CN101907948A - 一种红外触摸屏及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外触摸屏及其检测方法，红外触摸屏的红外发射管阵列由若干个包含有红外发射管的发射单元构成，红外接收管阵列由若干个包含有红外接收管的接收单元构成，同向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元的数量相同且一一对应，同向排列的每组发射、接收单元所包含的红外发射管与红外接收管的数量相同且一一对应；选通电路的数量等于接收单元与发射单元的数量之和且每个选通电路与一个接收单元或一个发射单元相连接。这种红外触摸屏具有响应速度快的优点，这种红外触摸屏的检测方法具有检测周期短的优点。

Description

一种红外触摸屏及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种触摸屏及其检测方法，尤其涉及一种应用于游戏行业的红外触摸屏及其检测方法。

背景技术

触摸屏作为一种直观、便于操作的人机交互设备被应用到越来越多的领域，游戏行业就是其中的一种。在游戏应用领域，触摸屏的应用增加了游戏的多样性，同时也对触摸屏的性能提出了相应的要求：一、要求触摸屏的响应速度足够快，以增强游戏玩家的体验效果；二、要求触摸屏的成本低廉，利于批量化生产。但现有的游戏触摸屏不是响应速度没有达到要求就是造价成本过高，制约了游戏红外触摸屏的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种响应速度快、造价成本低的红外触摸屏及其检测方法，所述红外触摸屏包括红外发射管阵列、红外接收管阵列、信号处理电路、微控制器及选通电路，所述信号处理电路的输出端与所述微控制器相连接，所述选通电路的控制端与所述微控制器相连接，所述红外发射管阵列由若干个包含有红外发射管的发射单元构成，所述红外接收管阵列由若干个包含有红外接收管的接收单元构成，同向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元的数量相同且一一对应，同向排列的每组发射、接收单元所包含的红外发射管与红外接收管的数量相同且一一对应，所述接收单元的信号输出端与所述信号处理电路的信号输入端相连接；所述选通电路的数量等于所述接收单元与所述发射单元的数量之和且每个选通电路与一个接收单元或一个发射单元相连接。

进一步的，所述选通电路为移位寄存器或译码器。

更进一步的，所述红外发射管的视角区域覆盖与其相对的红外接收管且不超过所述红外接收管所在的接收单元。

更进一步的，所述每个红外发射管的前方设置有限光孔。

更进一步的，所述每个红外接收管的前方设置有限光孔。

更进一步的，所述限光孔为矩形、正方形、圆形或椭圆形。

进一步的，所述信号处理电路为比较器。

更进一步的，所述比较器的数量与所述接收单元的数量相同且一一对应。

更进一步的，所述比较器与所述接收单元的信号输出端之间串联有电容。

更进一步的，所述电容与所述比较器之间串联有放大器。

本发明还提出了一种红外触摸屏的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

A.启动红外触摸屏；

B.依次同时选通所有组发射、接收单元中的第一对至最后一对红外发射、接收对管，扫描整个触摸检测区域；

C.如无红外线被隔断，则重复步骤B；如有红外线被隔断，则进入步骤D；

D.分别记录存储每一次红外线被隔断时所接通的红外发射管及红外接收管的内部坐标值，所述内部坐标值即为触摸物的内部坐标值，将所得到的触摸物内部坐标值转换为与所述红外触摸屏相连接的计算机系统所能接收的数据并将所述数据通过红外触摸屏的接口传输到所述计算机系统中，返回步骤B，重新开始下一轮扫描。

进一步的，步骤B所述的发射、接收单元总共有n组，编号依次为1、2、3......n，每组发射、接收单元包含有m对红外发射、接收对管，编号依次为1、2、3......m。

进一步的，步骤D所述的内部坐标值为所述红外发射管及红外接收管在所述微控制器内的序号或者地址值。

进一步的，步骤D所述的红外触摸屏的接口为USB接口。

本发明所述的这种红外触摸屏及其检测方法具有以下优点：

(1)由串行扫描改为并行扫描方式，极大地缩短了扫描周期；

(2)信号处理电路简化为比较器，使得电路直接输出对管状态数据，大大减少控制器的运算量，提高了响应速度；

(3)在红外发射管的前方设置限光孔，通过限光孔来控制红外发射管的视角区域，原理简单，成本低廉，效果好。

附图说明

图1为红外触摸屏一种实施例的结构图；

图2为红外触摸屏一种实施例的电路结构图；

图3a为现有红外触摸屏的扫描时序图；

图3b为红外触摸屏一种实施例的扫描时序图；

图4为红外触摸屏一种实施例的一种优化方案的结构图；

图5a为图4所示优化方案中红外发射管的光路原理图；

图5b为图4所示优化方案中红外接收管的光路原理图；

图6为图4、图5中限光孔的几种实施例的结构图；

图7为红外触摸屏一种实施例的一种优化方案的电路结构图；

图8为红外触摸屏一种实施例检测方法的程序流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1、图2，为本发明所述的一种红外触摸屏的一种实施例，这种红外触摸屏包括框架101、红外发射管阵列102、红外接收管阵列103、信号处理电路201、微控制器202及选通电路205，信号处理电路201的输出端与微控制器202相连接，选通电路205的控制端与微控制器202相连接，红外发射管阵列102由若干个包含有红外发射管104的发射单元203构成，红外接收管阵列103由若干个包含有红外接收管105的接收单元204构成，同向排列的红外发射管阵列102与红外接收管阵列103所包含的发射单元203与接收单元204的数量相同且一一对应，同向排列的每组发射、接收单元所包含的红外发射管104与红外接收管105的数量相同且一一对应，接收单元204的信号输出端与信号处理电路201的信号输入端相连接；选通电路205的数量等于接收单元204与发射单元203的数量之和且每个选通电路205与一个发射单元203或一个接收单元204相连接。其中同向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元数量相同指的是同为横向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元数量相同或同为纵向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元数量相同，横向排列与纵向排列的红外发射接收管阵列所包含的发射、接收单元的数量可以不相同，同理其中所包含的红外发射接收对管的数量也可以不相同，其中横向为图中带箭头实线A所示的方向，纵向为图中带箭头实线B所示的方向。选通电路205为移位寄存器或译码器，选通电路205在与发射单元203或接收单元204一一对应也不是必须的，通过特殊的电路结构完全可以使得选通电路的数量小于接收单元与发射单元之和，本实施例所举出的只是一种最简单的结构，同样的选通电路的结构也不局限于移位寄存器或译码器。这种红外触摸屏采用并行扫描方式，与以往的串行扫描方式相比，缩短了扫描周期，提高了响应速度，具体可参照图3，图3中的a图为现有红外触摸屏的扫描时序图，b图为本实施例中红外触摸屏的扫描时序图，其中，UA、UB、UC、UD为任意四个采集点的采集电压，t0～t5为信号采集时刻。这种红外触摸屏主要适用于对检测精度要求低的行业，尤其适用于游戏行业。虽然检测精度不够高，但是由于游戏行业所需求的红外触摸屏本身对检测精度需求低，所以这种缺点可以忽略。

参照图4，为本发明所述红外触摸屏一种实施例的一种优化方案，这种优化方案是在每个红外发射管104的前方设置有限光孔401，在每个红外接收管105的前方设置有限光孔。图中带箭头虚线为红外发射管视角方向。这种结构设计使得每个红外发射管104的视角区域在限光孔401的限制下能够覆盖与其相对的红外接收管105且不超过红外接收管105所在的接收单元204，防止光干扰，提高检测精度；红外接收管105前方的限光孔401的作用是限制红外接收管105的接收窗口，减少有效接收区域，进一步提高抗干扰性，具体可参照图5，图5中a图为图4中红外发射管的光路原理图，其中带箭头虚线的相交区域501为红外发射管的视角区域，带箭头实线的相交区域502为通过限光孔限定后的红外发射管的视角区域；b图为图4中红外接收管的光路原理图，其中带箭头虚线的相交区域503为红外接收管的有效接收区域，带箭头实线的相交区域504为通过限光孔限定后的红外接收管的有效接收区域。当然，也可以设计一种视角区域符合本优化方案标准的红外发射管104，但是这种成本过高，只适用于一些特殊情况：如红外发射管104前方的限光孔401的设计安装足够符合需求的标准，那么红外接收管105前方的限光孔401可以不需要安装。其中，限光孔401为矩形、正方形、圆形或椭圆形，具体情况可参照图6中的a、b、c、d四种实施例，但并不局限于这几种形状。

参照图7，为本发明所述红外触摸屏一种实施例的电路的另一种优化法案，图7所示的为一套红外发射管阵列与红外接收管阵列的电路结构图，这种优化方案中的信号处理电路为比较器701，比较器701的数量与接收单元204的数量相同，比较器701串联在接收单元204的信号输出端与微控制器202之间，在接收单元204的信号输出端与比较器701之间串联有电容702，在电容702与比较器701之间还串联有放大器703。在这种优化方案中，信号处理电路简化为比较器，简化了触摸屏电路原理，电路直接输出对管状态数据，大大减少控制器的运算量，进一步缩短了扫描周期；串联的电容能够有效地阻挡环境光，具有优秀的抗光干扰性；增加的放大器对接收信号进行的优化处理，进一步提高了检测精度。在特殊环境中也可以把电容省略或者把放大器省略或者电容和放大器都省略，进一步降低生产成本。

参照图8，为本发明所述红外触摸屏一种实施例检测方法的程序流程图，这种检测方法包括以下步骤：

步骤801：进入启动。

进入启动，接通电源，启动红外触摸屏；

步骤802：进入扫描。

进入扫描，红外触摸屏内部的微控制器控制选通电路依次同时选通所有组发射、接收单元中的第一对至最后一对红外发射、接收对管。假设有n组发射、接收单元，每组发射、接收单元的编号依次为1、2、3......n，每组发射接收单元中包含有m对红外发射、接收管，每对红外发射、接收管的编号依次为1、2、3......m，则编号为1的发射、接收单元中的每对红外发射、接收管的编号依次为11、12、13......1m，编号为2的发射、接收单元中的每对红外发射、接收管的编号依次为21、22、23......2m......编号为n的发射、接收单元中的每对红外发射、接收管的编号依次为n1、n2、n3......nm。本步骤所说的依次同时选通所有组发射、接收单元中的第一队至最后一对红外发射、接收管就是依次选通从编号为11、21、31......n1的红外发射、接收对管到编号为1m、2m、3m......nm的红外发射、接收对管；

进入步骤803：判断。

进入判断，如无红外线被隔断，则重复步骤802。如有红外线被隔断，则进入步骤804；

进入步骤804：存储、转换及输出。

进入存储、转换及输出，分别记录存储每一次红外线被隔断时所接通的红外发射管及红外接收管的内部坐标值，所述内部坐标值即为触摸物的内部坐标值；将得到的触摸物的内部坐标值转换为与红外触摸屏相连接的计算机系统所能接收的数据并将该数据通过红外触摸屏的接口传输到计算机系统中，然后返回扫描步骤802，重新开始下一轮扫描。其中，内部坐标值为红外发射管及红外接收管在微控制器内的序号或者地址值，红外触摸屏的接口为USB接口。

这种红外触摸屏检测方法主要适用于对检测精度要求低的红外触摸屏，尤其适用于游戏行业。这种检测采用并行扫描方式，扫描周期短，响应速度快。虽然检测精度不够高，但是由于其本身就用于对检测精度需求低的红外触摸屏，所以这种缺点可以忽略。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (14)

1.一种红外触摸屏，所述红外触摸屏包括红外发射管阵列、红外接收管阵列、信号处理电路、微控制器及选通电路，所述信号处理电路的输出端与所述微控制器相连接，所述选通电路的控制端与所述微控制器相连接，其特征在于：所述红外发射管阵列由若干个包含有红外发射管的发射单元构成，所述红外接收管阵列由若干个包含有红外接收管的接收单元构成，同向排列的红外发射管阵列与红外接收管阵列所包含的发射单元与接收单元的数量相同且一一对应，同向排列的每组发射、接收单元所包含的红外发射管与红外接收管的数量相同且一一对应，所述接收单元的信号输出端与所述信号处理电路的信号输入端相连接；所述选通电路的数量等于所述接收单元与所述发射单元的数量之和且每个选通电路与一个接收单元或一个发射单元相连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述选通电路为移位寄存器或译码器。

3.根据权利要求2所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述红外发射管的视角区域覆盖与其相对的红外接收管且不超过所述红外接收管所在的接收单元。

4.根据权利要求3所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述每个红外发射管的前方设置有限光孔。

5.根据权利要求4所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述每个红外接收管的前方设置有限光孔。

6.根据权利要求3或4所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述限光孔为矩形、正方形、圆形或椭圆形。

7.根据权利要求1至5之一所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述信号处理电路为比较器。

8.根据权利要求7所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述比较器的数量与所述接收单元的数量相同且一一对应。

9.根据权利要求8所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述比较器与所述接收单元的信号输出端之间串联有电容。

10.根据权利要求9所述的一种红外触摸屏，其特征在于：所述电容与所述比较器之间串联有放大器。

11.一种红外触摸屏的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.启动红外触摸屏；

B.依次同时选通所有组发射、接收单元中的第一对至最后一对红外发射、接收对管，扫描整个触摸检测区域；

C.如无红外线被隔断，则重复步骤B；如有红外线被隔断，则进入步骤D；

D.分别记录存储每一次红外线被隔断时所接通的红外发射管及红外接收管的内部坐标值，所述内部坐标值即为触摸物的内部坐标值，将所得到的触摸物内部坐标值转换为与所述红外触摸屏相连接的计算机系统所能接收的数据并将所述数据通过红外触摸屏的接口传输到所述计算机系统中，返回步骤B，重新开始下一轮扫描。

12.根据权利要求11所述的一种红外触摸屏检测方法，其特征在于：步骤B所述的发射、接收单元总共有n组，编号依次为1、2、3......n，每组发射、接收单元包含有m对红外发射、接收对管，编号依次为1、2、3......m。

13.根据权利要求11所述的一种红外触摸屏检测方法，其特征在于：步骤D所述的内部坐标值为所述红外发射管及红外接收管在所述微控制器内的序号或者地址值。

14.根据权利要求11所述的一种红外触摸屏检测方法，其特征在于：步骤D所述的红外触摸屏的接口为USB接口。

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