智能家居迎來Touch時代，拯救無數(shù)“腕管綜合征”患者！

相反出現(xiàn)了一些新的選擇，比如使用一組定制化配置的專業(yè)觸摸按鍵，并借助于一個塑料膜，讓一切都保持干凈并可清洗，很多微波爐上所使用的按鍵。另一種方法是使用現(xiàn)在流行的觸摸屏界面，它們在很多新型應(yīng)用中被不斷列入設(shè)計考量之中。

有兩方面的原因促進(jìn)了觸摸屏的發(fā)展。首先，由于智能手機(jī)和汽車控制臺應(yīng)用帶來的大批量生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步，成本得到降低。其次是靈活性，因為屏幕顯示器可以進(jìn)行動態(tài)重配置，以在每一步用戶輸入過程中顯示不同的軟按鍵。這為初始設(shè)計帶來了更大的靈活性并提升了用戶交互性。此外，用戶已非常習(xí)慣于使用觸摸屏，并將其廣泛用于平板電腦、ATM、氣泵等領(lǐng)域，因此它成為了安防系統(tǒng)控制面板、智能溫控界面甚至是集成智能家居控制器等各種家庭自動化裝置的熱門之選（圖1）。

圖1：布滿傳感器和控制器的智能家居借助于多方技術(shù)的進(jìn)步已成為現(xiàn)實；即使支持遠(yuǎn)程智能手機(jī)控制的系統(tǒng)也都依賴于專用控制面板來實現(xiàn)室內(nèi)應(yīng)用和設(shè)置。

當(dāng)然，用戶界面并不受限于觸摸屏技術(shù)。一些供應(yīng)商正在極力投入到其他技術(shù)的研發(fā)中，例如用戶聲音命令和手勢/觸覺。但迄今為止，這些技術(shù)尚不具備足夠的功能、一致性、效益或成本優(yōu)勢，使其可躋身大眾化家居應(yīng)用。不過，可能在一些特殊場合下它們還是具有一定優(yōu)勢的，例如針對一些特殊的殘障人士。

電阻屏還是電容屏？

觸摸屏可采用電阻或電容技術(shù)。簡單來說，電阻傳感使用薄型、彈性材料的透明導(dǎo)電塑料頂層，而與導(dǎo)電的玻璃層相分離（見圖2）。在用戶按壓頂層時，兩個導(dǎo)電面便會發(fā)生接觸，而電阻路徑由觸摸屏控制器沿X軸和Y軸進(jìn)行測量，以確定按壓點(diǎn)。

圖2：電阻觸摸屏使用一對導(dǎo)電透明層；按下有彈性的頂層將在兩個層之間產(chǎn)生一個導(dǎo)電路徑，可通過測量所產(chǎn)生的電阻來確定手指的接觸點(diǎn)。

電容觸摸屏同樣也是由兩個分離的導(dǎo)電層組成，但這兩層均為非彈性玻璃；有一種變化形式是，底層被一組導(dǎo)電網(wǎng)格線所覆蓋（見圖3）。當(dāng)用戶手指觸摸容性表面的玻璃時，手指自身的電容將會導(dǎo)致局部靜電場產(chǎn)生失真（因為人體是一個電荷導(dǎo)體）。觸摸屏控制器將監(jiān)測失真所造成的電容變化，同樣是測量X和Y兩個方向，以確定手指觸摸屏幕的位置。

圖3：對于電容觸摸屏，手指接近將使絕緣層與導(dǎo)電層之間形成的電磁場發(fā)生失真。

每一種方法都根據(jù)要求，在性能、用戶體驗和成本之間進(jìn)行權(quán)衡。一般來說，電容技術(shù)對于中小型屏幕（最大約10英寸）而言更加合算，因為其成本會隨著尺寸而明顯增大。它支持多指操作、高級手勢以及放大/縮小等操作，但對于家庭自動化或智能設(shè)備的用戶體驗而言，這些操作往往并不需要。

相較于電阻顯示屏，電容顯示屏的亮度更高，這是因為底層圖形源與頂層之間相隔的層數(shù)較少。同樣，這個特性對于大多數(shù)光線較好的家居環(huán)境而言并不是關(guān)鍵因素。不同于電阻觸摸屏頂層較薄而且要用手指按壓，電容觸摸屏頂層較厚且采用防刮玻璃，因而也更堅固耐用。

最后，對于同樣的尺寸，電容技術(shù)比電阻技術(shù)對功率的要求更低。雖然低功耗往往是一個正指標(biāo)，但對于采用交流電源的家庭自動化系統(tǒng)或觸摸屏只是更大裝置一部分的應(yīng)用場合而言，低功耗所凸顯出來的優(yōu)勢就不如在現(xiàn)場手持設(shè)備中的重要了。對于大多數(shù)家庭自動化控制器和電器設(shè)計，電阻觸摸屏憑借著工藝特性與成本優(yōu)勢，在未來一段時間里將成為首選。

對于家用電器，我們應(yīng)牢記其預(yù)定義、功能受限需求的含義。不同于智能手機(jī)中用戶觸摸屏界面必須要能夠處理web頁面、電子郵件和視頻等隨機(jī)和不確定情況，家用電器或家庭控制器的人機(jī)界面（HMI）功能更加受限。它只需要支持一組有限的特性、功能和用戶軟鍵，所有這些都是可以預(yù)先定義好的。這意味著，對于縮放或手指拖放等額外特性，并不需要有更加復(fù)雜、具有附加功能的觸摸屏解決方案。

ROHM BU21021GUL觸摸屏控制器是一種典型的電阻界面（見圖4）。該芯片可與各種傳統(tǒng)的4線制電阻觸摸屏搭配使用，能夠檢測X/Y坐標(biāo)，包括單點(diǎn)檢測模式下的觸摸壓力以及兩點(diǎn)檢測模式下的一對X/Y坐標(biāo)。它搭載了一個專用的嵌入式CPU進(jìn)行噪聲濾除、坐標(biāo)計算以及手勢檢測，從而減輕了系統(tǒng)處理器的工作（及相關(guān)編碼/調(diào)試操作）。

對于很多家庭自動化和家用電器等不需要觸摸屏可以提供的所有功能的應(yīng)用，采用一組觸摸感應(yīng)按鈕即可滿足其對用戶界面的要求。這降低了BOM成本和物理連接數(shù)，所帶來的密封表面相較于分立式機(jī)械開關(guān)具有更大的可靠性。針對這類設(shè)計，Cypress Semiconductor推出的CY8CMBR2016 CapSense Express 16鍵矩陣控制器（見圖5），可輕松搭配電容觸摸用戶面板使用。這是一款硬件可配置IC，不需要任何的軟件工具、固件編碼或器件編程操作。

Cypress CapSense控制器采用Cypress的SmartSense自動調(diào)校算法，因而無需手動“調(diào)節(jié)”其響應(yīng)，并對按鍵和相關(guān)印刷電路板中不可避免的電容變化進(jìn)行補(bǔ)償。這也就縮短了開發(fā)和生產(chǎn)周期。此器件支持多達(dá)16個可以任意布局（如線性或矩陣陣列）的電容觸摸按鍵。借助于其向后兼容的按鍵掃描界面，設(shè)計人員可替換掉機(jī)械開關(guān)，或快速升級并改良火災(zāi)報警器控制面板、安防系統(tǒng)甚至是門鎖上的現(xiàn)有的鍵盤式應(yīng)用。

圖4：ROHM BU21021GUL電阻觸摸屏控制器搭載一個專用處理器，通過嵌入式算法來執(zhí)行噪聲濾除和觸摸評估等操作，進(jìn)而可避免系統(tǒng)處理器處理這些專門的繁重工作。

圖5：Cypress Semiconductor CY8CMBR2016 CapSense Express 16鍵矩陣控制器設(shè)計用來將分立式機(jī)電開關(guān)輕松升級到密封式電容開關(guān)，非常適用于需要有限功能的應(yīng)用場合，如微波爐或洗碗機(jī)。