紅外觸摸屏的原理簡(jiǎn)述

1、紅外觸摸屏的原理簡(jiǎn)述紅外觸摸屏技術(shù)是在屏幕四周安裝紅外發(fā)射管和紅外接收管，形成紅外光矩陣，然后分別在橫、豎兩個(gè)方向上不斷的掃描并探測(cè)，當(dāng)觸摸物阻擋紅外光時(shí)進(jìn)行位置判斷的坐標(biāo)定位技術(shù)。一般是在顯示器的前而安裝一個(gè)電路板框架，在電路板上四邊安裝對(duì)應(yīng)紅外發(fā)射管和紅外接收管，如下圖所示，白色的是紅外發(fā)射管，黑色的是紅外接收管，通過(guò)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，位置相對(duì)的接收管接收紅外光信號(hào)。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎方向的外線，光信號(hào)的改變引起光電探測(cè)電路輸出的電信號(hào)發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)電信號(hào)處理可以對(duì)觸摸點(diǎn)在屏幕的位置進(jìn)行定位。任何對(duì)紅外光不透明的觸摸物體都可阻斷紅外線實(shí)現(xiàn)觸摸定位。

2、本文由紅外線供應(yīng)網(wǎng)提供紅外觸摸屏的原理是在屏幕四邊放置紅外發(fā)射管和紅外接收管，微處理器控制驅(qū)動(dòng)電路依次接通紅外發(fā)射管并檢查相應(yīng)的紅外接收管，以形成橫堅(jiān)交叉的紅外光陣列，得到定位的信息。本論文中以Philips公司的ARM7芯片LPC2132為微處理器，通過(guò)對(duì)移位鎖存器74HC595的控制對(duì)紅外發(fā)射管的逐個(gè)掃描，同時(shí)微處理器通過(guò)12C總線尋址每個(gè)相應(yīng)的紅外接收管，得到相應(yīng)的光強(qiáng)值。微處理器根據(jù)接收到的被遮擋前后的光強(qiáng)信號(hào)得到觸摸的位置信息，并通過(guò)申口將該信息傳送給主機(jī)?？刂品绞饺缦聢D所示：紅外觸摸屏控制原理微處理器電路：微處理器在紅外觸摸屏硬件系統(tǒng)中起著核心的作用：1、完成對(duì)紅外發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)；

3、2、完成對(duì)紅外接收電路的驅(qū)動(dòng)；3、完成對(duì)是否被觸摸的判斷以及觸摸位置信息的計(jì)算；4、將觸摸位置信息通過(guò)中P1傳送給主機(jī)；5、調(diào)試整個(gè)程序的運(yùn)行。本論文中采用Philips公司的ARM7芯片LPC2132作為微處理器。該芯片是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32/16位ARM7TDMI微控制器，并帶有64kB的嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。具有EmbeddedICE-RT和嵌入式跟蹤接口，可實(shí)時(shí)調(diào)試；多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DART,2個(gè)高速I2C接口SP1;多個(gè)32位定時(shí)器、1個(gè)10位8路ADC,10位DAC,PWMS道和47個(gè)GP10以及多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷。這

4、部分電路中主要包括驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射部分，驅(qū)動(dòng)紅外接收部分，出口通信部分，JTAG調(diào)試部分。驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射部分是由芯片上的第4腳，第44腳，第48腳來(lái)完成的，它們分別用于控制紅外發(fā)射管亮暗狀態(tài)的信號(hào)：DS、SH-CP、ST-CP。電路原理理如下圖所示:VCC微處理器通過(guò)分別將二個(gè)信號(hào)按照一定的時(shí)序置高低電平，來(lái)控制每支紅外發(fā)射管的亮暗狀態(tài)。每個(gè)管腳最大耐壓為5V，但由于需要驅(qū)動(dòng)165支紅外發(fā)射管，導(dǎo)致電流很大，以至于容易將管腳燒壞。為了解決這樣的問(wèn)題，在以上二個(gè)管腳上分別接上NPN管采用集電極輸出電路來(lái)增大驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)由于輸出反向，所以需將原來(lái)寫入的高電平置為低電平，低電平置為高電平。驅(qū)動(dòng)紅外接收部

5、分是由芯片上第8腳，第12腳，第16腳，第37腳，第41腳來(lái)成的。其中第37腳，第41腳分別為I2C總線上的信號(hào)SCL,SDA;第8腳，第12腳，第16腳是芯片74HC4051的地址線信號(hào)。電路原理于如下圖所示：3.3V3.3V這部分主要是微處理器通過(guò)I2C總線來(lái)尋址每個(gè)ADS7830來(lái)完成165支紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)的放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換并將值傳回到微處理器中。由于165支紅外接收管需要21片ADS7830來(lái)完成尋址，而微處理器上只有2個(gè)I2C接口所以必須要擴(kuò)展I2C接口。這里選用芯74HC4051,用二個(gè)地址線來(lái)擴(kuò)展得到5個(gè)I2C接口，選通五組紅外接收模塊。這樣微處理器可以通過(guò)I2C總線逐一的尋

6、址每支紅外接收管。串口通信部分是由第19腳，第21腳來(lái)完成的。它們分別是串口總線上的信號(hào)TxDO,RxDO,用來(lái)將處理得到的觸摸位置信息傳送給主機(jī)。電路原理圖如下圖所示：LPC2132RXDOTXDOVCCAR422.R+R0RR422.-R-ZR422.T+DIYR422.T.GND由于RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。其傳送距離最大約為15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載低，只適合本地設(shè)備之間的通信。它是一種非平衡的傳送方式。為了更好的滿足紅外觸控的要求，這里采用RS-422標(biāo)準(zhǔn)串行接

7、口進(jìn)行傳輸。RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。由于接收器采用高輸入阻抗，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS-232具有更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master）,其余為從設(shè)備（Salve,從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米）,最大傳輸速率為10Mb/s。本文中采用芯片Max3490作為RS-422的串行接口芯片。Max3490是一款工作在3.3V電壓下，傳輸速率可達(dá)到10Mbps的RS-422發(fā)送接收器。它的引腳定義及應(yīng)用電路如

8、下圖所示:DIP/SO微處理器芯片中具有11個(gè)不同功能的寄存器。這些寄存器用來(lái)實(shí)現(xiàn)用口上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送,它的基本功能框圖如下JTAG調(diào)試部分是由第20腳，第24腳，第52腳，第56腳，第60腳，第64腳來(lái)成。它們分別是TRST,TDI,TMS,TCK,TDO,RTCK。其中信號(hào)TRST作為輸入，用來(lái)測(cè)試復(fù)位；信號(hào)TDI作為輸入，用來(lái)測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入；信號(hào)TMS作為輸入，用來(lái)測(cè)試模式的選擇；信號(hào)TCK作為輸入，用來(lái)測(cè)試時(shí)鐘；信號(hào)TDO作為輸出，用來(lái)測(cè)試數(shù)據(jù)的輸出；信號(hào)RTCK作為輸出，是返回的測(cè)試時(shí)鐘。其電路原理圖如下：VCX：GNDVCC紅外發(fā)射電路：本論文中紅外觸摸屏采用逐一點(diǎn)亮紅外發(fā)射管的

9、工作方式，整個(gè)紅外發(fā)射電路是通過(guò)每片74HC595掃描8支紅外發(fā)射管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中紅外發(fā)射管選用EVERL1GHT公司的發(fā)射管，其電路實(shí)現(xiàn)如下所示:OEST_CPSH-CP由于紅外發(fā)射管采用5V電壓供電，而74HC595輸出的高電平也為5V,這樣在驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管時(shí)就必須加限流電阻，以免造成芯片引腳被損壞。而發(fā)射管電性曲線圖（正向電壓一正向電流）可知，紅外發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電壓在1-1.5V變化時(shí)，電流在10-100mA間變化，因此對(duì)于10100mA的驅(qū)動(dòng)電流，限流電阻阻值可估算出來(lái)。ForwardCurrentvs.ForwardVoltage23ForwardVoltage(V)於20-爸一q一品匕

10、口。(詈!,174HC595是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的申入用出或申入并出的移位鎖存器。它具有移位時(shí)鐘（SHCP）和存儲(chǔ)時(shí)鐘（STCP）,都是上升沿有效。其時(shí)序如圖下所示:導(dǎo)I。_r_LJ_Ln_n_n_n_rLn_n_n_n_n_n_rm_n_OS|IIst_c：pr_iii_jiiiii_j廠IMR|IIOE|OO2IE工產(chǎn)：L口二二二IIIK受=1aIIQ3二二III卜嗔：Jcm|W冢率溢I05一二二IIImQ0!.I會(huì)tJOIifc-imfd產(chǎn)、thsulfMJtfn3-.Sfcj»fc-微處理器主要是控制這兩個(gè)時(shí)鐘以及數(shù)據(jù)輸入端（DS）。通過(guò)數(shù)據(jù)輸入端將一個(gè)脈沖寫入移位寄存器，

11、在移位時(shí)鐘的上升沿可將寫入的數(shù)據(jù)移入寄存器，并在存儲(chǔ)時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)置入內(nèi)部鎖存器中。利用這樣的特點(diǎn)，在移位時(shí)鐘的上升沿可實(shí)現(xiàn)將輸入的脈沖移至發(fā)射管，在存儲(chǔ)時(shí)鐘的上升沿點(diǎn)亮發(fā)射管。輸入的脈沖會(huì)隨移位時(shí)鐘上升沿的到來(lái)不斷的移位一直到從輸出端移出。將第一個(gè)的移位鎖存器的輸出端與下一級(jí)的輸入端相連，可將前級(jí)的脈沖移入到下一級(jí)中。因此，可實(shí)現(xiàn)移位鎖存器的級(jí)聯(lián)，同時(shí)微處理器實(shí)現(xiàn)了對(duì)更多的發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)，結(jié)合以上特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)將發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮。整個(gè)紅外發(fā)射電路的掃描過(guò)程如下圖所示:I，I移仲n鐘置份存儲(chǔ)時(shí)鐘沽亭數(shù)胡站清事/石隹T其中變量Count為被掃描的紅外發(fā)射管的個(gè)數(shù)。由于是一行掃描過(guò)去的，所以當(dāng)一支

12、紅外發(fā)射管被點(diǎn)亮后Count自加。當(dāng)所有的紅外發(fā)射管被逐一點(diǎn)亮后Count應(yīng)該等于紅外發(fā)射管的總數(shù)。當(dāng)不等于165時(shí)說(shuō)明掃描過(guò)程還沒(méi)有結(jié)束，所以被置入的脈沖繼續(xù)在移位時(shí)鐘和存儲(chǔ)時(shí)鐘作用下掃描下一支紅外發(fā)射管。由于未上電前芯片的內(nèi)部狀態(tài)是隨機(jī)的，所以剛一上電后所有的紅外發(fā)射管并不是理想的“0”態(tài)，會(huì)出現(xiàn)很多支紅外發(fā)射管同時(shí)被點(diǎn)亮。這種狀態(tài)造成紅外發(fā)射管的電流過(guò)大，整個(gè)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電壓被嚴(yán)重拉下來(lái)，使得微處理器芯片不能正常的工作。所以必須采用大電流的電源輸入，在上電后對(duì)紅外發(fā)射電路進(jìn)行清零處理。通過(guò)這樣的處理使得芯片可以正常工作。只需要向數(shù)據(jù)端DS寫入0,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外發(fā)射電路進(jìn)行清零處理。紅外接

13、收電路：在紅外觸摸屏中紅外接收電路至關(guān)重要，它完成了相對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管的光強(qiáng)信號(hào)的采集，得到了判斷是否被觸摸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本論文中的紅外接收電路是通過(guò)芯片ADS7830來(lái)實(shí)現(xiàn)的,電路原理如下圖所示：（只列出四組接收）vccVCC_5V紅外接收管選用EVERLIGHT（億光）公司的光敏三極管。它是一種快速響應(yīng)，高靈敏度的光電二極管，具有高速、高靈敏度的NPN型外延平而，響應(yīng)波長(zhǎng)為980nm。ADS7830是一個(gè)帶有I2C接口的8路采樣通道的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它的采樣速率可以達(dá)到70kHz;既可以4對(duì)差分輸入，也可以8路單獨(dú)輸入；工作在2.7V到5V的電壓下；其內(nèi)建參考電壓為2.5V;支持標(biāo)準(zhǔn)、快速、

14、高速二種I2C工作模式。它的結(jié)構(gòu)如下圖:12c總線是雙向傳輸?shù)目偩€，在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有四種類型信號(hào)，它們分別是：開始信號(hào)結(jié)束信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)和位傳送信號(hào)1）開始信號(hào):SCL為高電平時(shí)，SDA山高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。2）結(jié)束信號(hào):SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。3）應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的從器件在接收到8Bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的主器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示巳收到數(shù)據(jù)。主器件向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，從器件接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)情況做出判斷是否要繼續(xù)傳遞信號(hào)。若未收到應(yīng)答信號(hào)，則判斷為受控單兀出現(xiàn)問(wèn)題。4）位傳送信號(hào)：在I2C

15、總線啟動(dòng)后或應(yīng)答信號(hào)后的第1個(gè)到8個(gè)時(shí)鐘脈沖對(duì)應(yīng)十一個(gè)字節(jié)的8Bit數(shù)據(jù)傳送。脈沖高電平期間，數(shù)據(jù)串行傳送"氐電平期間為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，允許總線上數(shù)據(jù)電平變換。5）同步時(shí)鐘允許器件通過(guò)總線以不同的波特率進(jìn)行通信，同時(shí)可以作為停止和重新啟動(dòng)用行總線的握手方式。由于ADS7830帶有I2C接口，這樣可以通過(guò)I2C總線與微處理器進(jìn)行通信。同時(shí)它有8路的采樣通道，即每個(gè)芯片可以采樣8支紅外接收管上光強(qiáng)信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這樣可以有效的減少驅(qū)動(dòng)芯片數(shù)最，從而降低了成本。另外，在I2C總線通信時(shí)都是通過(guò)尋址I2C器件的地址來(lái)完成的，因此尋址每支紅外接收管的各個(gè)通道地址的正確與否會(huì)影響到整個(gè)紅外接收電

16、路對(duì)光強(qiáng)信號(hào)的采集。ADS7830的地址設(shè)置如下圖：jAkddi-essByteMSR654JI2I1OO1OA1AOK/WOoiimiiaEiidHyte4321C2ctCOFD1PDOXX其中10010為芯片先設(shè)置好的固定的部分地址位。A1,AO作為地址輸入，是根據(jù)引腳上輸入為高電平信號(hào)還是低電平信號(hào)來(lái)決定1或0。而低位是根據(jù)對(duì)芯片的讀寫來(lái)決定1或O命令字節(jié)中，SD為單端輸入/差分輸入：“0”時(shí)表示差分輸入；”1”時(shí)表示單端輸入。C2C。為通道的選擇，具體見表PDl,PDO為功率的選擇，具體見下表：PD1、PD0功率選擇模式表PD1PD0功能描述00AD轉(zhuǎn)換時(shí)省電模式01不使用內(nèi)部參考電壓

17、，AD轉(zhuǎn)換開始10使用內(nèi)部參考電壓，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束11使用內(nèi)部參考電壓，AD轉(zhuǎn)換開始通道選擇控制SDC2C1C0CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7COM0000+IN-INNULNULNULNULNULNULNUL0:001NUL1NUL+IN-IN:NULNULNULNUL1NUL0010NULNULNULNUL+IN-INNULNULNUL0r011NUL1NULNULNULrNULNUL+IN-IN1NUL0100-IN+INNULNULNULNULNULNULNUL0101NULNUL-IN+INNULNULNULNULNUL0P110NUNULNULNULP-IN+INN

18、ULNULJNUL0111NULNULNULNULNULNUL-IN+INNUL1000+INNULNULNULNULNULNULNUL-IN1P001NULNUL+INNULNULNULNULNUL-IN1010NULNULNULNUL+INNULNULNUL-IN1P011nulNULNULNULPNULNUL+INnul-IN1100NUL+INNULNULNULNULNULNUL-IN1101NULNULNUL+INNULNULNULNUL-IN1P110NULNULNULNULNUL+INNULNUL：-IN1111NULNULNULNULNULNULNUL+IN-INI2C地址具體

19、設(shè)置地址種類具體地址讀0X91,0X93,0X95,0X97寫0X90,0X92,0X94,0X96通道命令設(shè)置通道命令具體字節(jié)CH00X8CCH10XCCCH20X9CCH30XDCCH40XACCH50XECCH60XBCCH70XFC接收流程如下:開始需要注意的是：紅外接收管與紅外發(fā)射管在掃描過(guò)程中位置上能否保證時(shí)刻的一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于整個(gè)紅外觸摸屏是否能夠正常工作起著至關(guān)重要的作用。一旦紅外接收管接收到的光強(qiáng)信號(hào)并非是與之相對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管，將會(huì)造成觸摸判斷無(wú)效。所以在每支紅外發(fā)射管被點(diǎn)亮的時(shí)刻，便對(duì)與它位置相對(duì)應(yīng)的紅外接收管進(jìn)行尋址，接收相應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)。電源電路：電源在整個(gè)系統(tǒng)中也起著很

20、重要的作用，將很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)是否能夠正常的工作。本文中的電源電路中主要由5V和3.3V電源模塊構(gòu)成。5V電壓是通過(guò)外部的電源來(lái)提供，它一部分主要提供給紅外發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)芯片74HC595,并驅(qū)動(dòng)所有的紅外發(fā)射管。還需提供給紅外接收電路的驅(qū)動(dòng)芯片ADS7830。另一部分則被轉(zhuǎn)換為3.3V提供給微處理器芯片LPC2132,串口通信接口芯片Max3490。由于每支紅外發(fā)射管的電流在10-100mA間變化，所以外部的電源模塊必須滿足輸出電流為2A。在5V轉(zhuǎn)換為3.3V。SPX1117電路中是通過(guò)SPX1117M3和濾波電路輸出得到的。其中，SPX1117M3是Sipex公司生產(chǎn)的，輸出電流可達(dá)

21、800mA,輸出電壓的精度在±1%以內(nèi)，還具有電流限制和熱保護(hù)功能系列的芯片有很低的靜態(tài)電流，在滿負(fù)載時(shí)其低壓差僅為1.1V,當(dāng)輸出電流減少時(shí)，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率。轉(zhuǎn)換電路如下圖：在其輸入端和輸出端使用一個(gè)0.1uF及470uF的鈕電容來(lái)改善SPX1117的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。高分辨率的實(shí)現(xiàn)：觸摸屏的分辨率是通過(guò)在屏上x方向所能探測(cè)的點(diǎn)數(shù)與Y方向上所能探測(cè)的點(diǎn)數(shù)的乘積來(lái)表示的。早期紅外觸摸屏是根據(jù)接收管有無(wú)接收到光信號(hào)來(lái)判斷是否被觸摸的，其分辨率則由紅外管的對(duì)數(shù)決定，因此它的分辨率就等十屏的物理分辨率，即當(dāng)紅外觸摸屏的X方向上有120對(duì)紅外管，Y方向上有45對(duì)紅外管時(shí)，它的

22、分辨率為120X45。這樣觸摸屏的分辨率比較低。但實(shí)際上當(dāng)物體觸摸后，不同的觸摸位置不僅會(huì)影響到紅外接收管是否能接收到信號(hào)，會(huì)影響到其接收信號(hào)的強(qiáng)度有所不同。即觸摸物的位置與接收的紅外光信號(hào)強(qiáng)度有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。岡此如果將接收的紅外光信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行量化分級(jí)處理，對(duì)十接收管不僅要判斷是否收到信號(hào)，還要判斷出接收到的信號(hào)的具_(dá)體強(qiáng)度，這樣即使觸摸物移動(dòng)非常小的距離，由十收到的信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生了改變，也可探測(cè)到觸摸位置，從而可以得到極高的分辨率。此時(shí)的觸摸屏分辨率主要由紅外管對(duì)數(shù)和每對(duì)紅外管的光強(qiáng)量化級(jí)數(shù)決定。觸摸屏坐標(biāo)則由紅外管的物理坐標(biāo)和觸摸點(diǎn)在相應(yīng)管中的坐標(biāo)共同決定為了驗(yàn)證并得到觸摸物的位置與接收的

23、紅外光信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系，本文中做了遮擋位置和接收電壓的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如下所示：移動(dòng)方向遮光板VI!紅外光傳播方向I紅外發(fā)射管紅外接收管J對(duì)管距離位置與電壓關(guān)系通過(guò)曲線可以看出遮擋的位置與輸出電壓是一種近似的線性關(guān)系，閃此觸摸物的位置與接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度建立起了一種線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。基于以上的原理，在“0”狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)作為零點(diǎn)值，在“1”狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)作為滿度值，這樣將兩次采集到的紅外接收管的光強(qiáng)歸一化進(jìn)行256級(jí)量化，即接收到的光強(qiáng)信的值的取值范圍為0255。這樣得到的最小的分辨率為0.0195,即在0.0195mm的距離上即可探測(cè)到一個(gè)點(diǎn)。由設(shè)計(jì)的紅外觸摸屏的尺

24、寸為600mmX225,所以理論上可以在屏上探測(cè)到30769X11538個(gè)點(diǎn),大大提高了紅外觸摸屏的分辨率.但由于顯示屏的分辨率為2048X768,所以只需將光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行32級(jí)量化即可實(shí)現(xiàn)抗強(qiáng)光干擾的實(shí)現(xiàn)：紅外觸摸屏主要依靠紅外光工作，對(duì)環(huán)境光照因素的變化比較敏感。太陽(yáng)光中紅外光約占50%,在有太陽(yáng)光的環(huán)境使用紅外觸摸屏?xí)艿綐O大干擾，在光照變化較大時(shí)會(huì)引起誤動(dòng)作。為了更好增強(qiáng)紅外觸摸屏的抗光干擾的性能，現(xiàn)有的技術(shù)中主要采用兩種方式：一種是在電路上進(jìn)行修改調(diào)整；另一種是不讓或少讓外界光照射在紅外管，即物理防光。下面介紹幾種方案：1、脈沖方式抗干擾。紅外探測(cè)采用脈沖方式，即紅外發(fā)射管發(fā)射一個(gè)固定

25、頻率的信號(hào)，接收方只對(duì)這一頻率進(jìn)行檢測(cè)。為提高抗干擾能力，對(duì)發(fā)射管和接收管均采用相同固定頻率掃描，發(fā)射管發(fā)射固定頻率的信號(hào)，同時(shí)以同樣頻率對(duì)相對(duì)應(yīng)的接收管進(jìn)行信號(hào)的采集。2、采用差動(dòng)輸入濾除干擾信號(hào)，在接收管附近設(shè)少登同型號(hào)紅外接收管接收環(huán)境光中的紅外信號(hào)，對(duì)十采集的紅外脈沖和環(huán)境光中紅外光的混合信號(hào)，采用差動(dòng)輸入的方式濾除干擾信號(hào)。3、對(duì)接收管可加裝紅外濾光片或進(jìn)行環(huán)氧封裝以濾除部分光干擾。紅外發(fā)射管前端加裝凸透鏡有利十增加接收光的強(qiáng)度，從而增加各等級(jí)信號(hào)間強(qiáng)度的差值，減弱接收信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)的“敏感度”，提高抗光干擾能力。本文設(shè)計(jì)中為了排除周圍環(huán)境光的干擾得到準(zhǔn)確的觸摸位置，在計(jì)算觸摸位置時(shí)

26、確定每對(duì)管子的域值作為判斷是否有手指觸摸的依據(jù)。域值的選定對(duì)于紅外觸摸屏是否能夠正常的工作，是否能夠正確的判斷觸摸起著至關(guān)重要的作用。域值的確定是通過(guò)對(duì)每對(duì)管子的“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)采樣實(shí)現(xiàn)，并默認(rèn)設(shè)定“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)之和的一半為域值。"0"態(tài)，即將所有的發(fā)射管進(jìn)行一次清零，此時(shí)的發(fā)射管都為熄火狀態(tài)，理想狀態(tài)下采樣得到的光強(qiáng)轉(zhuǎn)換值應(yīng)全部為0；"1"態(tài)，即將所有的發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮，此時(shí)的發(fā)射管在某一時(shí)刻只有一支被點(diǎn)亮，理想狀態(tài)下采樣得到的是接收管接收相對(duì)應(yīng)發(fā)射管的光強(qiáng)信號(hào)。但在實(shí)際應(yīng)用中，這兩種狀態(tài)的光強(qiáng)信號(hào)都會(huì)不同程度上受到外界光的影響。對(duì)于

27、“0”態(tài),所有的紅外發(fā)射管都是未被點(diǎn)亮的，但由于外界光的干擾，接收的這些轉(zhuǎn)換值并不是0,對(duì)于“1”態(tài)，紅外發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮，由于外界光的干擾存在，使得紅外接收管接收的是接收管接收相對(duì)應(yīng)發(fā)射管的光強(qiáng)信號(hào)及外界光信號(hào)。同時(shí)，在整個(gè)掃描的過(guò)程中，外界光是實(shí)時(shí)變化的，這樣不同時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)和最初得到的域值相比較后就可能造成錯(cuò)誤的觸摸判斷，引起觸摸屏的誤操作。這些因素導(dǎo)致紅外觸摸屏無(wú)法正常正確的判斷觸摸位置。本文中主要采用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)域值和安裝對(duì)傳播方向敏感的光準(zhǔn)直溝道相結(jié)合的方法增強(qiáng)了紅外觸摸屏的抗干擾能力。具體的方法如下：1、安裝對(duì)傳播方向敏感的光準(zhǔn)直溝道進(jìn)行過(guò)濾，可以實(shí)現(xiàn)在水平方向上光透過(guò)率很高對(duì)于傾

28、斜方向入射的光衰減極大，盡可能的衰減外界光2、對(duì)每支紅外接收管得到的“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值進(jìn)行歸一化處理，則“0”態(tài)時(shí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對(duì)應(yīng)值為0,"1"態(tài)時(shí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對(duì)應(yīng)為OxFF;3、當(dāng)觸摸屏上未發(fā)生任何觸摸動(dòng)作時(shí)，微處理器將不停的采集每支紅外接收管“0”態(tài)和"1'態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)，并確定域值，作為判斷是否被觸摸以及計(jì)算觸摸位置的依據(jù)；4、當(dāng)微處理器探測(cè)到發(fā)生抬手動(dòng)作后，將不停的采集每支紅外接收管"0”態(tài)和"1”態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)，并確定域值，作為下一次判斷是否被觸摸以及觸摸位置的依據(jù)；利用自動(dòng)量程照度計(jì)測(cè)量得到：未進(jìn)行以

29、上的抗強(qiáng)光處理時(shí)，紅外觸摸屏只能工作在低于3500勒克司的環(huán)境光下；當(dāng)安裝光準(zhǔn)直溝道后，紅外觸摸屏可工作在7500勒克司的環(huán)境光下；當(dāng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)域值并結(jié)合光準(zhǔn)直溝道后，紅外觸摸屏可工作在17600勒克司的環(huán)境光下。通過(guò)以上的抗強(qiáng)光處理，紅外觸摸屏的抗強(qiáng)光干擾能力提高了近3倍。多觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：由于在給定的時(shí)間里，觸摸屏檢測(cè)系統(tǒng)只接收唯一的一組位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，如果在給定時(shí)間內(nèi)把兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸摸點(diǎn)都按下，則多個(gè)觸摸信號(hào)就會(huì)在該時(shí)段重疊起來(lái)，采集得到的觸摸地點(diǎn)不是實(shí)際觸摸的地點(diǎn)。如下圖所示00©®A點(diǎn)為第一個(gè)發(fā)生觸摸事件的地點(diǎn)，經(jīng)探測(cè)后生成第一組定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可采集到第一個(gè)觸摸事件發(fā)生的實(shí)際地點(diǎn)。當(dāng)用戶離開A點(diǎn)后觸摸D點(diǎn)生成第二組觸摸信號(hào)，可以采集到第二個(gè)觸摸事件的實(shí)際地點(diǎn)。在給定的