CN102902391B - 一种单触点感应定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单触点感应定位方法及装置。本发明的单触点感应定位方法应用于单层无跳线ITO触摸屏等触摸识别装置。单触点感应定位方法包括：在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置。本发明的单触点感应定位方法及装置适用于单层无跳线ITO触摸屏等触摸识别装置，精度高，抗干扰性强、功耗低。

Description

一种单触点感应定位方法及装置

技术领域

本发明涉及触摸定位技术，尤其涉及一种单触点感应定位方法及装置。

背景技术

目前的触摸感应应用中，单点检测一般采用双层自电容屏结构，例如,Cypress公司的CSD(CapSenseDelta-Sigma)、CSA(CapSenseApproximating)、CSR(CapSenseRelaxationOscillator)，Atmel公司的Qtouch技术等，这些技术具有成熟、可靠的优点，但是，这些技术都只应用于双层自电容屏，不适用于单层无跳线ITO触摸屏，并且这些技术中由于采用ADC(Analog-to-DigitalConverter，模拟/数字转换器)，导致功耗普遍偏高。目前还没有较好的针对单层无跳线ITO触摸屏的单触点感应定位技术的解决方案，针对单层无跳线ITO触摸屏的单触点感应定位技术的解决方案是当前触摸定位技术领域一个重要的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单触点感应定位方法及装置，适用于单层无跳线ITO触摸屏，抗干扰性强、功耗低。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种单触点感应定位方法，该方法包括：

在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；

在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；

根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置具体为：

计算触摸识别装置被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及触摸识别装置被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值；

计算各行的时间差值之和及各列的时间差值之和；

从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的行数为所述触点的横坐标，时间差值之和最大的列的列数为所述触点的纵坐标。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号具体为：

在触摸识别装置的输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述脉冲激励信号为方波脉冲激励信号、三角波脉冲激励信号、锯齿波脉冲激励信号或正弦波脉冲激励信号。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种单触点感应定位装置，该装置包括：

脉冲信号加载模块，用于在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；

时延检测模块，用于在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；

处理模块，用于根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述处理模块包括：

第一计算单元，用于计算触摸识别装置被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及触摸识别装置被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值；

第二计算单元，用于计算各行的时间差值之和及各列的时间差值之和；

触点位置判定单元，用于从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的行数为所述触点的横坐标，时间差值之和最大的列的列数为所述触点的纵坐标。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述脉冲信号加载模块包括：

第一加载单元，用于在触摸识别装置的输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述脉冲激励信号为方波脉冲激励信号、三角波脉冲激励信号、锯齿波脉冲激励信号或正弦波脉冲激励信号。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述触摸识别装置为单层ITO触摸屏。

本发明的单触点感应定位方法及装置适用于单层无跳线ITO触摸屏等触摸识别装置，采用时差法单触点定位技术SPLDC，精度高，分辨率大于1ps，且与传统触摸检测中应用的ADC相比,本发明采用△TDC检测相对坐标的时间变化量，具有自动校准的功能，不受外界环境及噪声的影响，抗干扰性强；以及与传统触摸检测中应用的ADC相比，具有功耗低、面积小的优点。

附图说明

图1A为单层无跳线ITO触摸屏的一种等效电路中基本组成单元的结构图；

图1B为以图1A所示基本组成单元为基本结构的单层无跳线ITO触摸屏的整体等效电路结构图；

图2为方波脉冲激励信号的波形图；

图3A为全扫描的输入端口示意图；

图3B为全扫描的输出端口示意图；

图4为单层无跳线ITO触摸屏的单触点感应定位处理系统的结构框图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

图5为本发明实施例中单触点感应定位装置的结构图；

图6为图5中处理模块53的一种结构图。

具体实施方式

本发明提出了一种应用于单层无跳线ITO触摸屏等触摸识别装置的单触点感应定位方法，该方法包括：在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；根据行延迟信号和列延迟信号确定触点的位置。

其中,根据行延迟信号和列延迟信号确定触点的位置可以具体为：

计算触摸识别装置被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及触摸识别装置被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值

计算各行的时间差值之和及各列的时间差值之和；

从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的行数为触点的横坐标，时间差值之和最大的列的列数为触点的纵坐标。

以下结合附图和实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实施例中，以单层ITO触摸屏这一具体的触摸识别装置为例，阐述本发明单触点感应定位方法的原理。本领域的技术人员应当理解，本发明的单触点感应定位方法还可以用于其他的触摸识别装置。

图1A为单层无跳线ITO触摸屏的一种等效电路中基本组成单元的结构图，图1B为以图1A所示基本组成单元为基本结构的单层无跳线ITO触摸屏的整体等效电路结构图。如图1A所示，该单层无跳线ITO触摸屏的等效电路的基本组成单元为四边形网络单元。如图1B所示，该单层无跳线ITO触摸屏的等效电路是由四边形网络单元构成的RC网络，其中，XT_0～XT_N和XB_0～XB_N为该RC网络的行输入端，YL_0～YL_N和YR_0～YR_N为该RC网络的行输入端。图1B中，引出端101是指从RC网络中引出的可以用于信号输入或输出的节点。图1B中，四边形网络单元的基本组成要素是电阻102、电容103和地104。

这里需要说明的是,在单层无跳线ITO触摸屏的等效电路为其他多边形(例如三角形、六边形等)网络结构时,本发明的感应定位方法也是适用的,本发明的感应定位方法并不局限于等效电路为四边形网络结构的这一种单层无跳线ITO触摸屏。而且，本发明的感应定位方法适用范围也不仅仅局限于触摸屏，只要是能够等效为图1B所示RC网络的触摸识别装置(例如触摸面板、电子皮肤等)，都可以应用本发明单触点感应定位方法实现单触点定位。

图4为单层无跳线ITO触摸屏的单触点感应定位处理系统的结构框图。图4所示处理系统实现单层无跳线ITO(IndiumTinOxide，锡氧化铟)触摸屏的单触点定位，具体地，在单层无跳线ITO四边形RC网络401上加入一定频率的方波脉冲激励信号，进行全扫描，利用RC的延时特性，将输出端针对脉冲激励信号在有手指触摸(即单层无跳线ITO触摸屏被触摸时，下同)和无手指触摸(即单层无跳线ITO触摸屏未被触摸时，下同)时产生的行延迟信号和列延迟信号，经过前处理系统402(包括时间差值数字转换器和寄存器)的前处理，计算出有手指触摸和无手指触摸时行延迟(行输出端延迟的简称)信号和列延迟(列输出端延迟的简称)信号的时间差值△T，该计算处理过程由时间差值数字转换器△TDC(Delta-Time-toDigitalConverter)完成，然后将该时间差值△T转换成数字信号，存储在寄存器中，再经过后处理系统403(包括处理器)的后处理，将单触点的位置转换成数字信号，从而完成单触点定位。

针对图1B所示网络，采用时差法单触点定位，具体做法如下：

步骤一，根据RC的延时特性，在输入端(指图1B的XT_0～XT_N、XB_0～XB_N、YL_0～YL_N、YR_0～YR_N)施加方波脉冲激励信号，采用全扫描方式，将RC网络所有引出端既做输入端也作为输出端，即输入端与输出端为同一端口,在输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号，检测所有输出端的延迟变化；

其中，方波脉冲激励信号的波形如图2所示，优选地，方波脉冲激励信号的频率可以为200KHz～2MHz。全扫描的输入端口和输出端口的示意图分别如图3A和图3B所示。

当然，除了方波，也可以采用其他波形的脉冲激励信号，例如三角波脉冲激励信号、锯齿波脉冲激励信号或正弦波脉冲激励信号等。

采用全扫描方式，将RC网络所有引出端既做输入端也作为输出端，在输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号，检测所有输出端的延迟变化的具体操作如下：

(a)对XT_0端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N,YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N，XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N\YR_0～YR_1的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(b)对XT_1端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N，XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(c)由此类推，对XT_N端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N，XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(d)同理，对YL_0端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(e)对YL_1端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(f)由此类推，对YL_N端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(g)对XB_0端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(h)对XB_1端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(i)由此类推，对XB_N端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(j)同理，对YR_0端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(k)对YR_1端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

(l)由此类推，对YR_N端施加一定频率的方波脉冲激励信号，进行△TDC检测；

无手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中；

有手指触摸时：行输出端XT_0～XT_N、XB_0～XB_N和列输出端YL_0～YL_N、YR_0～YR_N的延迟，转换成数字信号存储在寄存器中。

检测所得数据如表1～表4所示：

表1无手指触摸时行输出端延迟的数据表

表2无手指触摸时列输出端延迟的数据表

表3有手指触摸时行输出端延迟的数据表

表4有手指触摸时列输出端延迟的数据表

步骤二，计算有手指触摸和无手指触摸时延迟的时间差值，计算公式如下：

行输出端延迟的时间差值(ΔT)＝行输出端延迟(被触摸)【表3】-行输出端延迟(未被触摸)【表1】

列输出端延迟的时间差值(ΔT)＝列输出端延迟(被触摸)【表4】-列输出端延迟(未被触摸)【表2】

时间差值的计算结果如表5和表6所示。

表5行输出端延迟的时间差值数据表

表6列输出端延迟的时间差值数据表

经过图4中前处理系统402的△TDC的处理后所得的行延迟信号和列延迟信号的时间差值(如表5和表6所示)，被转换成数字信号，存储在寄存器中，等待后处理系统403的进一步处理。

步骤三，将存储在寄存器中的行延迟信号的时间差值和列延迟信号的时间差值转换生成的数字信号做进一步运算；

(1)各行各列时间差值ΔT求和，即求每一行的时间差值之和以及每一列的时间差值之和；

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

(2)加权后，分别求行延迟信号的时间差值之和和列延迟信号的时间差值之和的最大值，即从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列；

T_{(X_j)}＝MAX(ΔT_{XB_0}，ΔT_{XB_1}，...ΔT_{XB_N}，ΔT_{XT_0}，ΔT_{XT_1}，...ΔT_{XT_N})

T_{(Y_i)}＝MAX(ΔT_{YR_0}，ΔT_{YR_l}，...ΔT_{YR_N}，ΔT_{YL_0}，ΔT_{YL_1}，...ΔT_{YL_N})

(3)确定触点坐标为(X_{_j}，Y_{_j})，即时间差值之和最大的行的行数为触点的横坐标，时间差值之和最大的列的列数为触点的纵坐标。

本发明的单触点感应定位方法与现有技术相比,具有如下优点:(1)采用时差法单触点定位技术SPLDC，精度高，分辨率大于1ps；(2)采用时差法单触点定位技术SPLDC，与传统触摸检测中应用的ADC相比,ADC主要检测电压和电荷变化，受噪声影响较大，而本发明的单触点感应定位方法采用TDC检测相对坐标的时间变化量，具有自动校准的功能，不受外界环境及噪声的影响，抗干扰性强；(3)采用时差法单触点定位技术SPLDC，与传统触摸检测中应用的ADC相比，功耗低；(4)采用时差法单触点定位技术SPLDC，与传统触摸检测中应用的ADC相比，面积小。

本发明还提出了一种应用于单层无跳线ITO触摸屏的单触点感应定位装置，用以实施上述的单触点感应定位方法。

图5为本发明实施例中单触点感应定位装置的结构图。如图5所示，本实施例中，单触点感应定位装置50可以包括脉冲信号加载模块51、时延检测模块52和处理模块53，其中，脉冲信号加载模块51用于在单层无跳线ITO触摸屏的各输入端施加脉冲激励信号；时延检测模块52用于在各输出端分别检测单层无跳线ITO触摸屏未被未被触摸时各行的行延迟信号和各列的列延迟信号、单层无跳线ITO触摸屏备被触摸时各行的行延迟信号和各列的列延迟信号；处理模块53用于根据行延迟信号和列延迟信号确定触点的位置。其中，输入端与输出端可以为同一端口。

图6为图5中处理模块53的一种结构图。如图6所示，本实施例中，处理模块53可以包括第一计算单元531、第二计算单元532和触点位置判定单元533，其中，第一计算单元531用于计算各行被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及各列被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值；第二计算单元532用于计算各行的时间差值之和及各列的时间差值之和；触点位置判定单元533用于从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的行数为触点的横坐标，时间差值之和最大的列的列数为触点的纵坐标。

其中，脉冲信号加载模块中可以包括第一加载单元，第一加载单元用于在单层无跳线ITO触摸屏的输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号。其中，脉冲激励信号可以为方波脉冲激励信号，方波脉冲激励信号的频率可以为200KHz～2MHz。

本发明的单触点感应定位装置能够实施上述的单触点感应定位方法，与现有技术相比,本发明的单触点感应定位装置具有如下优点:(1)精度高，分辨率大于1ps；(2)与传统触摸检测中应用的ADC相比,ADC主要检测电压和电荷变化，受噪声影响较大，而本发明的单触点感应定位装置采用TDC检测相对坐标的时间变化量，具有自动校准的功能，不受外界环境及噪声的影响，抗干扰性强；(3)与传统触摸检测中应用的ADC相比，功耗低；(4)与传统触摸检测中应用的ADC相比，面积小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单触点感应定位方法，其特征在于，该方法包括：

采用全扫描方式，将RC网络所有引出端既做输入端也作为输出端的情况下，在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；

在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；

根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置；

所述根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置具体为：

计算所述触摸识别装置被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及所述触摸识别装置被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值；

计算每一行的时间差值之和及每一列的时间差值之和；

从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的编号为所述触点的横坐标，时间差值之和最大的列的编号为所述触点的纵坐标。

2.根据权利要求1所述的单触点感应定位方法，其特征在于：

所述在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号具体为：

在触摸识别装置的输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号。

3.根据权利要求1所述的单触点感应定位方法，其特征在于：

所述脉冲激励信号为方波脉冲激励信号、三角波脉冲激励信号、锯齿波脉冲激励信号或正弦波脉冲激励信号。

4.一种单触点感应定位装置，其特征在于，该装置包括：

脉冲信号加载模块，用于采用全扫描方式，将RC网络所有引出端既做输入端也作为输出端的情况下，在触摸识别装置的各输入端施加脉冲激励信号；

时延检测模块，用于在各输出端分别检测触摸识别装置未被触摸时的行延迟信号和列延迟信号、触摸识别装置被触摸时的行延迟信号和列延迟信号；

处理模块，用于根据所述行延迟信号和所述列延迟信号确定触点的位置；

所述处理模块包括：

第一计算单元，用于计算触摸识别装置被触摸时的行延迟信号与未被触摸时的行延迟信号的时间差值、及触摸识别装置被触摸时的列延迟信号与未被触摸时的列延迟信号的时间差值；

第二计算单元，用于计算每一行的时间差值之和及每一列的时间差值之和；

触点位置判定单元，用于从所有行中找出时间差值之和最大的行，从所有列中找出时间差值之和最大的列，时间差值之和最大的行的编号为所述触点的横坐标，时间差值之和最大的列的编号为所述触点的纵坐标。

5.根据权利要求4所述的单触点感应定位装置，其特征在于：

所述脉冲信号加载模块包括：

第一加载单元，用于在触摸识别装置的输入端逐行逐列顺序施加脉冲激励信号。

6.根据权利要求4所述的单触点感应定位装置，其特征在于：

所述脉冲激励信号为方波脉冲激励信号、三角波脉冲激励信号、锯齿波脉冲激励信号或正弦波脉冲激励信号。

7.根据权利要求4所述的单触点感应定位装置，其特征在于：

所述触摸识别装置为单层ITO触摸屏。