CN102063236A - 一种压感电子白板实现触摸识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压感电子白板实现触摸识别的方法，预先设定鼠标操作、书写笔操作、擦除操作这三种状态的力度参照区间；当压感电子白板的板体上有按压时，检测X工作面上接触点位置X-Positon；检测反映触点与X工作面和Y工作面间的关系的触摸屏内部参数Z₁和Z₂；计算公式述出接触电阻R_TOUCH的值：通过后期数据处理，将接触电阻R_TOUCH的值换算成感电子白板上按压的压力值，再将该压力值与力度参照区间进行比较判断，从而区分该压感电子白板上的按压属于书写笔、手指、拳掌三种操作方式对应的鼠标操作、书写笔操作、擦除操作三种状态中的哪一种。因此本发明具有支持书写笔、手指、拳掌三种操作方式在压感电子白板板体上的自动识别，从而实现用户与白板之间的直接交互式操作的优点。

Description

一种压感电子白板实现触摸识别的方法

【技术领域】

本发明涉及一种电子白板，特别涉及一种压感电子白板实现触摸识别的方法。

【背景技术】

电子白板是汇集了尖端电子技术、软件技术等多种高科技手段研发的高新技术产品，它通过应用电磁感应、压力感应、光电感应等不同原理，结合计算机和投影机，可以实现无纸化办公及教学。电子白板按工作原理分为压感原理和激光跟踪原理两种。使用压感原理的触摸式白板相当于计算机的一个触摸屏，是一种用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成指定的工作的人机互动式输入设备。这种电子白板内部有两层电阻膜，当白板表面某一点受到压力时，两层电阻膜在这点上造成短路，电子白板的控制器检测出受压点的坐标值(手指或笔触及的位置)，经RS232接口送入计算机。

压感电子白板通常分为板体及设于板体内的控制线路板，如图1所示，其板体2的基本结构包括由内而外设置的一背板21、一内层电阻膜22、一空气隔离层23、一外层电阻膜24以及一表面书写膜25。

每一层电阻膜22(24)为触摸屏的一个工作面，分别为X工作面和Y工作面，每个工作面的两端(X工作面为横向两端，Y工作面为纵向两端)各贴有一条导电铜箔，称为该工作面的一对电极，分别称为X“电极对”即X+、X-，和Y“电极对”即Y+、Y-。再通过一电子白板的控制器在X“电极对”上施加一确定的电压，而Y“电极对”上不加电压时，X“电极对”所在的工作面上就会形成均匀连续的平行电场。当用手指触及表面书写膜25时，触点处的电压反映了触点在X工作面上的位置，将该电压通过Y+(或Y-)电极引到触摸屏控制器，并经过A/D转换，便可得到触点电压的数字量，即X坐标。同理，在Y“电极对”上施加电压，以X+(或X-)电极为测量电极，便可测得Y坐标。

由上述可知，当用手指或白板笔点按板体2的表面书写膜25时，内层电阻膜22和外层电阻膜24两层电阻膜在点按处连接在一起，进而可实现白板平面点按坐标的定位。点按处在X和Y方向上的电阻值和其他位置的电阻值不同，因此通过换算可以计算出X和Y的实际坐标值，送至系统计算机进行鼠标操作或画图方面的相关处理。

当没有物体接触板体2表面时，内层电阻膜22和外层电阻膜24能够在无压力情况下有相斥性。当用手写笔书写或手指点按板体2的表面书写膜时，内层电阻膜22和外层电阻膜24在点按处连接在一起，电流通过导电膜的电压就会发生变化，被侦测电路读取，这个电压与触摸点的位置有关，根据从水平和垂直方向读取的电压，可以换算为触摸点所在的X、Y坐标位置，进而可获取到手指在板体2表面上点按的实际坐标值。电路上的处理芯片将该数据通过通讯线缆传送到计算机，再通过操作系统层的驱动程序实现鼠标操作的功能。

但目前的压感电子白板手写笔书写或手指点按时，板仅限于检测出受压点的坐标值的这一种处理方式，而无法实现写笔、手指、拳掌三种操作方式在板体上的自动识别。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种压感电子白板实现触摸识别的方法，支持书写笔、手指、拳掌三种操作方式在压感电子白板板体上的自动识别，从而实现用户与白板之间的直接交互式操作。

本发明是这样实现的：一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其具体包括如下步骤：

步骤10、预先设定鼠标操作、书写笔操作、擦除操作这三种状态的力度参照区间；

步骤20、当压感电子白板的板体上有按压时，检测X工作面上接触点位置X-Positon；

步骤30、检测反映触点与X工作面和Y工作面间的关系的触摸屏内部参数Z₁和Z₂；

步骤40、采用下述计算公式计算接触电阻R_TOUCH的值：

$R_{\mathrm{TOUCH}}=R_{x-\mathrm{plate}}\·\frac{X_{-\mathrm{Position}}}{2^n}(\frac{Z_2}{Z_1}-1)$

式中，n代表所采用的触屏芯片的转换精度；R_x-plate是X工作面上X+与X-两电极间的总电阻，其在同一个压感电子白板上是个定值，无需测量；

步骤50、通过后期数据处理，将接触电阻R_TOUCH的值换算成感电子白板上按压的压力值，再将该压力值与步骤10中的力度参照区间进行比较判断，从而区分该压感电子白板上的按压属于鼠标操作、书写笔操作、擦除操作三种状态中的哪一种。

其中：

所述步骤10中所述书写笔操作的力度参照区间内的数值、所述鼠标操作的力度参照区间内的数值、所述擦除操作的力度参照区间内的数值按从大到小设置。

所述步骤20中的X_-Position的值及所述步骤30中的Z₁和Z₂两个参数的值是通过所述压感电子白板中的触摸屏控制器提供的专用指令0xD0、0xB0、0xC0分别采样得到。所述触摸屏控制器是型号为ADS7846或TSC2046的四线式触摸屏控制器。

所述步骤40中，n等于8、10或12。

本发明具有如下优点：本发明的触摸识别方法，支持书写笔、手指、拳掌三种操作方式在板体上的自动识别，配合白板软件可实现用户与白板之间的直接交互式操作。当用笔书写板面时，调用的是白板软件的铅笔功能，用手指触摸板面调用的是鼠标，用拳头或手掌触摸板面时调用的是白板软件的板擦功能。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为现有技术中一压感电子白板的板体的结构示意图。

图2为实现本发明方法的一识别系统的结构示意图。

图3为本发明方法中涉及的一种触摸屏控制器的结构示意图。

图4为本发明方法流程框图。

【具体实施方式】

本发明的触摸屏控制器可以是型号为ADS7846或TSC2046的四线式触摸屏控制器，其中TSC2046为ADS7846的更新版本，支持1.5V至5.25V的低电压I/O接口，其内部结构及管脚封装完全兼容上代产品，如图2所示，使用时将触摸屏控制器1一端连接压感电子白板的板体2，另一端通过串行外设接口(SPI，Serial Peripheral Interface)与CPU3连接，其中触摸屏控制器1和CPU3均设在压感电子白板的控制线路板(未图示)上。以下以TSC2046为例说明该触摸屏控制器的结构。

如图3所示，为本发明方法中涉及的TSC2046型触摸屏控制器1的结构示意图。其包括：一接触识别电路模块11、一信号输入端12、一6通道选择器13、一CDAC转换模块14、一比较器15、一逐次逼近式寄存器16、一串行数据接口17、一温度传感器18以及一电池监控模块19。其连接关系为：所述接触识别电路模块11、信号输入端12、6通道选择器13、CDAC转换模块14、比较器15、逐次逼近式寄存器16、串行数据接口17顺次连接；所述CDAC转换模块14还与逐次逼近式寄存器16连接；所述温度传感器18和电池监控模块17均连接到6通道选择器13。本发明中，上述各模块的功能如下：

接触识别电路模块11；当压感电子白板的板体2板面发生按压接触时，立即向CPU3提供响应信号，CPU3可根据该信号执行后续操作；

信号输入端12：具有四个接线端，分别为X+、X-、Y+、Y-，对应四线电阻式触摸屏；

6通道选择器13：根据CPU3发出的不同命令字，切换相应的信号通道执行检测；

CDAC转换模块14：为电容数字模拟转换器Capacitor Digital-to-AnalogConverter——CDAC，其与比较器15、逐次逼近式寄存器16(Successive-Approximation Register——SAR)共同构成一模拟数字转换模块，完成当前通道输入信号电压的高精度数字转换；

串行数据接口17：为SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)

温度传感器18：若设计需要，可实现对环境温度的实时检测；

电池监控模块19：若设计需要，可实现对电池电量的实时检测。

如前所述的TSC2046型触摸屏控制器，结合图1至图4，本发明方法的一实施例可以通过如下步骤实现：

步骤10、预先设定鼠标操作、书写笔操作、擦除操作这三种状态的力度参照区间，并存储于所述逐次逼近式寄存器16中，所述书写笔操作的力度参照区间内的数值、所述鼠标操作的力度参照区间内的数值、所述擦除操作的力度参照区间内的数值按从大到小设置。如：假定有a＜b＜c，可设三种状态的力度区间分布如下：

擦除-(0，a)；鼠标-[a，b]；书写笔-(b，c)。

步骤20、当接触识别电路模块11检测出压感电子白板的板体2上有按压时，向CPU3提供响应信号，CPU3收到该信号进入相应的代码段，运用触摸屏控制器1检测X工作面上接触点位置X-Positon；检测时，CPU3通过串行数据接口17发送对应控制命令0xD0至触摸屏控制器1，其内部的6通道选择器13选通Y+，将X+和X-作为参考值，如设X+＝100，X-＝0，再由CDAC转换模块14输出一定量的电压信号，比较器15会比较CDAC转换模块14的输出和当前通道模拟信号的输入，直到两者接近，逐次逼近式寄存器16保存CDAC转换模块14每次输出对应的数字量，并由CPU3接收最后的转换结果，记为X-Positon。

步骤30、检测反映触点与X工作面和Y工作面间的关系的触摸屏内部参数Z₁和Z₂：

检测Z₁时，6通道选择器13选通X+，将Y+和X-作为参考值，如设Y+＝100，X-＝0，CPU3通过串行数据接口17发送对应控制命令0xB0至触摸屏控制器1，并接收由触摸屏控制器1转换后的结果，记为Z₁；

检测Z₂时，6通道选择器13选通Y-，将Y+和X-作为参考值，如设Y+＝100，X-＝0，CPU3通过串行数据接口17发送对应控制命令0xC0至触摸屏控制器1，并接收由触摸屏控制器1转换后的结果，记为Z₂；

步骤40、采用下述计算公式计算接触电阻R_TOUCH的值：

$R_{\mathrm{TOUCH}}=R_{x-\mathrm{plate}}\·\frac{X_{-\mathrm{Position}}}{2^n}(\frac{Z_2}{Z_1}-1)$

式中，n代表所采用的触屏芯片的转换精度，通常为8位、10位、12位三种，所以n根据所采用的触屏芯片可以等于8、10或12；R_x-plate是X工作面上X+与X-两电极间的总电阻，其在同一个压感电子白板上是个定值，无需测量；

步骤50、通过CPU3后期数据处理，将接触电阻R_TOUCH的值换算成压感电子白板上按压的压力值，并与步骤10中的力度参照区间进行比较判断，从而区分该压感电子白板上的按压属于鼠标操作、书写笔操作、擦除操作三种状态中的哪一种。若当前检测到的压力值＝x，且a≤x≤b，则当前操作为鼠标状态。

之后，退出本段代码，结束触摸识别。若鼠标操作、书写笔操作、擦除操作三种状态之间需要互相切换时，只需在压感电子白板的底层硬件设定不同状态的识别码，识别结束后立即向计算机发送本次识别的对应状态码，白板软件根据状态码执行不同功能的切换即可，而无需人为选择。

如上所述，本发明的触摸识别方法，支持书写笔、手指、拳掌三种操作方式在板体上的自动识别，配合白板软件可实现用户与白板之间的直接交互式操作。当用笔书写板面时，调用的是白板软件的铅笔功能，用手指触摸板面调用的是鼠标，用拳头或手掌触摸板面时调用的是白板软件的板擦功能。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤10、预先设定鼠标操作、书写笔操作、擦除操作这三种状态的力度参照区间；

步骤20、当压感电子白板的板体上有按压时，检测X工作面上接触点位置X-Positon；

步骤30、检测反映触点与X工作面和Y工作面间的关系的触摸屏内部参数Z₁和Z₂；

步骤40、采用下述计算公式计算接触电阻R_TOUCH的值：

$R_{\mathrm{TOUCH}}=R_{x-\mathrm{plate}}\·\frac{X_{-\mathrm{Position}}}{2^n}(\frac{Z_2}{Z_1}-1)$

式中，n代表所采用的触屏芯片的转换精度；R_x-plate是X工作面上X+与X-两电极间的总电阻，其在同一个压感电子白板上是个定值，无需测量；

步骤50、通过后期数据处理，将接触电阻R_TOUCH的值换算成压感电子白板上按压的压力值，再将该压力值与步骤10中的力度参照区间进行比较判断，从而区分该压感电子白板上的按压属于鼠标操作、书写笔操作、擦除操作三种状态中的哪一种。

2.根据权利要求1所述的一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其特征在于：所述步骤10中所述书写笔操作的力度参照区间内的数值、所述鼠标操作的力度参照区间内的数值、所述擦除操作的力度参照区间内的数值按从大到小设置。

3.根据权利要求2所述的一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其特征在于：所述步骤20中的X_-Position的值及所述步骤30中的Z₁和Z₂两个参数的值是通过所述压感电子白板中的触摸屏控制器提供的专用指令0xD0、0xB0、0xC0分别采样得到。

4.根据权利要求3所述的一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其特征在于：所述触摸屏控制器是型号为ADS7846或TSC2046的四线式触摸屏控制器。

5.根据权利要求1所述的一种压感电子白板实现触摸识别的方法，其特征在于：所述步骤40中，n等于8、10或12。

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