CN102339173B - 一种红外电子白板和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外电子白板和控制方法。红外电子白板包括矩形的屏幕和白板电路，白板电路包括控制电路，红外接收电路、第一红外发射电路和第二红外发射电路；每个红外发射电路包括复数个红外发射管，第一红外发射电路的电路板和第二红外发射电路的电路板相对地布置矩形屏幕的2个边框部位，所述的红外接收电路包括4个红外接收管，所述的4个红外接收管分别布置在矩形屏幕的四角部位。本发明红外电子白板不仅电路简单，元件少，故障率低，成本低廉，而且提高了红外电子白板的响应速度和整体的抗干扰能力。

Description

一种红外电子白板和控制方法

[技术领域]

本发明涉及电子白板，尤其涉及一种红外电子白板和控制方法。

[背景技术]

电路板在红外白板的硬件成本中占有较大比重，如图1所示，在X、Y方向上下和左右的电路板都有排布有均匀的红外发射管和红外接收管，对应形成横竖交叉的红外线矩阵。由于红外发射管和接收管需要电路板驱动和信号接收放大，这些电路板也随之需要布置在白板四周，白板尺寸越大，电路板就越长。而且矩形的电子白板一般具有长边和短边，长边电路板比短边多，尤其是16：9的电子白板，长边电路板几乎是短边的两倍，需要耗费更多的材料和元件。

传统红白板接收电路的接收管数量众多，一个发射管配一个接收管，一一对应，一个接收单元板32个接收管共用一个信号放大电路，需要使用电子开关来切换这些接收管，由于切换时间的存在，加长了扫描时间。

尺寸大和元件多的电路板不仅占用白板的面积大、成本高、而且电路复杂、故障率高、抗干扰能力差。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种成本较低、电路简单、故障率低、抗干扰能力好的红外电子白板的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种红外电子白板的控制方法，所述的红外电子白板包括矩形的屏幕和白板电路，所述的白板电路包括控制电路，红外接收电路、第一红外发射电路和第二红外发射电路；每个红外发射电路包括复数个红外发射管，第一红外发射电路的电路板和第二红外发射电路的电路板相对地布置矩形屏幕的2个边框部位，所述的红外接收电路包括4个红外接收管，所述的4个红外接收管分别布置在矩形屏幕的四角部位。

所述的控制方法包括以下步骤：

利用矩形屏幕的两条对角线将矩形屏幕分为4个区，靠近屏幕右边框的是A区、靠近屏幕下边框的是B区、靠近屏幕左边框的是C区、靠近屏幕上边框的是D区；

当所述的白板电路工作时，屏幕左上和左下的红外接收管接收来自右边框部位红外发射电路各红外发射管发射的红外线，屏幕右上和右下的红外接收管接收来自左边框部位红外发射电路各红外发射管发射的红外线；

在白板电路1次扫描过程中，判定哪个红外接收管收到遮挡体的投影，如果左上和左下的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在A区；如果左下和右下的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在B区；如果右下和右上的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在C区；如果左上和右上的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在D区.

以上所述的红控制方法，所述的红外接收电路分为4个红外接收放大电路，每个红外接收放大电路包括1个所述的红外接收管，所述的4个红外接收放大电路分别布置在矩形屏幕的四角部位。

以上所述的控制方法， 每个红外接收放大电路包括1个红外信号放大电路，4个红外接收管的信号输出端通过各自的红外信号放大电路接所述的控制电路；所述的红外接收管朝向对面红外发射电路电路板的中部。

以上所述的红外电子白板，所述的第一和第二红外发射电路分别布置在矩形的屏幕的两个短边部位。

以上所述的控制方法，所述的红外发射管为大角度发射管，所述的大角度发射管为发射角度大于60°的红外发射管。

以上所述的控制方法，所述的控制电路包括主控制器、所述的红外发射电路包括选择电路和驱动电路，所述选择电路的控制信号输入端接主控制器的控制信号输出端，选择电路的输出端接的控制信号输入端；驱动电路的输出端接红外发射管。

以上所述的控制方法，4个红外接收放大电路的输出端分别接主控制器对应的信号输入端。

以上所述的控制方法，将矩形屏幕的左下角定义为屏幕的坐标原点，横轴为X坐标、纵轴为Y坐标，当左上的红外接收管被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y1；当左下的红外接收管被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y2；当右下的红外接收管被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y3；当右上的红外接收管被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y4；左侧和右侧最高的1个红外发射管的Y坐标定义为Ymax，屏幕离原点横向最远点的横坐标为Xmax；所述遮挡点的坐标按如下方法计算：

如果遮挡点在A区，则X=Xmax*Ymax/(|Y2-Y1|+Ymax)，Y=X*Y2/Xmax；

如果遮挡点在B区，则X=Xmax*Y3/(Y2+Y3)，Y=X*Y2/Xmax；

如果遮挡点在C区，则X=|Y3-Y4|*Xmax/(Ymax+|Y3-Y4|)，

Y=(Xmax-X)*Y3/Xmax；

如果遮挡点在D区，则X=Xmax*(Ymax-Y4)/(2*Ymax-Y1-Y4)，

Y=Ymax-X*(Ymax-Y1)/Xmax。

以上所述的控制方法，每侧的红外发射电路包括复数个发射网络，每个发射网络包括1个移位单元和由移位单元驱动的8个红外发射管；每选中1个红外发射管工作，依次采样4个红外接收管的信号，若采样信号大于预设值，则判定没有遮挡该发射管；若采样信号小于预设值，则判定该发射管被遮挡，记录该发射管的编号，用4组数组分别暂存4个红外发射管对应的被遮挡红外发射管的编号；每扫描8个红外发射管，移位单元移位一次，左侧的红外发射电路由下向上移位，右侧的红外发射电路由上向下移位，直到两侧的红外发射管扫描完毕，将暂存的4组数组的数据进行处理，获取2个被遮挡红外发射管的Y坐标，通过计算得到遮挡点的X、Y坐标。

本发明红外电子白板的有益效果如下：

1.发射电路简单，元件少，加工费低，故障率低，成本低，抗干扰能力强，电路板可以做得更窄，可以为缩小边框体积提供方便

2.四个角的红外接收电路彼此独立，分别使用各自的模拟通道，不会互相干扰。

3.红外接收不需要信号切换，处于持续工作状态，这样可以大大缩短扫描时间，提高白板的响应速度。

4.易受外界环境干扰的接收电路数量大大减少，只需要对仅有的四路接收电路进行抗干扰设计，提高了白板的整体抗干扰能力。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术红外电子白板的结构示意图。

图2是本发明红外电子白板实施例的结构示意图。

图3是本发明红外电子白板实施例的电路框图。

图4是本发明红外电子白板实施例的分区图。

图5是本发明红外电子白板实施例的A区坐标计算示意图。

图6是本发明红外电子白板实施例的B区坐标计算示意图。

图7是本发明红外电子白板实施例的C区坐标计算示意图。

图8是本发明红外电子白板实施例的D区坐标计算示意图。

图9是本发明红外电子白板实施例移位扫描方式驱动的示意图。

[具体实施方式]

本发明红外电子白板的实施例包括矩形的屏幕和白板电路，白板电路包括控制电路，红外接收电路、第一红外发射电路和第二红外发射电路。

如图2所示，每个红外发射电路包括许多个红外发射管，数量取决于白板边框的长度。第一红外发射电路的电路板和第二红外发射电路的电路板相对地布置矩形屏幕的2个侧框部位。侧框是矩形屏幕的短边，可以减小发射板的长度和电路元件的数量，以降低产品的成本。

红外接收电路分为4个外接收放大电路，每个红外接收放大电路有1个红外接收管，4个红外接收放大电路分别布置在矩形屏幕的四角部位。每个红外接收放大电路包括1个红外信号放大电路，4个红外接收管的信号输出端通过各自的红外信号放大电路接控制电路。红外接收管朝向对面红外发射电路电路板的中央部位。

本发明实施例的红外接收电路只需要4个接收管，每个接收管使用一套独立的信号放大电路，可以将用于传统红外白板用于切换的电子开关省掉，因为不需要进行切换，可以大大减少扫描时间。

红外接收电路的4个红外发射管为大角度发射管，这里所称的大角度发射管为发射角度大于60°的红外发射管。

如图3所示，控制电路包括主控制器、红外发射电路包括选择电路和驱动电路，选择电路的控制信号输入端接主控制器的控制信号输出端，选择电路的输出端接的控制信号输入端。驱动电路的输出端接红外发射管。4个红外接收放大电路的输出端分别接主控制器对应的信号输入端。

如图4所示，利用矩形屏幕的两条对角线可以将矩形屏幕分为4个区，靠近屏幕右边框的是A区、靠近屏幕下边框的是B区、靠近屏幕左边框的是C区、靠近屏幕上边框的是D区。

当白板电路工作时，屏幕左上和左下的红外接收管R1、R2接收来自右红外发射电路各红外发射管发射的红外线，屏幕右下和右上的红外接收管R3、R4接收来自左红外发射电路各红外发射管发射的红外线。

在白板电路1次扫描过程中，可以判定哪个红外接收管收到遮挡体的投影，如果左上和左下的红外接收管R1和R2接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在A区。如果左下和右下的红外接收管R2和R3接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在B区。如果右下和右上的红外接收管R3和R4接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在C区。如果左上和右上的红外接收管R1和R4接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在D区。

由于在4个区域投影的情况不同，需要对位于4个区域的遮挡点进行分别处理，通过一次扫描很容易区分出遮挡点在哪个区域。

将矩形屏幕的左下角定义为屏幕的坐标原点(0,0)，横轴为X坐标、纵轴为Y坐标，左侧和右侧最高的1个红外发射管的Y坐标（屏幕最高点的纵坐标）定义为Ymax，屏幕离原点横向最远点的横坐标为Xmax。

当左上的红外接收管R1被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y1。当左下的红外接收管R2被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y2。当右下的红外接收管R3被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y3。当右上R4的红外接收管被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y4。遮挡点的坐标按如下方法计算：

如图5所示，如果遮挡点在A区，根据相似三角形得到公式，

|Y2-Y1|/Ymax=(Xmax-X)/X；Y/X=Y2/Xmax

得到X，Y计算公式：X=Xmax*Ymax/(|Y2-Y1|+Ymax)，Y=X*Y2/Xmax。

如图6所示，如果遮挡点在B区，根据相似三角形得到公式，

Y2/Y3=(Xmax-X)/X；Y/X=Y2/Xmax

得到X，Y计算公式：X=Xmax*Y3/(Y2+Y3)，Y=X*Y2/Xmax。

如图7所示，如果遮挡点在C区，根据相似三角形得到公式，

|Y3-Y4|/Ymax=X /(Xmax-X)；Y/Y3=(Xmax-X)/Xmax

得到X，Y计算公式：X=|Y3-Y4|*Xmax/(Ymax+|Y3-Y4|)，

Y=(Xmax-X)*Y3/Xmax。

如图8所示，如果遮挡点在D区，根据相似三角形得到公式，

 (Ymax-Y1)/(Ymax-Y4)= (Xmax-X)/X；(Ymax-Y)/(Ymax-Y1)=X/Xmax

得到X，Y计算公式

X=Xmax*(Ymax-Y4)/(2*Ymax-Y1-Y4)，Y=Ymax-X*(Ymax-Y1)/Xmax。

如图9所示，本发明采用移位扫描方式驱动红外发射管：

T1--Tn为红外发射管，n的值由白板尺寸决定；

S1--Sn为移位单元，每个移位单元驱动8个发射管；

R1--R4为分布在4屏幕四个角的红外接收管；

M为遮挡物体。

左右发射电路的网络结构完全相同，都是由Si和Ti组成，每侧的红外发射电路包括多个发射网络，每个发射网络包括1个移位单元和由移位单元驱动的8个红外发射管。

两个发射电路可以同步移位，也可以异步移位，左右发射电路不同的是左发射电路是自下向上移位，发射电路是自上向下移位，这样是为了连线方便。

每选中1个红外发射管工作，依次采样4个红外接收管R1-R4的信号，若采样信号大于预设值，则判定没有遮挡该发射管，不记录该发射管编号。若采样信号小于预设值，则判定该发射管被遮挡，记录该发射管的编号，用4组数组分别暂存4个红外发射管对应的被遮挡红外发射管的编号。

每扫描8个红外发射管，移位单元移位一次，选中下一个发射网络，左侧的红外发射电路由下向上移位，右侧的红外发射电路由上向下移位，直到两侧的红外发射管扫描完毕，将暂存的4组数组的数据进行处理，获取2个被遮挡红外发射管的Y坐标，通过计算得到遮挡点的X、Y坐标。

如图9所示，对于R3，M遮挡了左发射电路的T13,T14,T15；

对于R4，M遮挡了左发射电路的T1,T2,T3；

对于R1，M没有遮挡了右发射电路中的任何红外管；

对于R2，M没有遮挡了右发射电路中的任何红外管。

R3数组记录了13,14,15编号，相当于R3的在左发射电路的投影；

R4数组记录了1,2,3编号，相当于R4的在左发射电路的投影；

R1，R2数组没有记录编号。

因为M只在R3和R4有投影，R1和R2没有投影，可M在C区域；同时，由R3数组的编号经过精度计算可以得到R3的投影坐标Y3，由R4数组的编号经过精度计算，可以得到R4的投影坐标Y4。再

根据前面的计算公式，可以计算出M的坐标X，Y。

本发明由于采用角度遮挡远比传统白板的点对点遮挡程度高，即使很小的物体也更容易遮挡住红外管；本实施例的遮挡数组至少需要有2个数据，这是判断区域的必要条件，如果只有1个数据则认为是无效遮挡，主控器不作任何处理。

如果遮挡的物件离接收管很近将有大量发射管被遮挡，那么可以取这些发射管的中心作为投影点。

本发明以上实施例有以下优点：

1.发射板结构简单，元件少，加工费低，故障率低，成本低，抗干扰能力强，电路板可以做得更窄，为缩小边框体积提供了可能；

2.四个角的红外接收电路彼此独立，分别使用各自的模拟通道，不会互相干扰；

3.红外接收电路不需要信号切换，处于持续工作状态，可以大大缩短扫描时间，提高响应速度；

4.易受外界环境干扰的接收电路数量大大减少，只需要对仅有的四路接收电路进行抗干扰设计，从而提高白板的整体抗干扰能力。

Claims (9)

1.一种红外电子白板的控制方法，所述的红外电子白板包括矩形的屏幕和白板电路，所述的白板电路包括控制电路，红外接收电路、第一红外发射电路和第二红外发射电路；每个红外发射电路包括复数个红外发射管，其特征在于，第一红外发射电路的电路板和第二红外发射电路的电路板相对地布置矩形屏幕的2个边框部位，所述的红外接收电路包括4个红外接收管，所述的4个红外接收管分别布置在矩形屏幕的四角部位；

所述的控制方法包括以下步骤：

利用矩形屏幕的两条对角线将矩形屏幕分为4个区，靠近屏幕右边框的是A区、靠近屏幕下边框的是B区、靠近屏幕左边框的是C区、靠近屏幕上边框的是D区；

当所述的白板电路工作时，屏幕左上和左下的红外接收管接收来自右边框部位红外发射电路各红外发射管发射的红外线，屏幕右上和右下的红外接收管接收来自左边框部位红外发射电路各红外发射管发射的红外线；

在白板电路1次扫描过程中，判定哪个红外接收管收到遮挡体的投影，如果左上和左下的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在A区；如果左下和右下的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在B区；如果右下和右上的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在C区；如果左上和右上的红外接收管接收到遮挡体的投影，则判定遮挡点在D区。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的红外接收电路分为4个红外接收放大电路，每个红外接收放大电路包括1个所述的红外接收管，所述的4个红外接收放大电路分别布置在矩形屏幕的四角部位。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，每个红外接收放大电路包括1个红外信号放大电路，4个红外接收管的信号输出端通过各自的红外信号放大电路接所述的控制电路；所述的红外接收管朝向对面红外发射电路电路板的中部。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的第一和第二红外发射电路分别布置在矩形的屏幕的两个短边部位。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的红外发射管为大角度发射管，所述的大角度发射管为发射角度大于60°的红外发射管。

6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述的控制电路包括主控制器、所述的红外发射电路包括选择电路和驱动电路，所述选择电路的控制信号输入端接主控制器的控制信号输出端，选择电路的输出端接的控制信号输入端；驱动电路的输出端接红外发射管。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，4个红外接收放大电路的输出端分别接主控制器对应的信号输入端。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

将矩形屏幕的左下角定义为屏幕的坐标原点，横轴为X坐标、纵轴为Y坐标，当左上的红外接收管被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y1；当左下的红外接收管被遮挡时，对应的右侧红外发射管的Y坐标定义为Y2；当右下的红外接收管被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y3；当右上的红外接收管被遮挡时，对应的左侧红外发射管的Y坐标定义为Y4；左侧和右侧最高的1个红外发射管的Y坐标定义为Ymax，屏幕离原点横向最远点的横坐标为Xmax；所述遮挡点的坐标按如下方法计算：

如果遮挡点在A区，则X=Xmax*Ymax/(|Y2-Y1|+Ymax)，Y=X*Y2/Xmax；

如果遮挡点在B区，则X=Xmax*Y3/(Y2+Y3)，Y=X*Y2/Xmax；

如果遮挡点在C区，则X=|Y3-Y4|*Xmax/(Ymax+|Y3-Y4|)，

Y=(Xmax-X)*Y3/Xmax；

如果遮挡点在D区，则X=Xmax*(Ymax-Y4)/(2*Ymax-Y1-Y4)，

Y=Ymax-X*(Ymax-Y1)/Xmax。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，每侧的红外发射电路包括复数个发射网络，每个发射网络包括1个移位单元和由移位单元驱动的8个红外发射管；每选中1个红外发射管工作，依次采样4个红外接收管的信号，若采样信号大于预设值，则判定没有遮挡该发射管；若采样信号小于预设值，则判定该发射管被遮挡，记录该发射管的编号，用4组数组分别暂存4个红外发射管对应的被遮挡红外发射管的编号；每扫描8个红外发射管，移位单元移位一次，左侧的红外发射电路由下向上移位，右侧的红外发射电路由上向下移位，直到两侧的红外发射管扫描完毕，将暂存的4组数组的数据进行处理，获取2个被遮挡红外发射管的Y坐标，通过计算得到遮挡点的X、Y坐标。

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