CN103019495B

CN103019495B - 一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置

Info

Publication number: CN103019495B
Application number: CN201210576092.9A
Authority: CN
Inventors: 孙国志
Original assignee: SHENZHEN BETTERLIFT ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN BETTERLIFE ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103019495A

Abstract

本发明涉及一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法，包括如下步骤：将从模拟前端接收的数据按所述触摸屏的激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据；将所述每一个第一累加数据分别与预先设定的阈值范围比较，并将超出所述阈值范围的第一累加数据用一指定值代替；将替换后得到的整个数据序列进行滤波；分别将第一设定个数所述第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储；分别将第二设定个数所述第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置，具有以下有益效果：通用性较强、能消除多种噪声、实现相对简单。

Description

一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及触摸屏，更具体地说，涉及一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置。

背景技术

随着信息技术的不断发展进步，20世纪90年代初一种新的人机交互技术——触摸屏技术问世了。该技术的问世使得人机交互更加方便快捷不再局限于键盘、鼠标，使用者仅仅需要触碰计算机显示屏幕上的文字或图标即可实现对主机的操作。它也是目前最简单、方便的一种人机交互方式。触摸屏技术发展至今，主要有四种：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏。其中电容式触摸屏以其高透光率、高耐磨性、稳定性强及使用寿命长等特性已经初步取代了电阻屏，成为目前市场的主流。

但是，目前的电容式触摸屏技术在抗噪声方面依然有很大的缺陷，一方面容易受到充电器交流电源的干扰，另一方面容易受到来自手机基带芯片的RF噪声干扰，此外，还容易受到显示驱动信号等的干扰。这些噪声通过前端接收机电路串扰进触控芯片内部，从而出现错误的报点。也就是说用户没有触摸到某一位置，但检测电路(sensor)却告知主机(host)用户已经触摸过该点，这是一个很严重的问题。

图1为触摸屏检测电路的内部结构示意图，其工作原理为：由芯片产生的方波信号Vin作用于电容屏的电容Csig，由于人的手指、手掌或其他导电物体可以引起该电容Csig的容值的变化，从而导致该电容Csig上存储的电荷量发生变化。电荷放大器将变化的电荷转化成变化的方波，变化的方波信号最终被ADC采样，采样值送入数字部分进行处理。数字部分完成对数据的处理后，将处理后的数据送到主机。

当输入的方波信号通过前端的电荷放大器进入到内部电路时，如果此时也有外部干扰信号的存在，干扰信号也会通过模拟部分的处理送到数字部分进行处理，如果数字部分只做简单的累加处理的话，则不能有效的剔除噪声信号，从而使噪声信号将有效的触摸信号淹没以致出现错误的报点。

到目前为止，在触摸屏产业界，有很多关于降低乃至消除触摸屏控制芯片噪声的解决方案，但是这些方案或多或少的存在着这样或者那样的不足之处。如中国公开专利CN101246407“一种电阻式触摸屏中控制静电噪声的方法以及相应的触摸屏”中提到采用特定的扫描信号来扫描触摸屏从而控制减低静电噪声的解决方案，但是这种方案的通用性不强；如中国公开专利CN102004574“一种防止触摸屏装置电源噪声的方法”提出采用一种在触摸屏装置上增加一个反相器的方法，该反相器一端连接到液晶显示屏面的电极上，另一端连接到铟锡氧化物层上，那么该铟锡氧化物层将产生与之相反的交变电压，从而克服液晶显示屏面上产生的电源噪声，但是这种方法仅针对电源噪声，只能消除一种噪声，对于其他类型的噪声如RF噪声、显示噪声等就无法进行消除。如中国公开专利CN1503118A“用于防止触摸屏的噪声装置和方法”中提到采用一种利用时钟电路来控制接收数据来降低噪声的解决方案，但是这种方法实现起来相对复杂，成本也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述通用性不强、只能消除一种噪声、实现相对复杂的缺陷，提供一种通用性较强、能消除多种噪声、实现相对简单的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法，包括如下步骤：

A）将从模拟前端接收的数据按所述触摸屏的激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据；

B）将所述每一个第一累加数据分别与预先设定的阈值范围比较，并将超出所述阈值范围的第一累加数据用一指定值代替；

C）将替换后得到的整个数据序列进行滤波；

D）分别将第一设定个数所述第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储；

E）分别将第二设定个数所述第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储。

在本发明所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法中，所述从模拟前端接收的数据是按照一个或多个所述激励方波周期进行累加的。

在本发明所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法中，所述指定值为前一累加数据或预先设定的值。

在本发明所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法中，所述第一设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一个扫描行所包括的激励方波周期数，所述第二设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一帧所包括的数据个数。

在本发明所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法中，所述滤波为低通滤波或中值滤波或均值滤波。

本发明还涉及一种实现上述用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置，包括：

周期累加模块：用于将从模拟前端接收的数据按所述触摸屏的激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据；

累加数据比较模块：用于将所述每一个第一累加数据分别与预先设定的阈值范围比较，并将超出所述阈值范围的第一累加数据用一指定值代替；

第一滤波模块：用于将替换后得到的整个数据序列进行滤波；

累加模块：用于分别将第一设定个数所述第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储；

第二滤波模块：用于分别将第二设定个数所述第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储。

在本发明所述的实现上述用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置中，所述从模拟前端接收的数据是按照一个或多个所述激励方波周期进行累加的。

在本发明所述的实现上述用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置中，所述指定值为前一累加数据或预先设定的值。

在本发明所述的实现上述用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置中，所述第一设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一个扫描行所包括的激励方波周期数，所述第二设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一帧所包括的数据个数。

在本发明所述的实现上述用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置中，所述滤波为低通滤波或中值滤波或均值滤波。

实施本发明的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置，具有以下有益效果: 将从模拟前端接收的数据按触摸屏的激励方波周期进行累加，并将累加后超出预先设定的阈值范围的第一累加数据用指定值进行替换以消除噪声，即将受噪声污染的数据用指定值进行替换以消除噪声，由于只将第一累加数据与阈值范围进行比较，不需要考虑是哪种类型的噪声，所以其可针对多种类型的噪声，通用性较强；再将替换后得到的整个数据序列进行滤波以进一步消除噪声；然后分别将第一设定个数第一累加数据进行累加得到第二累加数据并存储；随后分别将第二设定个数第二累加数据进行滤波以更好地消除噪声。整个过程处理起来较为简单；所以其通用性较强、能消除多种噪声、实现较为简单。

附图说明

图1是电容式触摸屏检测电路的内部结构示意图；

图2是本发明用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置实施例中方法的流程图；

图3是所述实施例中每一个激励方波周期ADC输出的数据累加和分布示意图；

图4是所述实施例中噪声数据被替换之后的每一个激励方波周期ADC输出的数据累加和分布示意图；

图5是所述实施例中装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域的普通技术人员能够理解并实施本发明，下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示的触摸屏检测电路中，给触摸屏输入激励方波，经过模拟部分的信号放大、混频等处理之后，通过ADC将模拟信号转换成数字信号送到数字部分进行处理。理论上，在电容Csig不变的情况下，每个激励方波周期ADC转化后的数据的累加和是固定的，但在实际中每个激励方波周期的累加值会有微小的波动。当触摸屏系统受到来自外界比较强烈的干扰时，上述累加值(累加的结果)就会偏离理论值比较大的一个范围，此时的数据即是受噪声污染的数据，所以数字部分要对该数据进行相应的处理（例如：滤波）以消除噪声。

在本发明用于电容式触摸屏中噪声控制的方法及装置实施例中，其方法的流程图如图2所示。图2中，该方法包括：

步骤S01将从模拟前端接收的数据按触摸屏的激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据：本步骤中，将从模拟前端接收的数据按激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据，也即将从ADC输出的数据（数字信号）按激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据。从模拟前端接收的数据可按照一个或多个激励方波周期进行累加，对于本实施例而言，从模拟前端接收的数据是按照一个激励方波周期进行累加的，也即将每一个激励方波周期内的数据分别累加或将每一个激励方波周期的ADC输出的数据进行累加，这样，得到的累加值的个数与激励方波周期的个数相同。当然，在本实施例的另外一些情况下，从模拟前端接收的数据也可以按照多个激励方波周期进行累加，例如：按照2个、3个或4个激励方波周期进行累加。

步骤S02将每一个第一累加数据分别与预先设定的阈值范围比较，并将超出阈值范围的第一累加数据用一指定值代替：本步骤中，具体就是判断累加后得到的每一个第一累加数据是否超出预先设定的阈值范围，也即判断一个激励方波周期内的数据累加后得到的第一累加数据是否超出预先设定的阈值范围，如果判断的结果为是，说明此第一累加数据是受噪声污染的数据；如果判断的结果为否，说明此第一累加数据正常，其未被噪声污染（即在正常值范围内）。本步骤中，将超出阈值范围的数据（即受噪声污染的数据）用一指定值代替以消除噪声，未超出阈值范围的数据保持不变。值得一提的是，上述指定值为前一累加数据或预先设定的值，本实施例中，具体来讲，上述指定值为前一个激励方波周期的累加数据或通过软件预先设定的值（这个预先设定的值根据具体情况可进行调整），但上述预先设定的值要保证不超出其相应的阈值范围。

图3是本实施例中每一个激励方波周期ADC输出的数据累加和分布示意图；图3中，在t1~t2时间段的数据D1和D2超出了阈值范围，t3~t4时间段的数据D4和D5超出了阈值范围，也即第一累加数据D1、D2、D4和D5都是受噪声污染的数据。图4是本实施例中噪声数据被替换之后的每一个激励方波周期ADC输出的数据累加和分布示意图；图4中，将受噪声污染的数据分别用前一个激励方波周期的第一累加数据（累加结果）替代，#D1是用D0将D1替换之后的数据，#D2是用#D1将D2替换之后的数据；#D4是用D3将D4替换之后的数据，#D5是用#D4将D5替换之后的数据；具体就是，用D0将D1替换掉，替换后的数据用#D1表示，用#D1将D2替换掉，替换后的数据用#D2表示，其它以此类推，换句话说#D1、#D2、#D4和#D5分别是D1、D2、D4和D5替换后的数据。

步骤S03将替换后得到的整个数据序列进行滤波：在替换过之后的数据序列依然会有噪声信息的存在，为了进一步滤除噪声，本步骤中将经过替换之后的数据序列进行滤波。图4中的数据序列是图3中的数据序列经过替换之后形成的，本步骤中，也就是对图4中的整个数据序列进行滤波处理。可以通过一个低通滤波器或N阶的中值滤波器或N阶的均值滤波器以进一步的滤除噪声，本实施例中，N可以是3到7的任意一个值，这时滤波效果较好。

步骤S04分别将第一设定个数第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储：经过上述一系列处理后，本步骤中，分别将第一设定个数第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储，也即将第一设定个数的经过上述滤波处理后的第一累加数据分别累加并将得到的多个第二累加数据存储。值得一提的是，上述第一设定个数为触摸屏扫描信号或驱动信号的一个扫描行所包括的激励方波周期数（或触摸屏扫描信号的扫描周期数）。值得一提的是，本实施例中，激励方波的周期与触摸屏扫描信号的扫描周期相等。

步骤S05分别将第二设定个数第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储：触摸屏的一个扫描帧有多个行和多个列构成，每一行与每一列都会有一个交点，为了进一步更好地滤除噪声，本步骤中，分别将第二设定个数第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储，上述第二设定个数为触摸屏扫描信号或驱动信号的一帧所包括的数据个数（像素个数）。本步骤中，也即对触摸屏每一扫描帧中的数据（第二累加数据）进行滤波后得到第三数据，也可以说将每一个扫描帧中的每一个点（上述交点）都进行滤波处理。本步骤中，可以对每一个扫描帧进行均值滤波，例如：采用9阶的均值滤波（3×3窗口进行均值滤波）以进一步更好地滤除噪声。当然，在本实施例的另外一些情况下，也可以采用低通滤波或中值滤波。

在本实施例的另外一些情况下，上述多个第二累加数据在存储时按帧进行存储，可对存储后的第二累加数据进行帧与帧之间的滤波，具体来讲，对当前帧中的当前数据（第二累加数据）进行滤波时，例如采用3阶的中值滤波，就将当前数据和与当前帧相邻的前两帧中对应位置的数据（第二累加数据）按大小排序，并将排序后的中值取代当前数据。以此类推，直到对此帧内每一个数据按照该方法处理完，再去对下一帧中的数据按照该方法处理。当然，按照实际需要，中值滤波的阶数可进行相应调整。这种按帧进行存储占用的空间较大，可能给系统带来较大的开销，但滤波效果较好。

值得一提的是，在本实施例的另外一些情况下，根据噪声具体存在的情况，该方法也可以不包括上述步骤S03或/和步骤S05。

本实施例还涉及一种实现上述电容式触摸屏控制噪声的方法的装置，其结构示意图如图5所示。图5中，该装置包括周期累加模块1、累加数据比较模块2、第一滤波模块3、累加模块4和第二滤波模块5；其中，周期累加模块1用于将从模拟前端接收的数据按触摸屏的激励方波周期进行累加并得到多个第一累加数据；累加数据比较模块2用于将每一个第一累加数据分别与预先设定的阈值范围比较，并将超出阈值范围的第一累加数据用一指定值代替；第一滤波模块3用于将替换后得到的整个数据序列进行滤波；累加模块4用于分别将第一设定个数第一累加数据进行累加并将得到的多个第二累加数据存储；第二滤波模块5用于分别将第二设定个数第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储。值得一提的是，在本实施例的另外一些情况下，该装置也可以不包括第一滤波模块3或/和第二滤波模块5，只是这时噪声的消除效果不如存在第一滤波模块3或/和第二滤波模块5时的效果好。当然，根据噪声的实际存在情况可采取相应的措施，例如：当噪声特别少的情况下，该装置可以不包括第一滤波模块3和第二滤波模块5。

本实施例中，上述从模拟前端接收的数据是按照一个或多个激励方波周期进行累加的，多个激励方波周期可以是3个或4个或其它个数，但多个激励方波周期的个数一般要小于上述第一设定个数。第一设定个数为触摸屏扫描信号或驱动信号的一个扫描行所包括的激励方波周期数（或触摸屏扫描信号的扫描周期数），第二设定个数为触摸屏扫描信号或驱动信号的一帧所包括的数据个数（像素个数）。上述指定值为前一累加数据或预先设定的值（可通过软件进行设定）。上述滤波可以为低通滤波或中值滤波或均值滤波，可根据具体情况，选择相应类型的滤波。

总之，在本实施例中，将从模拟前端接收的数据按激励方波周期累加后，将超出预阈值范围的数据(受噪声污染的数据)用指定值进行替换以消除噪声，由于只将累加值与阈值范围进行比较，而不需要考虑是具体是哪一种噪声，所以其可针对多种类型的噪声，例如：电源噪声、显示驱动噪声和RF噪声，所以通用性较强；此外，根据噪声的具体情况，可选择性的将将替换后得到的整个数据序列进行滤波以进一步消除噪声；整个过程处理起来较为简单、处理速度快、使用范围广泛；所以其通用性较强、能消除多种噪声、实现较为简单。此外，当噪声较多时，还可以对触摸屏每一个扫描帧的数据进行滤波，以进一步更好地消除噪声。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于电容式触摸屏中噪声控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

C）将替换后得到的整个数据序列进行滤波；

E）分别将第二设定个数所述第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储；

所述从模拟前端接收的数据是按照一个或多个所述激励方波周期进行累加的；

所述指定值为前一累加数据或预先设定的值；

所述第一设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一个扫描行所包括的激励方波周期数，所述第二设定个数为所述触摸屏扫描信号或驱动信号的一帧所包括的数据个数。

2.根据权利要求1所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法，其特征在于，所述滤波为低通滤波或中值滤波或均值滤波。

3.一种实现如权利要求1所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置，其特征在于，包括：

第二滤波模块：用于分别将第二设定个数所述第二累加数据进行滤波后得到第三数据并进行存储;

所述从模拟前端接收的数据是按照一个或多个所述激励方波周期进行累加的;

所述指定值为前一累加数据或预先设定的值;

4.根据权利要求3所述的实现如权利要求1所述的用于电容式触摸屏中噪声控制的方法的装置，其特征在于，所述滤波为低通滤波或中值滤波或均值滤波。