【點讀機(jī)原理】點讀機(jī)原理是什么詳解點讀機(jī)工作原理

點讀機(jī)原理是什么

原理就是后面的板上的觸點都有事先設(shè)定好的程序，每一頁設(shè)定完畢后，相應(yīng)位置被點，就讀取相應(yīng)的內(nèi)容。只要把點讀機(jī)頁面設(shè)置好，觸點正確，不把課本放在上面也可以點讀的。

點讀機(jī)的工作原理

點讀機(jī)的工作原理就是通過萬點電磁感應(yīng)定位系統(tǒng)與無線傳感點擊技術(shù)等現(xiàn)代高科技技術(shù)實現(xiàn)的，將我們書本上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成我們可以發(fā)音教學(xué)材料。說的簡單一些其實就是可以讓我們的書本開口說話。點讀機(jī)它的學(xué)習(xí)方法其實就是應(yīng)用我們的多科動漫學(xué)習(xí)以及漢字有聲描紅，而它最大的功能就是不懂就點，并且一點就會。它的發(fā)言就是專門的語言人士，因此十分適合小孩子剛剛學(xué)習(xí)發(fā)言，可以為它們打下良好的基礎(chǔ)。

點讀機(jī)應(yīng)該和觸摸屏是一樣的。

從技術(shù)原理來區(qū)別觸摸屏，可分為五個基本種類：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。

電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透明導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。

當(dāng)手指觸摸屏幕時，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點位置有了一個接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通軸方向的5均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個接通后，進(jìn)行/轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5相比即可得觸摸點的軸坐標(biāo)，同理得出軸的坐標(biāo)，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。

表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在、、或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，區(qū)別于別類觸摸屏技術(shù)是沒有任何貼膜和覆蓋層。

玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

以的-軸發(fā)射換能器為例：

發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴?/p>

當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在軸方向歷經(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在軸走過的路程是相同的，但在軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是軸坐標(biāo)。

發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。

接收波形對應(yīng)手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標(biāo)控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定坐標(biāo)。之后軸同樣的過程判定出觸摸點的坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的、坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。

三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。

電容技術(shù)的觸摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導(dǎo)電層，最外層是只有0.0015毫米厚的矽土玻璃保護(hù)層。內(nèi)層作為屏蔽層，以保證良好的工作環(huán)境，夾層涂層作為檢測定位的工作層，在四個角或四條邊上引出四個電極。

電容屏基本工作原理的最初想法是：人是假象的接地物（零電勢體），給工作面通上一個很低的電壓，當(dāng)用戶觸摸屏幕時，手指頭吸收走一個很小的電流，這個電流分從觸摸屏四個角或四條邊上的電極中流出，并且理論上流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這四個電流比例的精密計算，得出觸摸點的位置。

這個想法本來是很好的。但是，按照這種思路進(jìn)行下去，卻碰到了難以逾越的障礙：目前的透明導(dǎo)電材料——氧化金屬非常脆弱，觸摸幾下就會損壞，還不能直接用來作工作層。材料的問題一時還難以解決，只好委曲求全：在外部增加一層非常薄的堅硬玻璃。

這層玻璃顯然是不導(dǎo)電的，直流導(dǎo)電是不行了，改用高頻交流信號，靠人的手指頭（隔著薄玻璃）與工作面形成的耦合電容來吸走一個交流電流，這就是電容屏“電容”名字的由來：靠耦合電容來工作。

問題解決了，但代價是很大的：首先是“漂移”，因為耦合電容的方式是不穩(wěn)定的，它直接受溫度、濕度、手指濕潤程度、人體體重、地面干燥程度影響，受外界大面積物體的干擾也非常大，帶來了不穩(wěn)定的結(jié)果，這些都直接違背了作為觸摸屏這種絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的基本要求，不可避免的要產(chǎn)生漂移，有的電容觸摸屏欲求通過25點校準(zhǔn)法甚至96點校準(zhǔn)法來解決漂移問題，其實是不可能的，漂移是電容工作的這種方式?jīng)Q定的，即使是在控制器的單片機(jī)程序上利用動態(tài)計算和經(jīng)驗值查表，也只能是治標(biāo)不治本。多點校準(zhǔn)法最早是大屏幕投影觸摸板使用的方法，目的是消除坐標(biāo)對應(yīng)的線性失真，電容觸摸屏的線性失真也非常厲害，主要是因為電容屏的計算建立在四個電流量與觸摸點到四電極的距離成比例的理想狀態(tài)上，實際由于受環(huán)境電容、線路寄生電容和不同人使用的影響，這種比例關(guān)系不可能是完全線性的，多點校準(zhǔn)法只能解決局域分配的線性問題，解決不了整體的漂移。

電容方式的另一個代價是：最外這層極薄的玻璃，正常情況下防刮擦性能非常好，但工藝上要求在真空下制造，因為它害怕氫，哪怕有一點氫也會結(jié)合成易脆碎的玻璃，使用中輕輕一敲就成個小破洞，這對電容觸摸屏來說是要命的：破洞周圍直徑5大小的區(qū)域不能使用。實際的真空是不可能有的，這層極薄的玻璃有5%的概率碰上有破洞的產(chǎn)品。

電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，尤其是一些新的產(chǎn)品。

紅外觸摸屏是在緊貼屏幕前密布、方向上的紅外線矩陣，通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測并定位用戶的觸摸。

這種觸摸屏是在顯示器的前面安裝一個外框，外框里設(shè)計有電路板，從而在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。

每掃描完一圈，如果所有的紅外對管通達(dá)，綠燈亮，表示一切正常。

當(dāng)有觸摸時，手指或其它物就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎紅外線，觸摸屏掃描時發(fā)現(xiàn)并確信有一條紅外線受阻后，紅燈亮，表示有紅外線受阻，可能有觸摸，同時立刻換到另一坐標(biāo)再掃描，如果再發(fā)現(xiàn)另外一軸也有一條紅外線受阻，黃燈亮，表示發(fā)現(xiàn)觸摸，并將兩個發(fā)現(xiàn)阻隔的紅外對管位置報告給主機(jī)，經(jīng)過計算判斷出觸摸點在屏幕的位置。

紅外觸摸屏產(chǎn)品分外掛式和內(nèi)置式兩種。外掛式的安裝方法非常簡單，是所有觸摸屏中安裝最方便的，只要用膠或雙面膠將框架固定在顯示器前面即可。缺點是影響外觀。

內(nèi)置式紅外觸摸屏性能更加穩(wěn)定，影響外觀程度小。適合使用。

特點

紅外觸摸屏的優(yōu)點是可用手指、筆或任何可阻擋光線的物體來觸摸。

紅外觸摸屏缺點是在球面顯示器上使用時感覺不好，這是因為賴以工作的紅外光柵矩陣顯然要求保證在同一平面上，因此，真正感應(yīng)觸摸的工作平面距離弧形的顯示器屏幕有較大的間隔，尤其在邊角，但是這個缺點在平面顯示器上不存在，比如液晶顯示器。

可以說在平面顯示器上使用，紅外觸摸屏具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。紅外線探測技術(shù)利用同一波長的紅外發(fā)射管、紅外接收管（簡稱紅外對管）就能得到簡單的紅外線探測方法：

只要有物體阻擋住紅外對管之間的連線，接收信號就急劇下降，因此紅外線可以探測物體的阻擋，在防盜系統(tǒng)、自動感應(yīng)系統(tǒng)、計數(shù)器等系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用。

紅外線若是短距離應(yīng)用，根據(jù)接收信號的衰減程度還可探知阻擋程度，這就是所謂的模擬方式，模擬方式在接收端采用密集的接收管陣列，還可用于造影成像；為防止干擾，紅外探測還可采用脈沖方式，即紅外發(fā)射管發(fā)射一個固定頻率的信號，而接收方只對這一頻率進(jìn)行檢測，脈沖方式抗干擾能力非常強(qiáng)。脈沖方式如果在工作頻率上調(diào)制信號，還可用于數(shù)字通信，這就是大名鼎鼎的紅外線通訊，家用電器的遙控、電腦的紅外通信、甚至是當(dāng)今最快的光纖通信，都緣于此。紅外通信對人體沒有影響，兼又發(fā)射距離短沒有空間污染，當(dāng)今備受親睞。本章立意觸摸屏，不神游其它，但是從這一家族興旺，也可以看出紅外觸摸屏前途遠(yuǎn)大。

紅外線檢測技術(shù)用于觸摸屏技術(shù)主要有3個技術(shù)難點：

環(huán)境光因素，紅外接收管有最小靈敏度和最大光照度之間的工作范圍，但是觸摸屏產(chǎn)品卻不能限制使用范圍，從黑暗的歌廳包房到海南島高強(qiáng)度陽光下的戶外使用，作為產(chǎn)品，它必須適應(yīng)。

快速檢測，紅外觸摸屏一般尺寸最少也有64套紅外對管，也就是說至少要求在0.4毫秒內(nèi)就要完成一條紅外線的檢測。

周圍的反射、折射、干擾，紅外發(fā)射管有一個發(fā)射角，接收管有較大范圍的接收角，如果周圍反射到一定程度，你會發(fā)現(xiàn)手指放在什么地方也阻擋不住信號。

要解決這些問題，選擇模擬方式最大的好處是可以分析提高觸摸屏的分辨率，但是抗干擾能力比不上脈沖方式；選擇脈沖方式雖然抗干擾能力強(qiáng)，但是存在脈沖方式在接收方需要一個響應(yīng)過程時間的問題，而觸摸屏卻要求極快的速度，因此要在自適應(yīng)電路、單片機(jī)軟件、模具設(shè)計、透光材料選擇等幾個方面要有技術(shù)突破。

紅外觸摸屏靠多對紅外發(fā)射和接收對管來工作，紅外對管性能和壽命都比較可靠，任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物，不過紅外觸摸屏使用傳感器數(shù)目將近100對，并且共用外圍電路，這就要求傳感器不僅本身性能好，還要求將近100對的紅外二極管“光-電阻特性”

和“結(jié)電容”都保持一致。實際應(yīng)用中，萬一有哪一對出現(xiàn)故障，可以在上電自檢過程中發(fā)現(xiàn)并在此后加以忽略，靠鄰近的紅外線代替，由于每一對紅外線只“監(jiān)管”約6左右的窄帶，而手指通常在15左右粗細(xì)，用戶是察覺不到的。但如果生產(chǎn)過程沒有對紅外發(fā)射管進(jìn)行老化測試，沒有很好的質(zhì)量管理體系，將近100對的傳感器，很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了，總體壽命也就難以保證。因此，購買紅外屏的用戶應(yīng)該了解廠家有沒有嚴(yán)格的質(zhì)量檢測辦法或是否通過9000認(rèn)證。

紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣，矩陣上多點的、坐標(biāo)能組合出平方倍多的觸摸點，見下圖，、兩點和、兩點對紅外屏來說是相同的效果，無法分辨，怎么處理呢？目前市場上的紅外屏對多點觸摸常見的處理不管連續(xù)否，要么不判斷，要么判為左上角，即下圖中不管是、還是、都判為點。真正技術(shù)過得硬的紅外屏應(yīng)該是對坐標(biāo)連續(xù)的多點觸摸判斷取中點，即判斷為大物體（比如粗手指）的觸摸，而對不連續(xù)的多點觸摸不予判斷，所以說它技術(shù)過硬是這種算法對產(chǎn)品的品質(zhì)要求更嚴(yán)，不允許出現(xiàn)各種各樣的故障情況。這種紅外屏現(xiàn)在市場有，價格非常高。

電容觸摸屏本身實際是一套精密的漏電傳感器，帶手套的手不能觸摸，由于使用電容方式，導(dǎo)致有漂移現(xiàn)象，下節(jié)電容觸摸屏有詳細(xì)的介紹。

超聲波觸摸屏有表面聲波觸摸屏和體波聲波觸摸屏，利用的都是電-聲壓電換能器作傳感器，接收傳感器和發(fā)射傳感器所用的壓電晶體不是一種型號，在制造時的摻雜材料略有不同，發(fā)射換能器功率大，接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長，工作穩(wěn)定，正常工作可以保證10年不出問題。觸摸屏安裝后，換能器是隱藏起來的，但是在運輸和安裝過程中需要小心謹(jǐn)慎，裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸摸屏有、軸兩對傳感器，利用屏幕表面的聲表面波來檢測手指觸摸，可以說，工作面是一層看不見、打不壞的聲能，不怕暴力使用，最適合公共信息查詢，是目前市場上最受歡迎的觸摸屏產(chǎn)品。

以上談了一些觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域的概念，當(dāng)然，只是是純技術(shù)原理的一些探討，評判一種觸摸屏，光是技術(shù)原理還只是其中的一部分，觸摸屏要應(yīng)用到各個領(lǐng)域，還要抵受千觸萬摸，選用材料的耐用性如何，反應(yīng)速度如何（使用要感覺順暢反應(yīng)速度須小于20），控制卡、驅(qū)動程序和校準(zhǔn)程序怎么樣，卡的設(shè)計水平和工藝水平，驅(qū)動程序跨操作系統(tǒng)平臺、跨機(jī)種的通用性、計算機(jī)接口與技術(shù)趨勢的緊跟程度，廠商的技術(shù)實力和服務(wù)承諾的可信任度，這些都是理性的評判一種觸摸屏，更準(zhǔn)確的說：一種產(chǎn)品的重要因素。