CN101477428B - 一种红外触摸定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外触摸定位装置，其包括微处理器、至少一组相对分布的发射模块和接收模块，发射模块包括第一驱动电路和多个红外发射管；接收模块包括第二驱动电路、多个红外接收管、读数据模块和信号放大电路；微处理器通过控制第一驱动电路及第二驱动电路来依次控制各个红外发射管和红外接收管的选通，并通过控制读数据模块读取所述红外发射管的感应信号，感应信号通过信号放大电路放大后输出到微处理器，所述微处理器将所述感应信号转换成数字信号，并将所述数字信号转换成相应的坐标信息通过接口模块输出到显示模块进行显示。本发明红外触摸定位装置，只用一个微处理器，降低了整个红外触摸定位装置的成本，且电路结构简单，抗干扰性强。

Description

一种红外触摸定位装置

技术领域

本发明涉及电子触摸技术，尤其涉及一种红外触摸定位装置。 

背景技术

电子触摸技术给人机交互方式提供了极大的方便，技术上也提供了多种解决方法，而且性能和可靠性也在不断的完善。目前市场上常见的电子触摸技术有两种方式：一种是被动方式，利用电阻、电容、红外扫描技术，特点是不需经过特殊制作的电子笔即可实现触摸定位；另外一种是主动方式，如电磁定位、超声波定位，这种方式需要经过特殊制作的电子笔才能实现触摸定位，一旦笔丢失或损坏，整个定位系统就没法工作。随着电子触摸技术的不断发展，红外扫描定位技术有其独特的优势，例如与电阻、电容定位相比，可以做到完全的透光性，耐磨性；与电磁定位、超声波定位技术相比，红外定位技术无需使用特殊电子笔，使用方便；除此以外，红外定位技术还能很便捷的应用在大尺寸触摸屏，可应用于背投电视、前投影机或PDP/LCD显示设备中。 

虽然红外定位技术有诸多的优点，但是由于红外发射管有一个固定的发射角度，红外发射管间会互相干扰，现有技术的红外定位触摸装置为提高杭干扰性在屏幕边缘加了导光孔，导光孔是和屏幕边框一体的壳体，将红外发射管和接收管对准导光孔可以抑制红外发射管间的干扰，但是在工艺上做到将红外发射管和接收管与导光孔对准，增加了生产工艺难度。 

公开号为CN2927174Y的中国发明专利公开了一种抗干扰型红外触摸装置，该发明专利在发射模块和接收模块中都设置有从微处理器，从微处理器再通过总线接口和主处理器相连，可以提高抗干扰能力，但是其需要用到多个微处理器，成本比较高、电路结构相对复杂。 

发明内容

本发明提供了一种红外触摸定位装置，其成本比较低、电路结构简单。 

本发明的技术方案是：一种红外触摸定位装置，包括微处理器ATMEGA8-16AU以及两组发射模块和接收模块，其中一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的右方和左方，另外一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的下方和上方； 

上接收模块和左接收模块用于读取各个红外发射管的感应信号，所述感应信号通过信号放大电路放大后输出到所述微处理器ATMEGA8-16AU，所述微处理器ATMEGA8-16AU将所述感应信号转换成数字信号，并将所述数字信号转换成相应的坐标信息通过接口模块输出到显示模块进行显示； 

所述上接收模块和左接收模块组成一组接收模块，该组接收模块包括模拟开关芯片74HC4051D、串入并出芯片74HC164、采用TLC274C运算放大器及TS272C运算放大器实现的所述信号放大电路、接口模块、显示模块和各个红外接收管，其中各个红外接收管采用行列矩阵形式排布，模拟开关芯片74HC4051D的输入端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7分别与左接收模块的行排红外接收管的阳极和上接收模块的行排红外接收管的阳极连接；列排红外接收管的阴极分别接到微处理器ATMEGA8-16AU的PD6、PD5、PD4、PD3、PD2、PD1、PC4、PB7和PB0端口，其中PB0端口同时接到串入并出芯片74HC164的两个输入端DS1、DS2，串入并出芯片74HC164的输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与剩余的还没接到微处理器中的列排红外管的阴极连接；所述微处理器ATMEGA8-16AU通过I/O端口以及通过控制所述串入并出芯片74HC164，实现对红外接收管的列扫描，所述微处理器ATMEGA8-16AU通过控制所述模拟开关芯片74HC4051D实现对红外接收管的行扫描； 

所述模拟开关芯片74HC4051D的输入控制端S0、S1、S2分别接到微处 理器ATMEGA8-16AU的PC0、PC1、PC2端口，微处理器ATMEGA8-16AU选通模拟开关芯片74HC4051D的8个输入端的其中一个端口，对红外接收管的感应信号进行读取，在模拟开关芯片74HC4051D的输出端Z端处输出，实现数据读取；模拟开关芯片74HC4051D的输出端Z连接到TLC274C运算放大器的正相输入端3，将TLC274C运算放大器的端口1和端口2通过电容连接，TLC274C运算放大器的输出端14通过电阻连接到TS272C运算放大器的正相输入端，TS272C运算放大器的输出端接入到微处理器ATMEGA8-16AU的ADC7端口，进行模数转换，把接收到的红外接收管的光强信号转换为数字信号，并进行相应的处理后将检测到的坐标信息通过接口模块发送到显示模块进行显示或执行相应操作。 

本发明的红外触摸定位装置，可以实现公开号为CN2927174Y的中国发明专利的红外触摸定位的功能，但本发明红外触摸定位装置包括微处理器、至少一组相对分布的发射模块和接收模块，只用一个微处理器即能完成红外触摸定位功能，减少微处理器的使用个数，降低了整个红外触摸定位装置的成本，且电路结构简单。 

附图说明

图1是本发明红外触摸定位装置实施例一的其中一个结构框图； 

图2是本发明红外触摸定位装置实施例一的其中一个结构框图； 

图3是本发明红外触摸定位装置实施例一的其中一个结构框图； 

图4是本发明红外触摸定位装置实施例一的其中一个结构框图； 

图5是本发明红外触摸定位装置实施例二的结构框图； 

图6是本发明红外触摸定位装置实施例二接收模块的结构框图； 

图7是本发明红外触摸定位装置实施例二发射模块的结构框图。 

具体实施方式

本发明的红外触摸定位装置，可以实现公开号为CN2927174Y的中国发明专利的红外触摸定位的功能，但本发明红外触摸定位装置包括微处理器、至少一组相对分布的发射模块和接收模块，只用一个微处理器即能完成红外触摸定位功能，减少微处理器的使用个数，降低了整个红外触摸定位装置的成本，且电路结构简单。 

下面结合附图和具体实施例对本发明做一详细的阐述。 

实施例一 

在该实施例中，本发明的红外触摸定位装置包括，如图1，包括微处理器、至少一组相对分布的发射模块和接收模块(图中示出了一组发射模块和接收模块)，每组发射模块和接收模块是安装在触摸屏幕的相对应的两边上，所述发射模块包括第一驱动电路和各个红外发射管；所述接收模块包括第二驱动电路、各个红外接收管、读数据模块和信号放大电路； 

所述微处理器的I/O端口分别与所述第一驱动电路的输入端、读数据模块的控制端和第二驱动电路的输入端连接，所述第一驱动电路的各个输出端与所述各个红外发射管连接；所述第二驱动电路的各个输出端通过所述各个红外接收管与所述读数据模块的输入端连接，所述读数据模块的输出端通过所述信号放大电路与所述微处理器的输入端连接； 

所述微处理器依次向所述第一驱动电路的各输入端发送第一控制信号，控制各个红外发射管的通断，同时依次向所述第二驱动电路来的各输入端发送第二控制信号，控制与所述各个红外发射管对应的各个红外接收管的通断，以保证在同一时刻只有一对对应的红外发射管和红外接收管在工作，可以提高抗干扰能力；之后并通过控制所述读数据模块读取所述各个红外接收管的感应信号，所述感应信号通过所述信号放大电路放大后输出到所述微处理器，所述微处理器将所述感应信号转换成数字信号，并将 所述数字信号转换成相应的坐标信息通过接口模块输出到显示模块进行显示。 

本发明的红外触摸定位装置通过一片微处理器的I/O端口控制第一驱动电路和第二驱动电路来依次选通红外发射管和红外接收管，实现发射模块和接收模块中同一时刻只有一对对应的红外发射管和接收管在工作，可以提高同样的红外触摸定位功能，抗干扰能力强。且本发明的红外触摸定位装置只有一片微处理器，电路结构简单，减少微处理器的使用个数，降低了整个红外触摸定位装置的成本。 

在一具体实施例中，本发明的红外触摸定位装置可以应用在大屏幕拼接墙上或其他大的触摸屏上，由于此时红外发射管和红外接收管有很多，为了扩展微处理器的I/O端口，以便控制各个红外发射管，如图2，可以在所述微处理器和所述第一驱动电路之间连接第一串入并出模块，第一串入并出模块的各个输入端与所述微处理器的I/O端口连接，第一串入并出模块的各个输出端与第一驱动电路的各个输入端连接，用于对所述微处理器的I/O端口进行扩展，这样就可以不用再另外增加微处理器去通过控制第一驱动电路来控制各个红外发射管，可以进一步的减少整个红外触摸定位装置的成本。另外，也可以在所述微处理器和所述第二驱动电路之间连接第二串入并出模块，如图3，第二串入并出模块的各个输入端与第二驱动电路的各个输入端连接，第二串入并出模块的各个输出端与各个红外接收管连接，用于对所述微处理器的I/O端口进行扩展，这样就可以不用再另外增加微处理器去通过控制第二驱动电路来控制各个红外接收管，可以进一步的减少整个红外触摸定位装置的成本。同时，如图4，也可以同时在所述微处理器和所述第一驱动电路之间连接第一串入并出模块，在所述微处理器和所述第二驱动电路之间连接第二串入并出模块，这样可以适应大屏幕触摸屏的需要，进一步的可以减少整个红外触摸定位装置的成本。需要说明的是，第一串入并出模块和第二串入并出模块可以根据需要来设置，可 以有多个第一串入并出模块和多个第二串入并出模块。 

在一具体实施例中，所述红外触摸定位装置可以包括两组发射模块和接收模块，其中一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的下方和上方，另外一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的左方和右方。所述读数据模块可以用模拟开关芯片74HC4051D实现，所述微处理器可以用ATMEGA8-16AU单片机实现。所述第一串入并出模块和所述第二串入并出模块可以分别用串入并出芯片74HC164实现。所述信号放大电路可以用运算放大器TLC274C实现。所述第一驱动电路可以包括多个PNP三极管，每个PNP三极管的基极依次与所述串入并出芯片的各个输出端连接，集电极依次与各个红外发射管的阳极连接，发射极接电源。第二驱动电路也可以包括多个PNP三极管，每个PNP三极管的基极依次与接收模块中的串入并出芯片的各个输入端连接，该多个PNP三极管的集电极依次与各个红外接收管的阳极连接，该多个PNP三极管的发射极接电源。 

实施例二 

该实施例是一个具体的应用实例。在该实施例中，本发明红外触摸定位装置包括两组发射模块和接收模块，其中一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的左方和右方，另外一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的上方和下方。如图5，上接收模块和左接收模块位于触摸屏幕的上方和左方，下发射模块和右发射模块位于触摸屏幕的下方和右方。微处理器的控制端口分别与上接收模块、左接收模块、下发射模块和右发射模块连接。上接收模块和左接收模块的输出端通过信号放大电路输出到微处理器，微处理器的输出端通过接口模块与显示模块连接。上接收模块和左接收模块用于读取各个红外发射管的感应信号，所述感应信号通过所述信号放大电路放大后输出到所述微处理器，所述微处理器将所述感应信号转换成数字信号，并将所述数字信号转换成相应的坐标信息通过接口模块输出到显示模块进行显示。 

其中上接收模块和左接收模块组成一组接收模块，其结构图如图6所示，包括模拟开关芯片74HC4051D、串入并出芯片74HC164、运算放大器、接口模块、显示模块和各个红外接收管，其中各个红外接收管采用行列矩阵形式排布，模拟开关芯片74HC4051D的输入端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7分别与左接收模块的行排红外接收管的阳极和上接收模块的行排红外接收管的阳极连接，模拟开关芯片74HC4051D的输入控制端S0、S1、S2分别接到微处理器ATMEGA8-16AU的PC0、PC1、PC2端口，微处理器ATMEGA8-16AU选通模拟开关芯片8个输入端的其中一个端口，对红外接收管的感应信号进行读取，在输出端Z端处输出，实现数据读取。输出端Z连接到运算放大器的正相输入端，运算放大器可以采用TLC274C运算放大器和TS272C运算放大器来实现，输出端Z连接到运算放大器TLC274C的正相输入端3，将TLC274C的端口1和端口2通过一个电容连接，TLC274C的输出端14通过电阻连接到TS272C运算放大器的正相输入端，TS272C运算放大器的输出端接入到微处理器ATMEGA8-16AU的ADC7端口，进行模数转换，把接收到的红外接收管的光强信号转换为数字信号，并进行相应的处理后将检测到的坐标信息通过接口模块发送到显示模块进行显示或执行相应操作。接口模块可以采用CY7C63803-SXC芯片，显示模块可以通过计算机进行显示或执行相应操作。 

列排红外接收管的阴极分别接到微处理器ATMEGA8-16AU的PD6、PD5、PD4、PD3、PD2、PD1、PC4、PB7和PB0端口，其中PB0端口同时接到串入并出芯片74HC164的两个输入端DS1、DS2，串入并出芯片的输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7接到剩下的还没接到微处理器中的列排红外管的阴极上，微处理器ATMEGA8-16AU通过I/O端口以及通过控制串入并出芯片74HC164，实现对红外接收管的列扫描，由微处理器ATMEGA8-16AU控制模拟开关芯片74HC4051D实现对红外接收管的行扫描。 

下发射模块和右发射模块组成一组发射模块，结构图如图7所示，包 括三八译码器74HC238D、多个NPN三极管、多个PNP三极管、两片串入并出芯片74HC164。三八译码器74HC238D的输入端连接到微处理器ATMEGA8-16AU的三个I/O端口PC0、PC1和PC2，输出端连接到各个NPN三极管的基极，各个NPN三极管的集电极分别连接到下发射模块及右发射模块的各行红外发射管的阴极，实现红外发射管行扫描，各个NPN三极管的发射极接地。 

在下发射模块中，其第一PNP三极管包括PNP三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10，其中PNP三极管Q1的基极与微处理器ATMEGA8-16AU的PB1端口连接，PNP三极管Q2的基极与微处理器ATMEGA8-16AU的PB0经过反向后的端口连接，同时PB0端口经过反向后还与A串入并出芯片74HC164的输入端DS1和DS2连接，A串入并出芯片74HC164的输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7依次与PNP三极管Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的基极连接，其中PNP三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的集电极与下发射模块中的列排红外发射管的阳极连接，A串入并出芯片74HC164的输出端Q7还与右发射模块中的B串入并出芯片74HC164的输入端DS1和DS2连接，B串入并出芯片74HC164的输出端连接到第二PNP三极管的基极，第二PNP三极管的集电极与右发射模块中的列排红外发射管的阳极连接。第一PNP三极管中的三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的发射极分别接电源，第二PNP三极管的发射极也分别接电源。这样微处理器可以通过控制A串入并出芯片和B串入并出芯片来实现对下发射模块和右发射模块中的红外发射管，实现对红外发射管的列扫描。 

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。 

Claims (1)

1.一种红外触摸定位装置，包括微处理器ATMEGA8-16AU以及两组发射模块和接收模块，其中一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的右方和左方，另外一组发射模块和接收模块安装在触摸屏幕的下方和上方；其特征在于：

上接收模块和左接收模块用于读取各个红外发射管的感应信号，所述感应信号通过信号放大电路放大后输出到所述微处理器ATMEGA8-16AU，所述微处理器ATMEGA8-16AU将所述感应信号转换成数字信号，并将所述数字信号转换成相应的坐标信息通过接口模块输出到显示模块进行显示；

所述上接收模块和左接收模块组成一组接收模块，该组接收模块包括模拟开关芯片74HC4051D、串入并出芯片74HC164、采用TLC274C运算放大器及TS272C运算放大器实现的所述信号放大电路、接口模块、显示模块和各个红外接收管，其中各个红外接收管采用行列矩阵形式排布，模拟开关芯片74HC4051D的输入端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7分别与左接收模块的行排红外接收管的阳极和上接收模块的行排红外接收管的阳极连接；列排红外接收管的阴极分别接到微处理器ATMEGA8-16AU的PD6、PD5、PD4、PD3、PD2、PD1、PC4、PB7和PB0端口，其中PB0端口同时接到串入并出芯片74HC164的两个输入端DS1、DS2，串入并出芯片74HC1 64的输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与剩余的还没接到微处理器中的列排红外管的阴极连接；所述微处理器ATMEGA8-16AU通过I/O端口以及通过控制所述串入并出芯片74HC164，实现对红外接收管的列扫描，所述微处理器ATMEGA8-16AU通过控制所述模拟开关芯片74HC4051D实现对红外接收管的行扫描；

所述模拟开关芯片74HC4051D的输入控制端S0、S1、S2分别接到微处理器ATMEGA8-16AU的PC0、PC1、PC2端口，微处理器ATMEGA8-16AU选通模拟开关芯片74HC4051D的8个输入端的其中一个端口，对红外接收管的感应信号进行读取，在模拟开关芯片74HC4051D的输出端Z端处输出，实现数据读取；模拟开关芯片74HC4051D的输出端Z连接到TLC274C运算放大器的正相输入端3，将TLC274C运算放大器的端口1和端口2通过电容连接，TLC274C运算放大器的输出端14通过电阻连接到TS272C运算放大器的正相输入端，TS272C运算放大器的输出端接入到微处理器ATMEGA8-16AU的ADC7端口，进行模数转换，把接收到的红外接收管的光强信号转换为数字信号，并进行相应的处理后将检测到的坐标信息通过接口模块发送到显示模块进行显示或执行相应操作。

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