸屏相比較。而且電容觸摸屏存在反光嚴重，各層膜透光率不均勻造成色彩失真，光線在各層間反射形成圖像模