CN101901085A - 一种提高红外触摸系统稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高红外触摸系统稳定性的方法，包括下述步骤：触摸屏系统上电运行后，微处理器对系统进行自检，通过单片机的ADC输入端口，读取每个发射管点亮后在相应的接收管产生的光通量的值，并将所有的值形成列表，作为正常扫描检测的参考值；自检结束后进入正常触摸检测程序，在进行触摸物体位置定位时，将读取到的经AD端口采样后的实际值与相应发射管列表中的参考值进行比较，如果两个值之间的差值大于预先设定的阀值，则认为触摸有效。本发明创作提高了红外触摸系统的稳定性，防止元器件一致性和老化问题带来的触摸精度下降，解决了红外触摸系统由于红外对管众多、维护困难的问题，对红外触摸系统的生产、维护有着很好的指导意义。

Description

一种提高红外触摸系统稳定性的方法

技术领域

本发明涉及红外触摸控制技术领域，尤其涉及一种提高红外触摸系统稳定性的方法。

背景技术

触摸系统作为一种人机交互式输入设备，因其操作简单、使用灵活等特点得到了广泛的应用。触摸技术发展到今天，几种主流的技术已逐渐成熟，红外触摸就是其中一种。其基本工作原理是在屏幕四周布满一一对应的红外发射管和红外接收管，微处理器通过控制驱动电路依次点亮红外发射管，并检测相应的红外接收管，在屏幕的四周形成横竖交叉的红外线阵列，其基本电路配置如图1所示，当触摸物体进入屏幕表面时，会有一只或几只管子的红外发射光被挡住，相应的红外接收管接收不到红外光，接收管的输出电压会发生变化，微处理器通过ADC模块对水平和垂直方向的接收管输出电压进行检测，从而确定触摸物体的位置并将坐标信息通过RS232接口或USB接口传递给上位机，由上位机完成触摸动作的处理。为保证红外触摸屏正常工作，必须准确识别出触摸物体的坐标信息，但由于触摸屏的关键器件，即红外发射管和红外接收管的一致性有差别，且触摸屏长时间使用后，管子存在一定程度的老化，如果不采取必要的措施，就会引起触摸屏定位不准确甚至无法定位的问题。现有的技术通常是在驱动电路中增加自动增益电路，与单片机系统形成一个增益控制环路，从而弥补元器件的一致性差和老化差异，延长触摸屏的工作寿命，如中国专利申请第00121462.4号公开的提高红外触摸屏性能的结构和方法，这种方法中，自动增益电路通常由运算放大器和数字电位器构成，而且针对每个发射管都要增加这两个元器件，如果设计的触摸屏尺寸较大，如55寸平板电视触摸系统红外发射管将近400个，除大大增加设计成本外，也增加了电路的复杂性，不利于系统的生产工艺控制和后期的维护。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种提高红外触摸系统稳定性的方法，防止元器件一致性和老化问题带来的触摸精度下降。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种提高红外触摸系统稳定性的方法，包括下述步骤：

触摸屏系统上电运行后，微处理器对系统进行自检，通过单片机的ADC输入端口，读取每个发射管点亮后在相应的接收管产生的光通量的值，并将所有的值形成列表，作为正常扫描检测的参考值；

自检结束后进入正常触摸检测程序，在进行触摸物体位置定位时，将读取到的经AD端口采样后的实际值与相应发射管列表中的参考值进行比较，如果两个值之间的差值大于预先设定的阀值，则认为触摸有效。

相较于现有技术，本发明创作提高了红外触摸系统的稳定性，防止元器件一致性和老化问题带来的触摸精度下降，解决了红外触摸系统由于红外对管众多、维护困难的问题，对红外触摸系统的生产、维护有着很好的指导意义。

附图说明

图1是现有技术图示。

图2是本发明提高红外触摸系统稳定性的方法的软件流程图。

图3是本发明提高红外触摸系统稳定性的方法的流程图示。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图2所示，本发明提高红外触摸系统稳定性的方法，触摸屏系统上电运行后，微处理器对系统进行自检，通过单片机的ADC输入端口，读取每个发射管点亮后在相应的接收管产生的光通量的值，并将所有的值形成列表，作为正常扫描检测的参考值。系统正常工作，在进行触摸物体位置定位时，将读取到的经AD端口采样后的实际值与相应发射管列表中的参考值进行比较，如果两个值之间的差值大于预先设定的阀值(即有触摸物体遮挡时，对红外接收管输出电压降低范围的限定)，则认为触摸有效。本发明创作在每次系统上电运行时，首先对所有的发射管的状态进行检测并记录每个管子的实际工作值，并针对每个管子的状态不同，定义不同的鉴定阀值，从而达到对每个管子“动态检测”的目的，实现触摸系统稳定工作的自适应。

图3所示为发明提高红外触摸系统稳定性的方法的流程图示，具体包括步骤如下：

S1：红外系统初始化，单片机复位、时钟设置等；

S2：进入扫描程序，并选通点亮第i对红外管；

S3：对选通的第i对红外管的接收端电路输出的模拟信号(直流电平)进行AD采样；

S4：将采样量化后的值Wi保存在列表中作为基准值；

S5：对第i对管子的基准值进行分析其实际光通量大小，并确定该点的触摸有效阀值Ri；

S6：扫描下一对红外对管；

S7：判断是否所有的红外对管已扫描完毕；

S8：如果扫完一轮所有管子，则系统自检结束，进入正常触摸检测程序；

S9：进入扫描程序，并选通点亮第i对红外管；

S10：对选通的第i对红外管的接收端电路输出的模拟信号(直流电平)进行AD采样；

S11：将采样量化后的值Ui保存在列表中；

S12：将实际采样值Ui与基准值Wi进行比较，如果满足Wi-Ui＞＝Ri，则认为当前选通的红外发射管被阻挡；

S13：根据被阻挡的管子序号，确定触摸物体的位置坐标。

其中步骤S1～S7为系统上电自检程序，在自检过程中读取所有红外对管(一对LED红外发射管和红外接受管统称为红外对管)的工作状态，并为每对红外对管确定触摸阀值，而步骤S8～S13为正常触摸检测程序，如果有触摸输入，进行定位并得到实际坐标，送上位机处理。

触摸系统上电运行初始化完毕后，首先对所有的红外对管进行不少于5次的扫描，确保系统上电后进入稳定状态，所有的红外发射管和红外接收管也已经正常工作。本发明系统为55寸的大尺寸触摸屏，x方向共240组对管，Y方向上共136组对管，每组对管的选通时间为100us，为提高扫描速度，x方向和Y方向同时扫描，完整扫描一次时间为240×100us，即24ms，开机5次扫描时间为120ms。预扫描5次结束后，进行红外对管增益的检测，首先建立增益检测的参考列表，作为检测到所有的红外对管的初始状态，须针对X方向和Y方向建立两个数组，分别定义为ReferenceValue_Xaxis[240]和Reference Value_Yaxis[136]。给数组赋值的过程就是一个完整扫描周期的过程，设定当前扫描选通的红外对管序号为i(1＜＝i＜＝240)和j(1＜＝j＜＝136)，当X方向第i列的红外发射管(为提高发射效率并减少环境光红外光成分的干扰，发射信号须进行高频调制)被驱动并点亮时，相应的红外接收陈列的输出端口依次经过信号放大器、调制解调器、ADC转换端口与微处理器相连，微处理器在当前时刻读取到ADC端口转换的数据Wi并赋值给参考列表数组，即：

ReferenceValue_Xaxis[i]＝Wi(X方向)

ReferenceValue_Yaxis[i]＝Wi(Y方向)

完整扫描完一个周期后，两个数组会如实记录下当前红外发射管阵列的“光通量”，为保证参考值的可靠，避免由于外界干扰或红外发射阵列输出不稳定的影响，须进行多个周期的扫描赋值，最后取平均值的方法，本发明设定的扫描周期数为3，3轮扫描完毕，将得到两组可靠的“初始状态参考值”。参考值确定后，须确定每对红外对管的“检测阀值”Ri，即当有触摸物体进入红外触摸屏时，相应的红外管接收阵列的输出信号电压Wi会下降，如果Wi下降到Ri以下，表明触摸物体是有效的遮挡，须进行触摸处理。所以阀值Ri值的选定非常关键，上述自检扫描过程已经得到无任何遮挡时红外管接收阵列的输出信号电压参考值ReferenceValue_Xaxis[i]和ReferenceValue_Yaxis[i]，所以相应的，可以确定阀值Ri，实验中发现，用手指或直径大于5mm的触摸笔等物体进行遮挡时，相应对管的电压均能在无遮挡基础上降低1V以上，据此可以设定所有对管的“检测阀值”，设定X方向和Y方向的分别为ThresholdValue_Xaxis[i]和ThresholdValue_Xaxis[i]。

本实施例中微处理器ADC端口的采样基准电压为2V，ADC采用8-bit采样方式。所以红外对管接收阵列输出电压高于2V时，ADC端口的转换值为0xFF，而红外输出电压1V的改变对应的ADC的采样值为0x7F。这样就可以确定所有红外对管的检测阀值。即：

ThresholdValue_Xaxis[i]＝ReferenceValue_Xaxis[i]-0x7F；(X方向)

ThresholdValue_Yaxis[i]＝ReferenceValue_Yaxis[i]-0x7F；(Y方向)

检测阀值确定后，就可以启动正常触摸检测程序，正常触摸检测程序如步骤S8～S13所述，故不再赘述。

本发明在开机自检时确定红外对管工作状态，并分析出红外对管的“检测阀值”，可以实现红外触摸系统稳定工作的“自适应”，对保证生产过程、运输过程及长时间使用过程中产生的结构变化、元器件老化等常见问题有很好的解决方法，对大屏幕红外触摸系统的生产有非常重要的意义。另外，本发明对触摸屏后期的维护非常有意义，产生参考值列表后，可以对列表中所有的数据进行分析，如果部分数据偏离正常范围太多，比如，无触摸物体遮挡情况下，该值经ADC输出的范围在0xCC～0xFF之间，相应的直流电压范围为1.6V～2.0V。如果参考列表中数据小于0x7F(1.0V)，表明无遮挡状态下，红外管的工作状态已经很差，如果对这些红外对管不采取处理措施，可能会由于无法正常检测导致部分触摸点不响应的情况，响应系统的使用。本创作中对这些问题的对管的序号进行记录，并传达给维护工程师，以便通过采取更换灯管、调整角度等方法解决。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高红外触摸系统稳定性的方法，其特征在于，包括下述步骤：

触摸屏系统上电运行后，微处理器对系统进行自检，通过单片机的ADC输入端口，读取每个发射管点亮后在相应的接收管产生的光通量的值，并将所有的值形成列表，作为正常扫描检测的参考值；

自检结束后进入正常触摸检测程序，在进行触摸物体位置定位时，将读取到的经AD端口采样后的实际值与相应发射管列表中的参考值进行比较，如果两个值之间的差值大于预先设定的阀值，则认为触摸有效。

2.如权利要求1所述的提高红外触摸系统稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

自检过程中读取所有红外对管的工作状态，并为每对红外对管确定触摸阀值，对所有的发射管的状态进行检测并记录每个管子的实际工作值，并针对每个管子的状态不同，定义不同的鉴定阀值。

3.如权利要求2所述的提高红外触摸系统稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

触摸屏系统上电运行后，对所有的红外对管进行不少于5次的扫描，确保系统上电后进入稳定状态，所有的红外发射管和红外接收管也已经正常工作；

扫描5次结束后，进行红外对管增益的检测，建立增益检测的参考列表，作为检测到所有的红外对管的初始状态；

确定所有红外对管的检测阀值。

4.如权利要求3所述的提高红外触摸系统稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测阀值确定后，启动正常触摸检测程序，如果有触摸输入，进行定位并得到实际坐标，送上位机处理。

Images