CN102455830B - 一种红外触摸装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外定位技术及设备，特别涉及一种红外触摸定位装置及方法。所述装置安装在触摸屏四个边框上至少两组的相互对应设置的红外发射模块和红外接收模块、用于控制红外发射模块和红外接收模块的控制模块，红外发射模块和红外接收模块中分别设置有红外发射管和红外接收管，所述发射模块总线同时控制各个红外发射模块上的一个红外发射管，控制模块还通过一根接收模块总线控制所述红外接收模块，所述接收模块总线分时控制被发射模块总线同时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管所对应的红外接收管。本发明扫描速度快、触摸响应快且成本低。

Description

一种红外触摸装置及方法

技术领域

本发明涉及一种红外定位技术及设备，特别涉及一种红外触摸定位装置及方法。 

背景技术

红外线触摸屏以结构简单、不受电流、电压和静电干扰，并适宜在某些恶劣的环境条件下工作，以及具有高稳定性、高分辨率、安装方便、可用在各档次的计算机，外壳加上一块钢化玻璃就能实现防尘、防暴、防水等诸多优点，使得红外线触摸屏异军突起，越来越成为触摸屏市场的主流产品。 

但是，现有的红外触摸装置通常将红外接收模块和红外发射模块接到同一个控制芯片上，且红外发射模块中的红外发射元件和红外接收模块中相对应的红外接收元件编码相同，即控制芯片通过选择一个编码，既可以同时选中一个红外发射元件和其对应的红外接收元件，实现发射和接收同步。但这样做的缺点是一个时刻只有一对红外发射元件、红外接收元件对在工作，这样的红外触摸装置响应速度慢，用户的触摸体验效果不好。现有技术中还有通过在触摸装置上采用多组红外发射模块和红外接收模块组，每个红外发射模块和红外接收模块组通过一个单独的控制芯片来控制，从而实现触摸装置在同一时刻有多组红外发射元件和红外接收元件对在工作，但这样方式增加了成本，不经济。 

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种扫描速度快、触摸响应快且成本低的红外触摸定位装置。 

本发明还提供一种扫描速度快、触摸响应快且成本低的红外触摸定位方法。 

为解决上述技术问题，本发明的第一个发明目的是实现一种红外触摸定位装置，其采用的技术方案如下： 

一种红外触摸定位装置，包括安装在触摸屏四个边框上至少两组的相互对应设置的红外发射模块和红外接收模块、用于控制红外发射模块和红外接收模块的控制模块，红外发射模块和红外接收模块中分别设置有红外发射管和红外接收管，所述控制模块通过一根发射模块总线控制所述红外发射模块，所述发射模块总线同时控制各个红外发射模块上的一个红外发射管，控制模块还通过一根接收模块总线控制所述红外接收模块，所述接收模块总线分时控制被发射模块总线同时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管所对应的红外接收管。

上述方案中，所述被发射模块总线同时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管具有相同的编号，具有相同编号的红外发射管所对应的红外接收管具有不同的编号。具有相同编号的红外发射管可以同时被发射模块总线同时点亮，在具有相同编号的红外发射管被点亮的连续时间段内，接收模块总线分时读取被点亮红外发射管所对应的红外接收管，由于各个红外接收管具有不同的编号，所以不同时间段读取的红外接收管输出值能够对应上各自所对应的红外发射管。 

上述方案中，红外发射模块中的一个红外发射管对应红外接收模块中的一个红外接收管。 

上述方案中，红外发射模块中的一个红外发射管对应红外接收模块中的多个红外接收管。 

本发明的第二个发明目的是实现，其采用的技术方案如下： 

一种红外触摸定位方法，应用本发明第一个发明目的所述的红外触摸定位装置，所述方法包括：

（1）控制模块对红外发射模块上的红外发射管和红外接收模块上的红外接收管进行初始化，记录红外接收管的初始值；

（2）控制模块控制发射模块总线同时点亮位于各个红外发射模块上编号相同的红外发射管；

（3）在红外发射管处于被点亮状态的连续时间段内，控制模块通过接收模块总线读取被点亮红外发射管所对应的红外接收管的输出值；

（4）根据步骤（2）和（3），控制模块依次点亮各编号的红外发射管依次获取对应红外接收管的输出值，完成一个扫描周期；

（5）控制模块将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，识别触摸点并计算获取触摸点的坐标。

上述方案中，所述红外方发射模块上的一个红外发射管对应红外接收模块上的一个红外接收管。 

上述方案中，所述红外发射模块上的一个红外发射管对应红外接收模块上的多个红外接收管。 

上述方案中，所述方法还包括控制模块在触摸屏上预先定义水平参考方向和垂直参考方向，根据所述水平参考方向和垂直参考方向定义水平对比角度值和垂直对比角度值。 

上述方案中，所述水平对比角度值为水平安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与水平参考方向的夹角，所述垂直对比角度值为垂直安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与垂直参考方向的夹角。 

上述方案中，所述步骤（5）的具体步骤为： 

所述控制模块将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，检测获取红外发射管和对应的红外接收管之间的连线形成有遮挡点，检测通过遮挡点的各个连线与水平参考方向或者垂直参考方向的夹角得到遮挡点的夹角，判断所述遮挡点的夹角是否包括了所有水平对比角度值和垂直对比角度值，若是则判断该遮挡点为触摸点，否则判断该遮挡点不是触摸点；

若该遮挡点为触摸点，则根据遮挡点的夹角、遮挡点的夹角所对应的红外发射管的编号计算获取触摸点的坐标。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是： 

本发明通过控制模块中两条总线分别控制所有的红外发射模块和所有的红外接收模块，且各个红外发射模块中的红外发射管采用相同顺序的号码编号，实现在同一时刻通过总线控制相同编号的红外发射管和红外接收管，这样具有相同编号的多组红外发射管同时工作，大大提高了扫描速度，使得触摸屏的触摸响应快。并且，本发明只采用了一个控制模块就实现了多组红外发射管同时工作，大大降低了成本。

附图说明

图1 为本发明中一种红外触摸定位装置的结构示意图； 

图2为本发明中一种红外触摸定位装置中对比角度值的示意图；

图3为本发明中一个红外发射管对应一个红外接收管时控制模块扫描的时序图；

图4为本发明中一个红外发射管对应五个红外接收管时控制模块扫描的时序图；

图5为本发明中通过遮挡点M的红外发射管与对应的红外接收管之间的连线与水平参考方向、垂直参考方向的夹角示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。 

如图1所示，为本发明中一种红外触摸定位装置的结构示意图，所述装置包括安装在触摸屏边框上的控制模块101、安装在触摸屏四个边框上的第一红外发射模块102、第二红外发射模块103和第一红外接收模块104、第二红外接收模块105，第一红外发射模块102与第一红外接收模块104、第二红外发射模块103与第二红外接收模块105分别对应设置在触摸屏边框上，第一红外发射模块102、第二红外发射模块103和第一红外接收模块104、第二红外接收模块105中分别设置有红外发射管和红外接收管；控制模块101通过一根发射模块总线106控制第一红外发射模块102与第二红外发射模块103，发射模块总线106同时控制第一红外发射模块102与第二红外发射模块103上的一个红外发射管，控制模块101还通过一根接收模块总线107控制第一红外接收模块104和第二红外接收模块105，接收模块总线107分时控制被发射模块总线106同时控制的位于第一红外发射模块102与第二红外发射模块103上的各个红外发射管所对应的红外接收管，被发射模块总线106同时时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管具有相同的编号，具有相同编号的红外发射管所对应的红外接收管具有不同的编号。此时的第一红外发射模块102与第一红外接收模块104、第二红外发射模块103与第二红外接收模块104之间是无直接物理连接的，控制模块101通过一根发射模块总线106同时控制第一、第二红外发射模块102和103，即可实现同时点亮两个编号相同的位于各个红外发射模块上的红外发射管，在红外发射管处于被点亮状态的连续时间段内，控制模块101再通过另一根接收模块总线107控制第一、第二红外接收模块104和105，分时读取被点亮的两个红外发射管所对应的红外接收管的输出值，依此步骤完成点亮各个红外发射管获取对应红外接收管的输出值，完成一个扫描周期。完成一个扫描周期后，控制模块101分析红外接收管的输出值，获取有遮挡的红外发射管和红外接收管之间的连线并计算触摸点坐标。 

如图1所示，第一红外发射模块102与第二红外发射模块103中的红外发射管采用的编号L-1到L-N，第一红外接收模块104中的红外接收管的编号为R-1到R-N，第二红外接收模块105的红外接收管的编号为U-1到U-N。第一红外发射模块102中的一个红外发射管对应第一红外接收模块104中的一个红外接收管，第二红外发射模块103中的一个红外发射管对应第二红外接收模块105中的一个红外接收管，第一红外发射模块102中的第一红外发射管L-1对应第一红外接收模块104中的第N红外接收管R-N，第二红外发射模块103中的第一红外发射管L-1对应第二红外接收模块105中的第N红外接收管U-N；或者第一红外发射模块102中的一个红外发射管对应第一红外接收模块104中的多个红外接收管，第二红外发射模块103中的一个红外发射管对应第二红外接收模块105中的多个红外接收管，如图2所示，第一红外发射模块102中的第二十五红外发射管L-25对应第一红外接收模块104中的5个红外接收管R-23、R-24、R-25、R-26、R-27，第二红外发射模块103中的第二十五红外发射管L-25对应第二红外接收模块105中的5个红外接收管U-23、U-24、U-25、U-26、U-27。 

一种红外触摸定位装置的工作原理如下： 

在控制模块101的控制下，对第一、第二红外发射模块102和103上的红外发射管、第一、第二红外接收模块104和105上的红外接收管进行初始化，分别记录红外接收管的初始值；接着控制模块101通过发射模块总线106依次点亮第一、第二红外发射模块102和103中的各个编号的红外发射管，编号相同的红外发射管同时被点亮，在红外发射管处于被点亮状态的连续时间段内，控制模块101通过接收模块总线107读取被点亮红外发射管所对应的红外接收管的输出值，完成点亮各个红外发射管即为完成一个扫描周期；完成一个扫描周期后，控制模块101将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，识别触摸点并计算获取触摸点的坐标。

若采用一个红外发射管对应一个红外接收管的方式，控制模块101对红外发射管和红外接收管的扫描时序如图3所示，控制模块101同时点亮第一、第二红外发射模块102、103上的两个第一红外发射管L-1，在两个第一红外发射管L-1处于被点亮状态的连续时间段内，控制模块101分时读取两个第一红外发射管L-1所对应的红外接收管R-N、U-N。 

若采用一个红外发射管对应多个红外接收管的方式，如一个红外发射管对应5个红外接收管，控制模块101对红外发射管和红外接收管扫描时序如图4所示，控制模块101同时点亮第一、第二红外发射模块102、103上的两个第二十五红外发管L-25, 在两个第二十五红外发射管L-25处于被点亮状态的连续时间段内，分时读取两个第二十五红外发射管L-25分别所对应的红外接收管R-23、R-24、R-25、R-26、R-27以及U-23、U-24、U-25、U-26、U-27。 

控制模块101在触摸屏上预先定义水平参考方向和垂直参考方向，控制模块101根据水平参考方向和垂直参考方向定义水平对比角度值和垂直对比角度值。水平对比角度值为水平安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与水平参考方向的夹角，垂直对比角度值为垂直安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与垂直参考方向的夹角。对于采用一个红外发射管对应一个红外接收管的方式，所述水平对比角度值和垂直对比角度值分别只有一个；对于采用一个红外发射管对应多个红外接收管的方式，所述水平对比角度值和垂直对比角度值就具有多个，如图2所示，定义水平向左的方向为水平参考方向，垂直向上的方向为垂直参考方向，一个红外发射管对应5个红外接收管， 控制模块101根据水平参考方向和垂直参考方向定义A1、A2、A3、A4、A5为水平对比角度值和B1、B2、B3、B4、B5为垂直对比角度值，其中A1、A2、A3、A4、A5分别为水平安装在触摸屏上的对应5个红外接收管的任一红外发射管与其对应的5个红外接收管之间的连线与水平参考方向的夹角，B1、B2、B3、B4、B5分别为垂直安装在触摸屏上的对应5个红外接收管的任一红外发射管与其对应的5个红外接收管之间的连线与垂直参考方向的夹角。此处所述对应红外接收管最多的任一红外发射管是指除去安装在边框两端、位于边框边角处的多个红外发射管的其他任意一个红外发射管，所述被除去的多个红外发射管由于安装在边框边角处，其所对应的红外接收管的个数是少于安装在边框中部位置的红外接收管的。 

控制模块101分析红外接收管的各个输出值，识别触摸点并计算获取触摸点的坐标具体是： 

控制模块101将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，检测获取红外发射管和对应的红外接收管之间的连线形成有遮挡点，通过遮挡点的各个连线与水平参考方向或者垂直参考方向的夹角得到遮挡点的夹角，判断所述遮挡点的夹角是否包括了所有水平对比角度值和垂直对比角度值，若是则判断该遮挡点为触摸点，否则判断该遮挡点不是触摸点；若该遮挡点为触摸点，则根据遮挡点的夹角、遮挡点的夹角所对应的红外发射管的编号计算获取触摸点的坐标。如图5所示，被遮挡的连线间形成遮挡点M，控制模块101检测通过遮挡点M的各个被遮挡的连线的夹角：a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3、b4、b5，其中通过遮挡点M的水平方向的连线夹角分别为a1、a2、a3、a4、a5，通过遮挡点M的垂直方向的连线的夹角分别为b1、b2、b3、b4、b5；若遮挡点M为触摸点，则除了垂直相对的红外发射管和红外接收管之间的连线被遮挡外，倾斜相对的红外发射管和红外接收管之间的连线也会被遮挡，因此当a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3、b4、b5的值包括了所有水平对比角度值和垂直对比角度值, 即A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5，则判断该遮挡点M为触摸点，根据遮挡点M的各个被遮挡的连线的夹角、通过遮挡点M的连线所对应的红外发射管的编号计算确定遮挡点M的坐标，即为触摸点坐标。对于采用一个红外发射管对应一个红外接收管的方式，由于其水平对比角度值和垂直对比角度值分别只有一个，因此当检测出有遮挡点后，控制模块101只能根据一个水平对比角度值和一个垂直对比角度值识别触摸点，因此能够识别出单个触摸点。对于采用一个红外发射管对应多个红外接收管的方式，由于水平对比角度值和垂直对比角度值分别具有多个，形成遮挡点的各个夹角对应的红外发射管、红外接收管都是不一样的，因此此种方式可以同时识别多个触摸点。

Claims (8)

1.一种红外触摸定位装置，包括安装在触摸屏四个边框上至少两组的相互对应设置的红外发射模块和红外接收模块、用于控制红外发射模块和红外接收模块的控制模块，红外发射模块和红外接收模块中分别设置有红外发射管和红外接收管，其特征在于，所述控制模块通过一根发射模块总线控制所有红外发射模块，所述发射模块总线同时控制各个红外发射模块上的一个红外发射管，控制模块还通过一根接收模块总线控制所有红外接收模块，所述接收模块总线分时控制被发射模块总线同时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管所对应的红外接收管；

所述被发射模块总线同时控制的位于不同红外发射模块上的各个红外发射管具有相同的编号，具有相同编号的红外发射管所对应的红外接收管具有不同的编号；

具有相同编号的红外发射管同时被发射模块总线同时点亮，在具有相同编号的红外发射管被点亮的连续时间段内，控制模块通过接收模块总线分时读取被点亮红外发射管所对应的红外接收管。

2.根据权利要求1所述的红外触摸定位装置，其特征在于，红外发射模块中的一个红外发射管对应红外接收模块中的一个红外接收管。

3.根据权利要求1所述的红外触摸定位装置，其特征在于，红外发射模块中的一个红外发射管对应红外接收模块中的多个红外接收管。

4.一种红外触摸定位方法，应用权利要求1所述的红外触摸定位装置，其特征在于，所述方法包括：

（1）控制模块对红外发射模块上的红外发射管和红外接收模块上的红外接收管进行初始化，记录红外接收管的初始值；

（2）控制模块控制发射模块总线同时点亮位于各个红外发射模块上编号相同的红外发射管；

（3）在红外发射管处于被点亮状态的连续时间段内，控制模块通过接收模块总线读取被点亮红外发射管所对应的红外接收管的输出值；

（4）根据步骤（2）和（3），控制模块依次点亮各编号的红外发射管依次获取对应红外接收管的输出值，完成一个扫描周期；

（5）控制模块将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，识别触摸点并计算获取触摸点的坐标；

步骤（5）的具体步骤为：

所述控制模块将红外接收管的各个输出值与红外接收管的初始值进行比较，检测获取红外发射管和对应的红外接收管之间的连线形成有遮挡点，通过遮挡点的各个连线与水平参考方向或者垂直参考方向的夹角得到遮挡点的夹角，判断所述遮挡点的夹角是否包括了所有水平对比角度值和垂直对比角度值，若是则判断该遮挡点为触摸点，否则判断该遮挡点不是触摸点；

若该遮挡点为触摸点，则根据遮挡点的夹角、遮挡点的夹角所对应的红外发射管的编号计算获取触摸点的坐标。

5.根据权利要求4所述的红外触摸定位方法，其特征在于，所述红外发射模块上的一个红外发射管对应红外接收模块上的一个红外接收管。

6.根据权利要求4所述的红外触摸定位方法，其特征在于，所述红外发射模块上的一个红外发射管对应红外接收模块上的多个红外接收管。

7.根据权利要求4所述的红外触摸定位方法，其特征在于，所述方法还包括控制模块在触摸屏上预先定义水平参考方向和垂直参考方向，根据所述水平参考方向和垂直参考方向定义水平对比角度值和垂直对比角度值。

8.根据权利要求7所述的红外触摸定位方法，其特征在于，所述水平对比角度值为水平安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与水平参考方向的夹角，所述垂直对比角度值为垂直安装在触摸屏上、对应红外接收管最多的任一红外发射管与其对应的红外接收管之间的连线与垂直参考方向的夹角。