CN101714041A - 延长红外触摸屏工作寿命的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高红外触摸屏工作寿命的方法，用于包含有若干对一一对应的安装在红外触摸装置的边框之内红外发射和接收对管的红外触摸屏。在本方法中使用了一个计时器，当一段时间内无人操作触摸屏时，微控制器控制红外发射管从正常速度的扫描转入慢速扫描的状态，监测是否有触摸物。当在慢速扫描的情况下检测到触摸物，则马上跳转恢复到正常扫描的状态。本发明的慢速扫描的方式，在无人操作触摸屏的时间段内大幅度降低了红外发射管导通的时间比率，在发射管随导通时间而老化的总趋势和时间不变的情况下，大大延长了触摸屏的工作寿命。同时，本发明的方法基本不需改变红外触摸屏的硬件结构，具有生产成本低、调试容易等优点。

Description

延长红外触摸屏工作寿命的方法

技术领域

本发明涉及一种用于延长红外触摸装置工作寿命的方法，属于计算机人机交互技术领域，特别是用于红外触摸装置的触摸点检测扫描技术领域。

背景技术

现有的红外触摸屏，其主要结构和原理是在边框上安装若干对红外发射和接收对管，然后利用触摸屏内部的微控制器系统通过I/O端口，控制用于驱动红外发射管的驱动模块和用于选通红外接收管的选通模块，按照一定的顺序依次驱动和选通每一对红外发射接收对管，完成对被检测表面纵横方向的扫描检测。在此过程中，通过检测所否有发射和接收对管之间的红外线被阻断，以及哪一对发射和接收管之间的光线被阻断，从而得到是否有触摸物存在，以及触摸物的在显示表面的位置。由于在现有的设计中，无论是否有触摸物存在，发射管都在不停地被驱动发射红外线，并且为了保证扫描检测的可靠性、抗干扰性，红外发射管需要采用较大的脉冲电流来驱动，所以在触摸屏工作时，红外发射管老化的速度很快。一般连续工作一两年以后，红外发射管的发射效率就会大幅度下降，从而导致触摸屏失效。尤其对于尺寸较大的触摸屏，因为发射管和接收管之间的距离更大，需要发射更强的红外线，导致通过红外发射管的电流更大，老化的速度更快。这个缺陷严重限制了红外触摸屏的工作寿命，常常与使用红外触摸屏的设备的其它部分的工作寿命不相匹配，从另一个方面限制了红外触摸屏在某些电子设备或器材上的集成使用。

中国专利00121462.4公开了一种使用预扫描以及可变增益放大器来提高红外触摸屏工作寿命的技术方案，部分解决了这个问题。但是这个技术方案也有不足之处。首先，这个技术方案没有真正针对发射管老化这个问题的本身提出解决方案，只是针对老化了以后提出了一种解决方案，因此无法阻止发射管的老化问题，相当于事后的补救方案，且在补救的同时，发射管依旧在继续老化，因此对延长红外触摸屏工作寿命的贡献有限。尤其对于如触控电视等绝大部分时间处于屏幕显示状态、触控操作时间相对于整个设备开机工作的时间的比例很小的情况，依旧很难将红外触摸屏的工作寿命提升到与设备其它部分的工作寿命相匹配的程度；其次，使用了A/D转换器以及归一化算法等软硬件结构，增加了系统的复杂程度，导致红外触摸屏的设计和生产成本上升。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺点，公开了一种能够提高红外触摸屏工作寿命的方法。本方法用于包含有若干对一一对应地安装在红外触摸装置的边框之内红外发射和接收对管的红外触摸屏；同时本方法针对于一般触摸设备不是在100％的时间都处于使用触摸功能的情况，比如用于平板电视操控的触摸屏，90％以上的时间是显示设备在显示视频，触摸操作相对很少。为实现本发明的目的，本发明所公开的方法包含有如下步骤：

A.启动、自检红外触摸屏；

B.以正常的扫描检测周期扫描被检测区域，判断是否有触摸物；

C.如果检测到触摸物，则处理检测数据并输出触摸物在被检测区域内的坐标，然后返回到步骤B继续检测；如果没有检测到触摸物，则启动一个计时器开始计时，并进入下一步骤；

D.在步骤C没有检测到触摸物的情况下，判断计时器是否计时达到设定的时间：如果没有达到设定的时间，则返回到步骤B继续检测；如果达到了设定的时间，则开始慢速扫描方式；

E.在慢速扫描方式下扫描检测周期扫描被检测区域，判断是否有触摸物；如果检测到触摸物，则处理检测数据并输出触摸物在被检测区域内的坐标，然后将所述计时器清零后返回步骤B；如果没有检测到触摸物，则继续循环本步骤地执行。

更进一步，为了在慢速扫描的过程中不增加红外发射管的导通时间，在本发明的方法的步骤B和步骤E中的扫描检测过程中，驱动红外发射管的电平脉冲的脉宽相同。

更进一步，在某些情况下还可以降低慢速检测时触摸屏的分辨率，即步骤E中的扫描检测方式，是根据红外发射和接收对管的在触摸屏边框上按照安装顺序的编号，在每个扫描检测周期内，分别驱动编号为奇数和编号为偶数的对管，实施对被检测区域的扫描。

发明的益处：通过上面对发明内容的描述，可知本发明采用了空闲时慢速扫描被检测表面的技术，在一定时间没有触摸操作的情况下，通过延长每只红外发射管被驱动的间隔时间的方式，在总的工作时间内大幅度地减少驱动电流驱动红外发射管发射红外线的时间比例，因此大幅度减缓了红外发射管的老化速度，因此能够大幅度地延长红外触摸屏的工作寿命，使其更容易将红外触摸屏的工作寿命提升到与设备其它部分的工作寿命相匹配的程度。本发明的技术方案基本上不改变红外触摸屏的硬件结构，因此具有生产成本低、调试容易等优点，非常适合于工业化生产。

附图说明

图1：能够实现本发明方法的MCU程序流程图；

图2：正常扫描速度下红外发射管的电流时序示意图；

图3：慢速扫描状态下红外发射管的电流时序示意图。

具体实施例

下面结合附图，来说明本发明的基本实施例。因为本发明所涉及的技术方案是关于扫描检测的方法的内容，因此在实施例中不再给出红外触摸屏的其他具体结构。

图1所示的程序流程图是能够实现本发明目的的一种代码结构，用于红外触摸屏内部的微控制器(MCU)之内。从图中可以看到，本发明的原理，是在触摸屏空闲时降低触摸屏的扫描速度，在单位时间内降低红外发射管导通时间和截至时间的比例，从而实现延长触摸屏使用寿命的目的。下面来通过对图1所示结构的说明，来详细说明本发明的一种具体实施方案。

触摸屏开机后，进入启动步骤101，在触摸屏内部控制触摸屏运行的微控制器系统进行初始化以及自检等操作。完成初始化进程之后，立刻进入正常的扫描步骤102，驱动红外发射管发射红外脉冲，同时选通对应的接收管接收红外信号，将检测结果送到判断步骤103，通过对检测结果的判断，决定下一个步骤的走向。如果这时在如显示器表面等被检测区域检测到了有触摸物，则在完成一个全区域检测周期之后，经过步骤103判断后，直接进入步骤110，计算、输出触摸物在被检测区域内的位置坐标，同时返回步骤102，开始下一个全区域检测的周期；如果这时在被检测区域内没有触摸物存在，那么经过步骤103判断后，一方面进入一个分支步骤104，启动一个计时器开始计时，另一方面进入另一个对计时器计时结果的判断步骤105。如果这时计时器的结果还没有达到预定的数值，则返回步骤102，继续以正常扫描速度检测触摸物；如果计时器的计时结果已经达到了预定的数值，则进入步骤106，载入新的扫描周期数据，开始进入速度低于正常扫描的慢速扫描步骤107。在慢速扫描的过程中，通过判断步骤108对每次扫描的结果进行分析判定，确定在某次扫描之后是否检测到触摸物。如果一直没有检测到触摸物，则程序持续在慢速扫描步骤107和分析判定步骤108之间循环；一旦检测到有触摸物的存在，则马上退出慢速扫描循环，进入步骤109，将前述的计时器清零，然后返回到步骤102，开始正常速度的扫描检测。这时如果需要输出慢速扫描检测的结果，则还可以将扫描检测所得到的数据直接通过步骤110(图中虚线方向指示)，输出此次检测到的触摸物的坐标。

在本实施例中，实际上设置了两种检测扫描的速度，一种是正常扫描检测，一种是慢速扫描检测。这里所说的慢速扫描检测，其实质内容是增加了不同的发射管之间按顺序发射红外脉冲的时间间隔。这点在图2和图3上表现得更清楚。图2、图3表示的是各个红外发射管在被驱动扫描时，每只发射管的导通时间以及互相之间的时序关系。图中向右的方向t表示时序的方向，t1表示每支发射管被驱动导通的时间，t2表示两个相邻被驱动的发射管发射电平(图中为高电平)之间的时间间隔。这个时间间隔随触摸屏中光电信号放大电路的结构不同而不同，在某些设计条件下，t2可以为0，即没有间隔。图2中给出了1、2、3～全部N只被同一个发射驱动模块所驱动的发射管的导通时序图。所有发射管的导通时间t1和相邻发射管驱动电平之间的时间间隔t2之和，就构成了这个发射驱动模块的一个扫描周期。如果这个红外触摸屏中只包含有这一个发射驱动模块，所有的红外发射管都以顺序被驱动的方式“串联”在这个模块上，那么上述时间之和再加上触摸屏内微控制器系统数据处理和传送触摸物位置坐标所需要的时间，就构成了红外触摸屏完成一次扫描检测的周期。

如果把图2中的t2延长，如图3中的t3，那么就相当于延长了整个红外触摸屏完成一次扫描检测的周期。从两幅附图中可以看到，同样完成1～N只发射管的顺序扫描，采用图3的脉冲分布结构要比使用图2的脉冲分布结构需要更长的时间，因此大幅度地降低了扫描的速度。图1中启动慢速扫描的步骤106，就相当于载入与慢速扫描的周期相关的数据或操作的步骤。根据图1可知，由于在本方法中起用了一个计时器，因此当一段时间内无人操作触摸屏时，微控制器依旧控制红外发射管以正常的速度扫描整个被检测表面，直到所述的计时器的计时结果超过这段设定的时间以后，触摸屏转入慢速扫描的状态。而当在慢速扫描的情况下再次检测到触摸物，则马上跳转恢复到正常扫描的状态，不影响触摸屏的正常使用。本发明就是利用这个慢速扫描的状态，在同样的扫描时间内大大降低了红外发射管导通的时间比率。因为红外发射管在一定电流下，老化的速度与导通的时间有特定的关系，所以可用的导通总时间不变的情况下，导通时间占总工作时间的比率越小，总工作时间即触摸屏的工作寿命就越长，从而实现了本发明的目的。

比较图2和图3，可以看到二者的主要区别在于两个相邻被驱动的发射管发射电平(图中为高电平)之间的时间间隔t2和t3的值不同，但是发射管的导通时间t1相同，即在所述的步骤B和步骤E中的扫描检测过程中，驱动红外发射管的电平脉冲的脉宽相同。之所以采用这样的设计，一方面是为了实现降低发射管导通时间占整个扫描时间的比率，不会因为扫描周期的延长而导致红外发射管导通的时间也随之延长，降低延长工作寿命的效果；另一方面这样的设计在软硬件上实现起来也更方便，几乎不需要对硬件部分做什么改动。

一般红外触摸屏中红外发射和接收对管的安装方式，都是按照一定的编号顺序，一般也是被驱动的地址的顺序，安装在触摸屏的边框上。因此对于发射和接收管的安装密度较高、正常工作时分辨率也较高的触摸屏，在前述的慢速扫描过程中，即步骤E之中，还可以使用间隔扫描的方式——按照红外发射和接收对管的在触摸屏边框上安装顺序的编号，在每个扫描检测周期内，分别扫描编号为奇数和编号为偶数的对管。这种扫描方式的目的只是为了检测是否有触摸物，在发现触摸物之后，再跳转到正常的扫描进程，精确检测触摸物的坐标并输出。当然，如果需要，也可以在检测到触摸物的同时，输出该触摸物并不很精确的坐标值。

上面的实施例是本发明的一种基本实施方案，在具体实施时，可以根据本发明的基本技术方案构建多种实际的程序流程。例如，在某些大尺寸的红外触摸屏中，发射和接收对管并非只有一组，而是包含有多组被不同的发射驱动模块并行驱动的红外发射管，但是多于每组内的红外发射管，依旧可以使用本发明的方法；再如还可以采用更进一步的软件结构，改变正常扫描和慢速扫描的驱动电平的脉宽的数值，以更多地降低发射管导通时间占整个扫描时间的比率。因此，在本发明基本技术方案基础上的替换、改进、扩充、移植，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种延长红外触摸屏工作寿命的检测扫描方法，用于包含有若干对一一对应地安装在红外触摸装置的边框之内红外发射和接收对管的红外触摸屏，包含有如下步骤：

A.启动、自检红外触摸屏；

B.以正常的扫描检测周期扫描被检测区域，判断是否有触摸物；

C.如果检测到触摸物，则处理检测数据并输出触摸物在被检测区域内的坐标，然后返回到步骤B继续检测；如果没有检测到触摸物，则启动一个计时器开始计时，并进入下一步骤；

D.在步骤C没有检测到触摸物的情况下，判断计时器是否计时达到设定的时间：如果没有达到设定的时间，则返回到步骤B继续检测；如果达到了设定的时间，则开始慢速扫描方式；

E.在慢速扫描方式下扫描检测周期扫描被检测区域，判断是否有触摸物；如果检测到触摸物，将所述计时器清零后返回步骤B，在需要的情况下还可以进一步处理检测数据并输出触摸物在被检测区域内的坐标；如果没有检测到触摸物，则继续循环本步骤地执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述的步骤B和步骤E中的扫描检测过程中，驱动红外发射管的电平脉冲的脉宽相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤E中的扫描检测方式，是根据红外发射和接收对管在触摸屏边框上按照安装顺序的编号，在每个扫描检测周期内，分别驱动编号为奇数和编号为偶数的对管，实施对被检测区域的扫描。

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