CN101598994A - 抗干扰红外触摸装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗干扰红外触摸装置及其方法，其包括在纵、横方向上排列的一组或多组发射模块和接收模块，各发射模块之间通过同步信号线相连，各接收模块之间通过同步信号线和总线相连，所述各接收模块和发射模块均由从微处理器控制，该发射模块的从微处理器通过同步信号线与主微处理器相连、该接收模块的从微处理器通过总线和同步信号线与主微处理器相连，其中相邻发射模块接收模块不同扫描顺序，本发明具有抗干扰性强、处理速度快、定位精确、适用范围广等特点。
Description
【技术领域】
本发明是涉及一种红外定位技术及设备，特别是涉及一种应用于电子显示设备或者其他书写平面进行书写轨迹捕捉和重现的红外触摸装置。
【背景技术】
红外线触摸屏以结构简单、不受电流、电压和静电干扰，并适宜在某些恶劣的环境条件下工作，以及具有高稳定性、高分辨率、安装方便、可用在各档次的计算机，外壳加上一块钢化玻璃就能实现防尘、防暴、防水等诸多优点，使得红外线触摸屏异军突起，越来越成为触摸屏市场的主流产品。
但是，现有的红外触摸装置由于相邻的红外发射二极管和红外接收二极管间的相互影响、容易使得红外接收二极管接收了相邻的红外发射二极管的信号，产生误判，使得无法精确定位。如图1所示，发射模块101从发射红外管105开始扫描，接收模块102从接收红外管106开始扫描，同时，发射模块103从红外发射管107开始扫描，接收模块104从红外管108开始扫描。当触摸装置上放有触摸目标O1时，理想情况下，红外发射管107的发射光线被触摸目标遮挡，红外接收管108接收不到发射管的红外光，通过检测遮挡信息，判断触摸目标的坐标位置。但红外发射管的发射光束是有一定的发射角度的，同时由于105发射管与108接收管靠得比较近，受到的红外光影响的强度就更大了，因此，在实际应用中，108接收管会受相邻的发射模块中的发射红外管影响，接收到了105发射管的红外光信号，因此无法准确的判断触摸目标的坐标位置。
现在，有的红外定位框通过给相邻的红外接收二极管和红外发射二极管加上不透明胶布或者把红外定位框四个角上的多个红外管偏置一定角度，减少其相互间的干扰，但效果不是很明显，相邻的红外接收二极管和红外发射二极管间的相互影响依然存在。
因此，提供一种实现减少相邻发射管和接收管间干扰、处理速度快、适用范围广的红外触摸装置实为必要。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现减少相邻发射管和接收管间干扰、处理速度快、适用范围广、实现红外触摸装置精确定位的红外触摸装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
提供一种抗干扰红外触摸装置，其中相邻红外模块采用不同频率红外管，该红外触摸装置包括在横方向上排列的一组或多组发射模块和接收模块，各发射模块之间通过同步信号线相连，各接收模块之间通过同步信号线和总线相连，所述各接收模块和发射模块均由从微处理器控制，该红外定位触摸装置还包含一主微处理器，该主微处理器可以与其中一个从微处理器共用一个微处理器。两个或两个以上的发射模块可共用一个从微处理器，两个或两个以上的接收模块也可共用一个从微处理器。发射模块的从微处理器通过同步信号线与主微处理器相连，接收模块的从微处理器通过总线和同步信号线与主微处理器相连，该主微处理器输出一个基准同步信号给所有发射模块的从微处理器和所有接收模块的从微处理器，并从总线上获取各个接收模块检测到的遮挡信息，进行触摸位置计算，并把计算结果发送给计算机。各接收模块的从微处理器通过总线接口把检测到的触摸信息或其它调试信息采用分时的工作时序方式传递给主微处理器。
其中，相邻的发射模块和接收模块之间采用不同的扫描顺序，例如：发射模块的第N个红外发射二极管与接收模块的第N个红外接收二极管相邻，那么发射模块的扫描顺序为从第1个红外发射二极管开始扫描，扫描到第N个红外发射二极管，而相邻的接收模块的扫描顺序则为从第N个红外接收二极管开始扫描，扫描到第1个红外接收二极管。这样，当发射模块扫描到第N个红外发射二极管时，接收模块已经扫描到了与其不相邻的第1个红外接收二极管了，因此，相邻发射模块和接收模块之间的相互干扰可以有效减少。
采用上述红外定位装置的定位方法工作原理如下所述：
该发射模块和接收模块的红外发射管、红外接收管的行阵列扫描与微处理器连接，红外发射管的列阵列扫描和高频调制器输出的调制信号相连，红外接收管的列阵列扫描和高频调制器的输出调制信号相连，该高频调制器与发射管列阵列扫描同频率。发射模块和接收模块响应所述微处理器提供的同步信号逐个扫描发射管和接收管，相邻的发射模块和接收模块之间采用不同的扫描顺序，每对发射、接收电路模块上的同编号的红外管同步工作，并且在同一时刻每对发射、接收模块只有一对红外对管在工作，红外接收管接收到的红外发射管发射的光强感应信号经过微处理器控制的扫描电路，检波电路检波，以放大管为核心的，负压产生器、电阻、电容、等分立元件配合对红外管接收的信号进行放大，经过ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)，把红外管的光强信号变成数字信号；主微处理器把检测到的遮档信息进行计算处理形成坐标信息通过USB接口或RS-232串行接口发送给电脑。一个或多个发射或接收模块均由一个从微处理器控制，所有控制发射和接收的从微处理器在一个主微处理器的协调下工作，各接收模块的从微处理器通过I2C接口或SPI接口与主微处理器相连，各接收模块和发射模块的从微处理器的某个具有中断功能的端口与主微处理器的具备PWM输出功能的端口相连，实现整个红外线定位触摸装置的同步工作。
本发明红外触摸装置还可以采用模块化的生产工艺，每个发射模块或接收模块采用模块化设计即各个模块可由单独的微处理器控制。通过改变发射模块、接收模块对的数量或发射模块、接收模块上红外管的数量可以灵活开发出不同尺寸要求的红外线定位触摸装置。
利用上述方法，可以有效减少相邻发射模块和接收模块之间的相互干扰，使得红外触摸装置能够实现精确定位，同时，本发明方法不需要对现有的红外触摸装置进行很大改动，只需要从软件上进行修改，适用范围广，处理速度快，实现成本低。
【附图说明】
图1是现有的红外定位装置光路示意图；
图2是本发明抗干扰红外触摸装置的模块排列；
图3是本发明发射模块原理示意图；
图4是本发明接收模块原理示意图；
图5是本发明主模块原理示意图；
图6是本发明的主模块、发射模块、接收模块的连接示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图2所示，本发明相邻红外接收模块和发射模块采用不同扫描顺序红外触摸装置的模块排列包括，在X，Y坐标方向上排列着多组拼接的红外发射模块和接收模块，X轴方向和Y轴方向的相对应的发射模块、接收模块要求严格对齐。其中相对应的发射模块、接收模块采用相同的扫描顺序，而相邻的相对应发射模块、接收模块采用不同的扫描顺序。
如图2所示，X轴方向上对应的发射模块X-SEND3与接收模块X-RCV3采用相同的扫描顺序，发射模块X-SEND3从红外发射管1开始扫描到红外发射管N，同样的，接收模块X-RCV3从红外接收管1扫描到红外接收管N；相邻的发射模块X-SEND3和接收模块Y-RCV3采用不同的扫描顺序，发射模块X-SEND3从红外发射管1开始扫描到红外发射管N。而接收模块Y-RCV3从红外接收管N扫描到红外接收管1。
同理，发射模块Y-SEND1与接收模块Y-RCV1采用相同的扫描顺序，发射模块Y-SEND1从红外发射管N开始扫描到红外发射管1，同样的，接收模块Y-RCV1从红外接收管N扫描到红外接收管1；相邻的发射模块Y-SEND1和接收模块X-RCV1采用不同的扫描顺序，发射模块Y-SEND1从红外发射管N开始扫描到红外发射管1，而接收模块X-RCV1从红外接收管1扫描到红外接收管N。
通过上述方法，接收模块Y-RCV3扫描到红外管1时，相邻的发射模块X-SEND3已经扫描到红外发射管N，接收模块Y-RCV3就不会受到相邻的发射模X-SEND3的红外光影响，同样，接收模块X-RCV1扫描到红外接收管N，相邻的发射模块Y-SEND1已经扫描到红外发射管1，接收模块X-RCV1就不会受到相邻的发射模Y-SEND1的红外光影响，通过行列扫描，红外触摸装置就能准确的检测到遮挡目标的具体位置坐标。
参见图3，4，5所示发射模块、接收模块和主模块的工作原理。发射模块和接收模块的红外发射管、红外接收管的行阵列扫描与微处理器连接，红外发射管的列阵列扫描和高频调制器输出的调制信号相连，红外接收管的列阵列扫描和高频调制器的输出调制信号相连，该高频调制器与发射管列阵列扫描同频率。发射模块和接收模块响应所述微处理器提供的同步信号逐个扫描发射管和接收管，相邻的发射模块和接收模块之间采用不同的扫描顺序，每对发射、接收电路模块上的同编号的红外管同步工作，并且在同一时刻每对发射、接收模块只有一对红外对管在工作，红外接收管接收到的红外发射管发射的光强感应信号经过微处理器控制的扫描电路，检波电路检波，以放大管为核心的，负压产生器、电阻、电容、等分立元件配合对红外管接收的信号进行放大，经过ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)，把红外管的光强信号变成数字信号；主微处理器把检测到的遮档信息进行计算处理形成坐标信息通过USB接口或RS-232串行接口发送给电脑。各发射或接收模块均由一个从微处理器控制，所有控制发射和接收的从微处理器在一个主微处理器的协调下工作，各接收模块的从微处理器通过I2C接口或SPI接口与主微处理器相连，各接收模块和发射模块的从微处理器的某个具有中断功能的端口与主微处理器的具备PWM输出功能的端口相连，实现整个红外线定位触摸装置的同步工作。
如图6所示该红外定位装置的各模块间连接关系如下：
1、各发射模块之间通过电源线、地线、发射红外管电源线、同步信号线相连。
2、各接收模块之间通过电源线、地线、同步信号线、I2C总线时钟线、I2C总线数据线相连。
3、主模块与发射模块间的接口：
采用+SV，GND给发射模块的MCU、逻辑IC等提供电源；
采用LED VCC给发射管的阳极提供电源，独立电源供电，避免与+5V电源间的干扰；
主模块提供给发射模块同步时钟SYNC，各接收、发射模块配合完成定位工作。
4、主模块与接收模块间的接口：
采用十SV、GND给整个接收模块供电；
主模块提供给接收模块同步时钟SYNC，各接收、发射模块配合完成定位工作；
主模块与接收模块通信以I2C总线的数据线、时钟线(SDA，SCL)互连，
主模块的命令通过I2C总线下发给接收模块，接收模块通过I2C总线上传触摸坐标信息或其他调试信息。
本发明的I2C总线完成主模块与各接收模块之间的通信，主模块的命令通过I2C总线下发给各接收模块，接收模块通过I2C总线上传触摸信息或其他调试信息。
本发明为提高大尺寸红外线定位触摸屏的刷新速度，I2C通信采用了特别的工作时序方式避免总线冲突，大大提高了红外线定位触摸装置处理遮挡信息数据的速度，在大尺寸触摸屏上完成轨迹捕捉的效果显著。在正常工作下，每个接收模块对同步脉冲计数，当计到的脉冲数为本接收模块编号的16倍时，如果有检测到遮档信息，在该时刻开始启动发送检测到的遮挡信息给主微处理器；这样就避免了一般方法中所有红外管扫描结束后同时发送遮挡信息造成的总线冲突，提高了刷新速度。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1、一种抗干扰红外触摸装置，其包括在横方向上排列的一组或多组发射模块和接收模块，各发射模块之间通过同步信号线相连，各接收模块之间通过同步信号线和总线相连，所述各接收模块和发射模块均由从微处理器控制，其特征在于，该发射模块和接收模块的红外发射管、红外接收管的行阵列扫描与微处理器连接，红外发射管的列阵列扫描和高频调制器输出的调制信号相连，红外接收管的列阵列扫描和高频调制器的输出调制信号相连，该高频调制器与发射管列阵列扫描同频率。
2、如权利要求1所述的抗干扰红外触摸装置，其特征在于，其还包括主微处理器，该主微处理器可与其中一个从微处理器共用一个微处理器。
3、如权利要求2所述的抗干扰红外触摸装置，其特征在于，两个或两个以上发射模块共用一个从微处理器，两个或两个以上接收模块共用一个从微处理器。
4、如权利要求2所述的抗干扰红外触摸装置，其特征在于，发射模块的从微处理器通过同步信号线与主微处理器相连，接收模块的从微处理器通过总线和同步信号线与主微处理器相连。
5、一种采用如权利要求1～4任意一项所述的红外触摸装置的抗干扰红外触摸定位方法，其通过红外扫描检测触摸目标，其特征在于，相邻的发射模块和接收模块之间采用不同的扫描顺序。
6、如权利要求5所述的抗干扰红外触摸定位方法，其特征在于，该主微处理器输出一个基准同步信号给所有发射模块的从微处理器和所有接收模块的从微处理器，发射模块和接收模块响应所述微处理器提供的同步信号逐个扫描发射管和接收管。
7、如权利要求6所述的抗干扰红外触摸定位方法，其特征在于，每对发射、接收电路模块上的同编号的红外管同步工作，并且在同一时刻每对发射、接收模块只有一对红外对管在工作。
8、如权利要求5或7所述的抗干扰红外触摸定位方法，其特征在于，每个接收模块设有编号，接收模块对同步脉冲计数，当计到的脉冲数为本接收模块编号的16倍时，如果有检测到遮档信息，在该时刻开始启动发送检测到的遮挡信息给主微处理器。
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