CN102541381B - 低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法 - Google Patents

低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，所述低端单片机设备包括主控单片机模块(MCU)、自检式容性感测模块和电容式触摸板，所述主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后主控单片机对原始数据进行触摸位置的计算，得到触摸点的原始坐标，然后通过优化计算处理，得到高优化程序的坐标位置；本发明还提供一种使用上述处理方法的电容式触摸控制装置，以及，使用上述电容式触摸控制装置的遥控器。该方法将低端单片机的电子设备结合电容式触摸板，充分利用低端单片机的计算处理能力，改善数据处理效率，从而在低端单片机上实现电容式触摸板的高分辨率输出的效果。

Description

低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法
技术领域
本发明涉及一种触摸板的数据处理方法，具体来说涉及一种低端单片机设备上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法。
背景技术
电容式触摸板的工作原理：电容感应板为一个小块面积的电极(电极板可以是方形，三角形，圆形等)，而此电极与电容感测模块的电容感应通道用导线相连，这样，这小块面积的电极在导电体内形成一个低压电场；当触摸或靠近电容感应板时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，于是电容感应板(电极)与电容感测模块的电容感应通道间就有电流的流动，电容感测模块根据电流的变化便转换出相应感应电容值；而整个触摸板是多个小感应板并按照一定规律的排列组成，因此根据各个小板(各个电容感应通道)的电容值和排列规律便能准确计算出触摸的位置。
触摸板及感应电极可由PCB和电路布线做成，一般感应电极布线在最上层，另加上一层非导电保护层。相比普通的电阻式触摸板来说，由于电容式触摸板反应速度快，且能够支持多点触碰等技术，因此越来越受到使用者的青睐，使用领域也越来越广泛。
而要在一个电子设备中使用电容式触摸板，一般设计均需配合使用较高级别的单片机如16位或32位才能使电容式触摸板发挥良好的性能和表现效果。这些高端单片机可以是ARM系列或MIPS系芯片等等。而此类单片机芯片的价格一般都较为昂贵，且其功耗也较高，不仅增加了制造成本，而且也随之要求配备高性能的配套电源供应模块，因此目前能够使用电容式触摸板的电子设备仅仅局限于一些大厂家的高端应用设备上。因此，不太适合超低功耗(几十微安(uA)级甚至几微安级以下的电流消耗)的嵌入式设备上使用电容式触摸板，例如：遥控器。而随之电子设备的多元化发展，越来越多的低端设备也希望发展出多元化的应用方案，因此利用系级数8位单片机作为设计主控器件设备成为其结合电容式触摸板的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低端单片机设备上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，该方法将低端单片机的电子设备结合电容式触摸板，充分利用低端单片机的计算处理能力，改善数据处理效率，从而在低端单片机上实现电容式触摸板的高分辨率输出。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种低端单片机设备上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，所述低端单片机设备包括主控单片机模块(MCU)、自检式容性感测模块和电容式触摸板，所述主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后主控单片机对原始数据进行触摸位置的计算，得到触摸点的原始坐标数据，经过优化计算处理，得到坐标位置；其中，所述主控单片机模块对原始坐标数据的优化计算处理过程如下：
(a)、预处理：采用改进的卡尔曼滤波器对采集的原始坐标数据进行滤波；
(b)、平滑处理：对步骤(a)滤波后的坐标数据采用连续中点值算法进行处理；
(c)、滤波处理：对步骤(b)处理后的坐标数据进行数字低通滤波器处理。
所述步骤(a)的计算公式为：当n≥2时，
Ya’(n)＝2Ya(n-1)-Ya(n-2)……(A)
Ya(n)＝Ya’(n)+Kg*(X(n)-Ya’(n))……(B)
当n＝1或n＝0时，Ya(n)＝Ya’(n)＝X(n)；
X(n)是当前时刻n主控单片机模块从自检式容性感测模块上取得的原始数据所计算的原始坐标值，Ya’(n)是系统当前时刻n坐标的预测值，Ya(n)是系统当前时刻n坐标的最优化值，即步骤(a)的输出值，Ya(n-1)，Ya(n-2)是系统的上一时刻和前一时刻的最优化值；Kg为卡尔曼增益。
所述步骤(b)的计算公式为：
当n＞1时，Yb(n)＝(Ya(n-2)+Ya(n))/2；
当n＝1或n＝0时，Yb(n)＝Ya(n)；
Ya(n-2)、Ya(n-1)和Ya(n)是步骤(a)的输出值，将作为步骤(b)的输入值，Yb(n)为步骤(b)的输出值。
所述步骤(c)的计算公式为：
当n≥1时，Yc(n)＝αYb(n)+(1-α)Yc(n-1)
当n＝0时，Yc(n)＝Yb(n)
式中，Yb(n)为步骤(b)的输出值，将作为步骤(c)的输入值，Yc(n)是步骤(c)的输出；α为滤波平滑系数。
所述自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集原始数据的周期是：电容式触摸板的感应通道数X2毫秒；所述主控单片机模块从自检式容性感测模块采集原始数据的周期是：20毫秒。
所述步骤(a)中卡尔曼增益取值为0.5625。
所述步骤(c)中滤波平滑系数取值为0.375。
本发明还提供一种使用上述处理方法的电容式触摸控制装置，该装置包括八位的主控单片机模块、自检式容性感测模块、电容式触摸板和数据发送模块；所述八位主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后对初始数据进行触摸位置的计算和处理，得到触摸点的坐标；最后通过数据发送模块将坐标对应的信息发送出去。
本发明提供一种使用上述触摸控制装置的遥控器，该遥控器包括八位的主控单片机模块、自检式容性感测模块、电容式触摸板、数据发送模块和键盘扫描模块；所述八位主控单片机模块首先等待自检式容性感测模或键盘扫描模块的中断请求；当接收到自检式容性感测模块的中断信号后，则开始控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后对初始数据进行触摸位置的计算，得到触摸点的原始坐标数据，原始坐标数据经过优化计算处理后，得到最优化的坐标位置；最后通过数据发送模块将坐标对应的信息发送出去；中断请求处理完毕后，所述八位主控单片机模块再回到等待中断请求的状态。
本发明对比现有技术，有如下优点：
1、本方法将采用低端单片机的电子设备结合电容式触摸板，充分利用低端单片机的计算处理能力，改善数据处理效率，从而在低端单片机上实现电容式触摸板的高性能和高分辨率输出效果；
2、本发明采用改进的卡尔曼滤波器对原始坐标数据进行处理，利用对上一笔记录的坐标数据和现测量得到的坐标数据进行运算，得出一个最佳值以作为后期处理的初值。改进的卡尔曼滤波器比原本在高性能单片机上使用的原始的卡尔曼滤波算法更加简单，因此能够适用于低位单片机平台中使用，并能轻易地应用在一些低成本或低规格的设计平台上，同时达到良好的滤波效果；
附图说明
图1是本发明的电容式触摸控制装置的遥控器的内部模块示意图；
图2是本发明所用的电容式触摸板的部分结构示意图；
图3是在图2所示的电容式触摸板上直接画Z字并通过该触摸板的自检式容性感测模块得到的触摸原始数据所计算的原始坐标显示效果图；
图4是本方法的数据处理过程中采用改进后的Kalman滤波器对原始坐标数据处理后的显示效果图；
图5(a)是使用中点值算法前很慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图5(b)是使用中点值算法后很慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图5(c)是使用中点值算法前慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图5(d)是使用中点值算法后慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图6(a)是使用数字低通滤波器前很慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图6(b)是使用数字低通滤波器后很慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图6(c)是使用数字低通滤波器前慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图；
图6(d)是使用数字低通滤波器后慢速用手指在触摸板上画Z字的显示效果图。
图7是自检式容性感测模块的电路图；
图8是主控单片机与物理按键的电路图；
图9是图1所示电容式触摸控制装置的遥控器的外观结构示意图；
图10(a)是17个采样点的原始数据的坐标示意图；
图10(b)是对图10(a)所示的17个采样点进行预处理后的坐标示意图；
图10(c)是对图10(b)所示的17个采样点进行平滑处理后的坐标示意图；
图10(d)是对图10(c)所示的17个采样点进行滤波处理后的坐标示意图。
具体实施方式
图1示出了本发明电容式触摸控制装置的遥控器的内部模块组成，主要包括以下模块部分：八位主控单片机模块，自检式容性感测模块(Sensor IC)、电容式触摸板、RF或IR基频带的数据发送模块和键盘扫描模块。八位主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上检测得到的原始数据，然后对原始数据进行触摸位置的计算和优化计算处理，得到触摸点的坐标；最后通过数据发送模块将坐标对应的信息发送出去。各个模块的工作流程如下：
(1)、主控单片机模块复位并自我初始化后；
(2)、主控单片机模块通过复位输入控制接口将复位控制信号发送给自检式容性感测模块，此输入控制接口为低电平触发；复位要求除了可以通过此输入控制接口达成，另外还可以通过软件指令达成(软件指令是指主控单片机通过I2C通信口向容性感测模块发出的硬件复位指令)
(3)、当自检式容性感测模块硬件复位后，主控单片机模块通过I2C接口发送功能初始化指令到自检式容性感测模块，对容性感测模块进行初始化和工作状态设定，然后主控单片机模块进入睡眠模式，等待自检式容性感测模或键盘扫描模块的中断请求；
(4)、当电容感测IC在触摸板被触摸时通过中断输出接口输出一个2us的低电平脉冲中断信号到主控单片机模块，主控单片机收到中断信号后，开始对自检式容性感测模块采集原始数据，接下来对原始数据采用所述的处理方法进行计算后通过所述数据发送模块将计算结果发送出去。
自检式容性感测试模块自动地从电容式触摸板上采集的数据，即从电容式触摸板上周期性地采集数据，周期为：感应通道数X2毫秒，只要容性感测模块处于工作状态，而无论主控单片机有无对容性感测试模块进行数据索取，自检式容性感测试模块都以该固定的周期进行数据更新；主控单片机则以20毫秒为周期对容性感测模块索取数据，这些数据既为系统从电容式触摸板上采集到的原始数据。
由于自检式容性感测模与键盘扫描模块为分别独立的中断源，所以无论当自检式容性感测模或键盘扫描模块有中断时，MCU都能独立地处理相关中断请求并响应相应的子程序，当处理中断的事件退出后，MCU自动回到睡眠模式；当然，由于这是一个单任务的系统，MCU不能同时响应容性感测模与键盘扫描模块的中断请求，这里MCU只能响应先到的中断请求，要退出了当前的中断子程序(MCU又重新回到睡眠模式时)才能响应其它或新的中断。主控单片机与物理按键的电路图如图8所示，图中标号1所示位置为通信接口，标号2所示位置为主控单片机，该遥控装置的外观示意图如图9所示。
数据发送模块为共用模块，也就是无论是容性感测模块或是键盘扫描模块，当向外发送信息时都用了同样的数据发送模块。
其中，8位主控单片机模块控制着感测芯片的一切运作，包括初始化，检测容性输入通道数据的变化，数据输入后的各级运算(包括本发明主体算法)及处理和数据传送，及其它管理功能如功耗管理及中断管理等等。
感测芯片(Sensor IC)是一个多通道的电容式感应模块，如图7所示，图中标号3所示位置为该自检式容性感测模块的主IC，它集成I2C接口和SPI通信接口(I2C通信接口的位置见图中标号5所示)，方便MCU读取每个电容感应通道上的电容值；Sensor IC上每个通道应与触摸板(触摸板位置见图中标号4所示)上的小触摸块相连，以检测变化的电容量，多个小触摸块通过一定的方式排列成一个正交的触摸板，如图2的电容感测面板的结构示意图所示。为了保证触摸板平滑性和线性性，透过适当基材的选取，可选用了FR4板材作PCB材质，当然也可采用其他材质。
本实施例中采用的感测芯片：LDS6100是一系列芯片的名称，其设计生产商为IDT，Integrated Device Technology，本设计使用了该系列中的LDS6107作设计检测主器件，如单纯采用此器件并不能达到高级别的设计和应用效果，将本发明三个算法应用在LDS6107 Touch Pad设计时，会得到优良的输出改善，达到与高阶设计方案同等效果。
本发明所使用的电容式触摸板感测矩阵的设计采用现有技术，如IDT的技术。基于此样式的触摸面板，结合插值(interpolation)运算方法，便能计算出触发发生的位置坐标，也就是得到触摸位置的原始坐标数据，如图2所示，图中每个小三角形就是一个小触摸块，C0，C1，C2...是各个不同的通道，横向的通道有C8，C7，C9，C10，C11，C12六个，每个通道横着的五个小触摸块连在一起；纵向通道有C4，C3，C2，C1，C0五个，每个通道竖着的六个小触摸块连在一起。
如图2所示，电容触摸板上有11个感测通道，每个通道对应一个容式感测芯片(LDS6107)的输入接口(即感测通道)，该电容触摸板以11个输入口为基础设计，基于以上LDS6107芯片规格做成5x 6输入矩阵样式，由于每两个相邻输入通道有高达200像素点，利用本发明的算法，便得出高达((5-1)x200)x((6-1)x200)＝800x 1000分辨率的输出效果了。鉴于IDT对相邻输入通道只使用x16像素点，而本发明则能利用输入通道端提供的0.025pF每步(per step)的电容值检测能力，结合插值法和三个算法处理便能够设定x200之高的分辨率。此为本发明的主要特点之
由于电容触摸板并不是完全理想的，它会受到外界环境的影响而使Sensor IC得到的电容量有偏差甚至错误，导致计算出不准确的坐标值，如图3所示仅由Sensor IC感应到的触摸点的位置显示出来的图案效果。这是在触摸板上画Z字得出的位置点的报告图，可以看出，触摸系统输出效果差，且随着手指的移动，输出点不能同时跟进输出对应点的值，触摸板对所触摸点的直接测量值也往往不够精确，如对同一个触摸点多次测量的结果不能指示相同的点，需要平均值来指示，这样就不能保证触摸系统的实时性，针对系统所需要的实时性，并且能很好地避免随机干扰产生的不确定性和不合理的输出状态。因此需要引入适当的处理过程对Sensor IC感测到的原始数据进行处理，以形成较好的显示效果。本方法电容式触摸控制装置内的主控单片机模块对原始坐标数据优化计算处理的过程如下：
(a)、预处理过程：采用对原始的卡尔曼(Kalman)滤波器进行改进后再运用于系统的MCU的数据处理过程中。
Kalman滤波器是一个最优化递归处理算法(Optimal recursive data processingalgorithm)；它是利用上一时刻最优化值对当前时刻的估计值以及当前状态的测试量值来预测出当前时刻的最优化的值，且不需要对之前状态很多数据的记录、处理、分析，不但简化系统的复杂性，还保证系统的实时性。
Kalman滤波器的核心是对系统的预测和更新，在预测阶段，滤波器使用上一状态最优化值，做出对当前状态的估计。在更新阶段，滤波器利用对当前状态的测量值优化在预测阶段获得的预测值，以获得一个更精确的新的最优化值：
预测阶段：
基于系统的上一状态而预测出现在状态：
X(k|k-1)＝AX(k-1|k-1)+BU(k)……(1)
式(1)中，X(k|k-1)是利用上一状态预测的结果，X(k-1|k-1)是上一状态最优的结果，U(k)为现在状态的控制量；
对应于X(k|k-1)的协方差，这里用P表示：
P(k|k-1)＝AP(k-1|k-1)A’+Q……(2)
式(2)中，P(k|k-1)是X(k|k-1)对应的协方差，P(k-1|k-1)是X(k-1|k-1)对应的协方差，A’表示A的转置矩阵，Q是系统过程的协方差；
更新阶段：
结合预测值和测量值，可以得到现在状态(k)的最优化估算值X(k|k)：
X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-H X(k|k-1))……(3)
其中Kg为卡尔曼增益(Kalman Gain)：
Kg(k)＝P(k|k-1)H’/(H P(k|k-1)H’+R)……(4)
现在已经得到了k状态下最优的估算值X(k|k)。但是为了要另卡尔曼滤波器不断的运行下去直到系统过程结束，还要更新k状态下X(k|k)的协方差：
P(k|k)＝(I-Kg(k)H)P(k|k-1)……(5)
其中I为1的矩阵，对于单模型单测量，I＝1。当系统进入k+1状态时，P(k|k)就是式子(2)的P(k-1|k-1)。这样，算法就可以自回归的运算下去了。
到目前为止，已经介绍完Kalman滤波器的5个公式。但是对于8位单片机、主频12MH的速度而言，要完整地按照这5个式子实现算法，实在需要太多的运行指令和花费太多的时间，如果要在8位MCU的系统中实现上述算法，基于本案设计是不切实际的，因此，为了能实现在Kalman滤波器算法在8位MCU系统中的应用，需将Kalman的5个公式进行简化。
由于本触摸板系统输出是一串坐标点，且这些点在短时间内应该具有一定的连续性和可预测性，而突然的串扰和点的跳动应该被视为干扰，所以将对系统的预测只用一个线性方程实现，请看式(6)：
当n＞1时，Ya(n)＝2Ya(n-1)-Ya(n-2)……(6)
当n＝1或n＝0时，Ya(n)＝Ya’(n)+Kg*(X(n)-Ya’(n))……(7)
X(n)是当前时刻n主控单片机模块从自检式容性感测模块上取得的原始数据所计算的原始坐标值，Ya’(n)是系统当前时刻n的预测坐标值，Ya(n)是系统当前时刻n坐标的最优化值，即步骤(a)的输出值，Ya(n-1)，Ya(n-2)是系统的上一时刻和前一时刻的最优化值，也就是说，n时刻的预测值是由n-1和n-2时刻的最优化结果来决定的；Kg为卡尔曼增益；
卡尔曼增益Kg是一个随系统实时变化的系数，为了简化Kalman滤波算法，Kg取一个固定的值，那么当前时刻下的最优化值由就可以由式(3)演化为式(7)；
因为已固定了Kalman Gain的值，所以原Kalman算法中的式(2)，式(4)和式(5)已不再需要，Kg的大小决定了系统是对预测值信任度高还是对测量值的信任度高。
式(6)和式(7)就是改进的Kalman滤波器在本方法中的应用(改进的Kalman滤波器以下简称mK filter)。
设Kg是一检测系统下的调节参数，原Kalman filter下要花费大量资源来演算此值，但于mK filter中，Kg经过实地调试选取了一个适当固定值，以表达对系统的信赖程度，Kg是一个大于0小于1的小数，高Kg值代表系统结果可信性高，反则系统可信性低，本实施例中的Kg取值为0.5625。
使用修改Kalman滤波器后，系统输出效果得到一定的改善，且输出点的跟进变得较为合理，如图4所示是采用改进后的Kalman滤波器对原始坐标数据处理后的显示效果图。
由于原本的Kalman滤波器需要使用5条理论公式运作，才能提供出预测和递归调整结果而得出最佳值，此亦成为于低成本系统无法应用的障碍，本发明改进的滤波器则对原Kalman滤波器进行了适当的修改，对公式进行了调整和预设定，使其从5条算法变成为2条算法，并使其除去大量浮点运算。
然而，利用改进后的Kalman滤波器进行滤波后的效果并不能令触摸板的操作理想化，它不能解决掉输出点平均连续化和锯齿效应的问题，这里就需要引入对输出平滑处理的应用了；
(b)平滑处理：采用连续中点值算法对步骤(a)处理后的数据进行平滑处理：
中值滤波和移动平均法在数据采集系统中是常用的算法了，但是它们共同的特点是需要的数据量较大并且有一定的延迟，因此不能直接运用于本方案中，因此，本方法引入了连续中点值算法。
利用连续中点值算法可平滑突变和不可预测的输出点，使用连续的采样输出趋向于合理和平滑，而且不需要占用较多的单片机资源和在一定程序上保证了系统输出的实时性。计算过程如下：
当n＞1时，Yb(n)＝(Ya(n-2)+Ya(n))/2；
当n＝1或n＝0时，Yb(n)＝Ya(n)；
Ya(n-2)、Ya(n-1)和Ya(n)是步骤(a)的输出值，作为步骤(b)的输入值，Yb(n)为步骤(b)的输出值；
以下是连续中点值算法在触摸系统中应用前后的对比：
如图5(a)和图5(b)所示是使用中点值算法前后很慢速用手指在触摸板上画Z字的对比：图5(a)中可以看出，使用中点值算法前，输出点不连续和重复点多，导致所有输出点连线后出现类似锯齿波的现象。
图5(b)中可以看出，使用中点值算法后，输出点连续性大大改善，输出点连线基本解决类似锯齿波的现象且较为平滑。
如图5(c)和图5(d)所示是使用中点值算法前后慢速用手指在触摸板上画Z字的对比：
图5(c)中可以看出，使用中点值算法前，输出点不连续和重复点多，导致所有输出点连线后出现类似锯齿波的现象。
图5(d)中可以看出，使用中点值算法后，输出点连续性大大改善且点分布较为平均，输出点连线基本解决类似锯齿波的现象且较为平滑。
由于触摸板的触摸点输出是接近连续且是较慢变化的，那些高频的干扰(突变的现象还存在，使得很慢速的效果仍然不完全平滑)还没完全滤掉，因而还需要下一步的数字低通滤波器处理过程。
(c)滤波处理过程：
数字低通滤波器
触摸板的触摸点输出是接近连续和较缓慢变化的，所以对于高频的震荡和突变输出可视为干扰，数字低通滤波器是用软件算法来模拟硬件低通滤波的功能以滤除掉缓慢变化信号的干扰。
一阶RC低通滤波器的微分方程为
u i = iR + u o = RC du o dt + u 0 = τ du dt + u o
式中τ＝RC是电路的时间常数。用X替代ui，Y替代uo，将微分方程转换成差分方程，得
X ( n ) = τ Y ( n ) - Y ( n - 1 ) Δt + Y ( n )
整理后得
Y ( n ) = Δt τ + Δt X ( n ) + τ τ + Δt Y ( n - 1 )
式中Δt：采样周期；X(n)：本次采样值；Y(n)和Y(n-1)：本次和上次的滤波器输出值。取α＝Δt/(τ+Δt)，则上式可改写成
当n≥1时，Yc(n)＝αYb(n)+(1-α)Yc(n-1)
当n＝0时，Yc(n)＝Yb(n)
式中，Yb(n)为步骤(b)的输出值，作为步骤(c)的输入值，Yc(n)是步骤(c)的输出；α为滤波平滑系数。
这样，低通滤波器的算法就很容易在一个8位的单片机上实现了。
以下是数字低通滤波器在触摸系统中应用前后的对比：
如图6(a)和图6(b)所示是使用数字低通滤波器前后很慢速用手指在触摸板上画Z字的对比：
图6(a)中可以看出，使用数字低通滤波器前，效果仍有少许振动和跳动。
图6(b)中可以看出，使用数字低通滤波器后，振动和跳动明显减少。
如图6(c)和图6(c)所示是使用数字低通滤波器前后慢速用手指在触摸板上画Z字的对比：
图6(c)中可以看出，使用数字低通滤波器前，效果仍有少许跳动。
图6(d)中可以看出，使用数字低通滤波器后，基本上没跳动的现象，且效果平滑。
如下表1示出了采用上述计算过程的17个采样坐标点的计算数据：
表1
上述17个采样点的坐标示意图如图10(a)所示，对这17个采样点分别经过本方法的三个步骤进行计算处理，各个计算处理得到的坐标结果见图10(b)、图10(c)、图10(d)所示，可以从图中看出，图10(a)所示的原始坐标非常不平滑，经过本方法的三步骤处理之后，图10(d)所示的坐标已经变得比较平滑了。
至此，发挥出改进的卡尔曼滤波器等三大算法的作用，于LDS6107自检式容性感测设计下，配合简单8bit单片机DC6688-12MHz，得到了一个可以使用于实际产品上的经济且相当于高中位档次的遥控器设计方案。其输出表现从原来IDT公告的192x96pixels扩展至大于1000x800pixels的高解像级数，已几乎同高档次产品相近。
本具体实施方式提供的是电容式触摸控制装置的遥控器的具体实施例，当然，使用本发明的方法也可制作不包括物理按键和键盘扫描模块的遥控控制装置，从而实现直接触摸控制的方案，例如鼠标遥控器或滑动控制开关。因此，本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，其特征在于：所述低端单片机设备包括主控单片机模块、自检式容性感测模块和电容式触摸板，所述主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后主控单片机对原始数据进行触摸位置的计算，得到触摸点的原始坐标数据，经过优化计算处理，得到坐标位置；其中，所述主控单片机模块对原始坐标数据的进行触摸位置的优化计算处理过程如下：
(a)、预处理：采用改进的卡尔曼滤波器对采集的原始坐标数据进行滤波；
(b)、平滑处理：对步骤(a)滤波后的坐标数据采用连续中点值算法进行处理；
(c)、滤波处理：对步骤(b)处理后的坐标数据进行数字低通滤波器处理；
所述步骤(a)的计算公式为：当n≧2时，
Ya’(n)＝2Ya(n-1)-Ya(n-2)；
Ya(n)＝Ya’(n)+Kg*(X(n)-Ya’(n))；
当n＝1或n＝0时，Ya(n)＝Ya’(n)＝X(n)；
X(n)是当前时刻n主控单片机模块从自检式容性感测模块上取得的原始数据所计算的原始坐标值，Ya’(n)是系统当前时刻n坐标的预测值，Ya(n)是系统当前时刻n坐标的最优化值，即步骤(a)的输出值，Ya(n-1)，Ya(n-2)分别是系统的时刻n-1和时刻n-2的最优化值；Kg为卡尔曼增益；
所述步骤(b)的计算公式为：
当n>1时，Yb(n)＝(Ya(n-2)+Ya(n))/2；
当n＝1或n＝0时，Yb(n)＝Ya(n)；
Ya(n-2)、Ya(n-1)和Ya(n)是步骤(a)的输出值，作为步骤(b)的输入值，Yb(n)为步骤(b)的输出值；
所述步骤(c)的计算公式为：
当n≧1时，Yc(n)＝αYb(n)+(1-α)Yc(n-1)；
当n＝0时，Yc(n)＝Yb(n)；
式中，Yb(n)为步骤(b)的输出值，作为步骤(c)的输入值，Yc(n)是步骤(c)的输出；α为滤波平滑系数。
2.根据权利要求1所述的低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，其特征在于：所述自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集原始数据的周期是：电容式触摸板的感应通道数×2毫秒；所述主控单片机模块从自检式容性感测模块采集原始数据的周期是：20毫秒。
3.根据权利要求1或2所述的低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，其特征在于：所述步骤(a)中卡尔曼增益取值为0.5625。
4.根据权利要求1或2所述的低端单片机上实现电容式触摸板高分辨率输出的处理方法，其特征在于：所述步骤(c)中滤波平滑系数取值为0.375。
5.一种使用权利要求1所述处理方法的电容式触摸控制装置，其特征在于：包括八位的主控单片机模块、自检式容性感测模块、电容式触摸板和数据发送模块；所述八位主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后对初始数据进行触摸位置的计算和处理，得到触摸点的坐标；最后通过数据发送模块将坐标对应的信息发送出去。
6.一种包含权利要求5所述电容式触摸控制装置的遥控器，其特征在于：还包括键盘扫描模块；所述八位主控单片机模块首先等待自检式容性感测模块或键盘扫描模块的中断请求；当接收到自检式容性感测模块的中断信号后，则开始控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式触摸板上采集得到的原始数据，然后对初始数据进行触摸位置的计算，得到触摸点的坐标，最后通过数据发送模块将坐标对应的信息发送出去；中断请求处理完毕后，所述八位主控单片机模块再回到等待中断请求的状态。
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