CN103064563A - 一种红外触摸屏的信号处理及控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外触摸屏以及该红外触摸屏的信号处理及控制方法和装置。该信号处理及控制方法包括：在主控单元的控制下，驱动电路驱动红外发光管发出红外光线；红外接收管接收红外发光管发出的光信号，并将所述光信号转化为电压信号，输出至信号放大电路；信号放大电路将所述电压信号放大，并输出至模数转换电路；模数转换电路将所述放大之后的电压信号转换为数字电压值，输出至主控单元；主控单元根据接收到的电压值的大小，调节所述红外发光管的发光时长和/或信号放大单元的放大倍数。它解决了单纯使用自动增益控制电路调节放大倍数的局限，同时也解决了因为红外发射管和红外接收管不一致造成的大批量生产的问题。
Description
技术领域
本发明涉及红外触摸屏领域，尤其涉及一种红外触摸屏的信号处理及控制方法和装置。
背景技术
红外触摸屏是安装在显示器前面的一个电路板外框，在电路板外框的四条边上排布红外发射管和红外接收管，一般情况下红外发射管和红外接收管设置在边框相对的两条边上，从而形成交叉的红外矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖红外线，根据遮挡的红外线，从而判断出触摸点在屏幕的位置。
红外发射管由于本身的不一致性，其发射功率是一个范围值，以亿光公司IR51C-L302型号为例，它的发射功率在测试条件为发光二极管电流值等于20mA时光功率为1.0-3.5mW/sr，光功率的变化比较大。同样，红外接收管在同样的光照强度下，光电流也会不一致，再加上焊接、装配等因素，红外触摸屏本身的不一致就相差更大了。
为了解决这种不一致问题，红外发射管和红外接收管的厂家会对产品进行严格的分类，这种方式会增加一个工艺环节，使得生产成本增加。另外一种解决方式就是在电路设计中增加自动增益调节(AGC)功能，对信号放大倍数进行调节，这种方式对于差别不大的信号可以进行调节，但如果信号差别较大，会造成信号振荡，同时如果信号比较弱，放大倍数较大，在放大信号的同时也把噪声进行了放大，表现在红外触摸屏上就是断线或跳点，信号稳定性不好。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种红外触摸屏以及该红外触摸屏的信号处理及控制方法和装置，可解决红外发射管和红外接收管的不一致性问题。
本发明提供了一种红外触摸屏的信号处理及控制方法，包括：
在主控单元的控制下，驱动电路驱动红外发光管发出红外光线；
红外接收管接收红外发光管发出的光信号，并将所述光信号转化为电压信号，输出至信号放大电路；
信号放大电路将所述电压信号放大，并输出至模数转换电路；
模数转换电路将所述放大之后的电压信号转换为数字电压值，输出至主控单元；
主控单元根据接收到的电压值的大小，控制驱动电路调节所述红外发光管的发光时长。
优选地，所述调节红外发光管的发光时长具体为：若主控单元接收到的电压值处于无触摸状态电压值的范围，主控单元将所述电压值与预先设定的调节目标阈值进行比较，当所述电压值大于调节目标阈值时，则控制驱动电路减少红外发光管的发光时长；当所述电压值小于调节目标阈值时，则控制驱动电路增加红外发光管的发光时长。
优选地，所述主控单元判断接收到的电压值是否处于无触摸状态范围具体为：主控单元将接收到的电压值与预先设定的触摸判断阈值进行比较，当所述电压值大于触摸判断阈值，则认为无触摸，否则认为有触摸。
优选地，减少红外发光管的发光时长为减小红外发光管驱动电流的脉冲宽度，增加红外发光管的发光时长为增大红外发光管驱动电流的脉冲宽度。
本发明还提供一种红外触摸屏的信号处理及控制装置，包括驱动电路、红外发光管、红外接收管、信号放大电路、模数转换电路和主控单元，
驱动电路用于驱动红外发光管发出红外光；
红外接收管用于接收红外发光管发出的光信号，并将所述光信号转化为电压信号，输出至信号放大电路；
信号放大电路用于将所述电压信号放大，并输出至模数转换电路；
模数转换电路用于将所述放大之后的电压信号转换为数字电压值，输出至主控单元；
主控单元用于根据接收到的数字电压值的大小，控制驱动电路调节所述红外发光管的发光时长。
优选地，所述调节红外发光管的发光时长具体为：若主控单元接收到的数字电压值处于无触摸状态电压值的范围，主控单元会将所述数字电压值与预先设定的调节目标阈值进行比较，当所述电压值大于调节目标阈值时，减少红外发光管的发光时长；当所述电压值小于调节目标阈值时，增加红外发光管的发光时长。
优选地，所述主控单元判断接收到的电压值是否处于无触摸状态范围具体为：主控单元将接收到的数字电压值与预先设定的触摸判断阈值进行比较，当所述电压值大于触摸判断阈值时，则认为无触摸，否则认为有触摸。
优选地，所述减少红外发光管的发光时长为减小红外发光管驱动电流的脉冲宽度，所述增加红外发光管的发光时长为增大红外发光管驱动电流的脉冲宽度。
优选地，主控单元还根据接收到的数字电压值的大小直接调整信号放大电路的放大倍数。
本发明还提供一种包含上述信号处理及控制装置的红外触摸屏。
利用本发明提供的红外触摸屏的信号处理方法和信号处理及控制装置以及该红外触摸屏，能同时调节红外发射管的发射功率以及红外接收管的信号放大倍数。它解决了单纯使用自动增益控制电路调节放大倍数，只能调节红外接收管接收的后级信号，不能改善信噪比的问题，同时也解决了因为红外发射管和红外接收管不一致造成的大批量生产的问题。
附图说明
图1为根据本发明红外触摸屏的信号处理及控制装置的结构示意图；
图2为根据本发明的红外触摸屏的信号处理及控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为根据本发明红外触摸屏的信号处理及控制装置的结构示意图。
参考图1，本发明提供了一种红外触摸屏的信号处理及控制装置，该红外触摸屏的信号处理及控制装置包括：驱动电路1、红外发光管2、红外接收管3、接收控制电路4、信号放大电路5、模数转换电路6和主控单元7。在主控单元7的控制下，驱动电路1产生电流，驱动红外发光管2发出红外光线。对应的红外接收管3感应红外发光管2发出的红外光，并转化为电压信号，输出到信号放大电路5。信号放大电路5将上述电压信号放大，经模数转换电路6将模拟的电压信号转换为数字电压值，输入到主控单元7中，主控单元7根据上述电压值的大小，通过控制恒流源驱动电路调节红外发光管2的发光时长和/或直接控制信号放大电路5的放大倍数。
其中，接收控制电路4在主控单元7的控制下，控制红外接收管3在红外发射管2发光的同时接收所述红外发射管2发出的红外光，接收控制电路4控制红外接收管3的接收时间和红外发光管2的发光时间相等。
在一种优选实施方式中，主控单元7将当前时刻接收到的数字电压值与一参考阈值(称之为触摸判断阈值)进行比较，当所述电压值大于触摸判断阈值，则认为无触摸，否则认为有触摸。进一步优选地，触摸判断阈值可以通过以下方法获得：在理想情况下，无触摸时红外发射管发出的红外光线未被遮挡，接收到的数字电压值为一个固定值(称作电压标准值)，有触摸时红外发射管发出的红外光线被遮挡，接收到的数字电压值为0，只需取0至电压标准值之间的一个数值作为触摸判断阈值即可。例如取平均值。实际情况下，触摸判断阈值的确定，还可以综合考虑环境光、噪声等因素的干扰。
优选地，若上述数字电压值处于无触摸状态范围，主控单元会将所述数字电压值与一个调节目标阈值进行比较，当上述数字电压值大于调节目标阈值时，则减少红外发光管2的发光时长，当上述数字电压值小于调节目标阈值时，则增加红外发光管2的发光时长。调节目标的阈值可以人工设定。
在一种实施方式中，可以采用脉冲恒流源驱动电路1产生的电流，驱动红外发光管2发出红外光线。脉冲恒流源具有恒流输出的特性，通过改变电流脉冲的宽度，即改变恒流源脉冲的工作比，就能改变红外发光管2的发光时长，从而达到改变红外发光管2光功率(发光强度)的目的。当红外发光管2的光功率(发光强度)较低时，红外接收管3接收的光功率也较低，光能量转化的电压信号也较低，因此主控单元7接收到的电压值也较小，当主控单元7接收到的电压值属于无触摸状态电压值范围且小于调节目标阈值时，增加恒流源驱动电路1中恒流源的脉冲宽度，从而增大红外发光管2的光功率。同样，当红外发光管2的光功率较高时，红外接收管3接收的光功率也较高，光能量转化的电压信号也较高，因此主控单元7接收到的电压值也较大，当主控单元7接收到的电压值属于无触摸状态电压值范围且大于调节目标阈值时，增加恒流源驱动电路1中恒流源的脉冲宽度，从而减小红外发光管2的光功率，这样能使得红外发光管的发光功率维持在一个相对稳定的水平。驱动电路并非一定选用恒流源，还可以用恒压源替代恒流源，恒压源也采用脉冲恒压源，也能通过其控制发光管的发光时长来起到调节作用。
除了对红外发光管的发光时间进行调整，本实施方式还可以对信号放大电路的放大倍数进行调节。在本实施例中，在主控单元7判断接收到的数字电压值处于无触摸状态电压值范围，并且小于调节目标阈值时，则增大信号放大电路的放大倍数，若大于调节目标阈值时，则减小信号放大电路的放大倍数。通过对信号放大电路放大倍数的调节，可以使得电压信号保持恒定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种红外触摸屏的信号处理及控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在主控单元的控制下，驱动电路驱动红外发光管发出红外光线；
红外接收管接收红外发光管发出的光信号，并将所述光信号转化为电压信号，输出至信号放大电路；
信号放大电路将所述电压信号放大，并输出至模数转换电路；
模数转换电路将所述放大之后的电压信号转换为数字电压值，输出至主控单元；
主控单元根据接收到的电压值的大小，控制驱动电路调节所述红外发光管的发光时长。
2.根据权利要求1所述的信号处理及控制方法，其特征在于，所述调节红外发光管的发光时长具体为：若主控单元接收到的电压值处于无触摸状态电压值的范围，主控单元将所述电压值与预先设定的调节目标阈值进行比较，当所述电压值大于调节目标阈值时，则控制驱动电路减少红外发光管的发光时长；当所述电压值小于调节目标阈值时，则控制驱动电路增加红外发光管的发光时长。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理及控制方法，其特征在于，所述主控单元判断接收到的电压值是否处于无触摸状态范围具体为：主控单元将接收到的电压值与预先设定的触摸判断阈值进行比较，当所述电压值大于触摸判断阈值，则认为无触摸，否则认为有触摸。
4.根据权利要求2所述的信号处理及控制方法，其特征在于，减少红外发光管的发光时长为减小红外发光管驱动电流的脉冲宽度，增加红外发光管的发光时长为增大红外发光管驱动电流的脉冲宽度。
5.一种红外触摸屏的信号处理及控制装置，包括驱动电路、红外发光管、红外接收管、信号放大电路、模数转换电路和主控单元，其特征在于：
驱动电路用于驱动红外发光管发出红外光；
红外接收管用于接收红外发光管发出的光信号，并将所述光信号转化为电压信号，输出至信号放大电路；
信号放大电路用于将所述电压信号放大，并输出至模数转换电路；
模数转换电路用于将所述放大之后的电压信号转换为数字电压值，输出至主控单元；
主控单元用于根据接收到的数字电压值的大小，控制驱动电路调节所述红外发光管的发光时长。
6.根据权利要求5所述的信号处理及控制装置，其特征在于，所述调节红外发光管的发光时长具体为：若主控单元接收到的数字电压值处于无触摸状态电压值的范围，主控单元会将所述数字电压值与预先设定的调节目标阈值进行比较，当所述电压值大于调节目标阈值时，减少红外发光管的发光时长；当所述电压值小于调节目标阈值时，增加红外发光管的发光时长。
7.根据权利要求6所述的信号处理及控制装置，其特征在于，所述主控单元判断接收到的电压值是否处于无触摸状态范围具体为：主控单元将接收到的数字电压值与预先设定的触摸判断阈值进行比较，当所述电压值大于触摸判断阈值时，则认为无触摸，否则认为有触摸。
8.根据权利要求6所述的信号处理及控制装置，其特征在于，所述减少红外发光管的发光时长为减小红外发光管驱动电流的脉冲宽度，所述增加红外发光管的发光时长为增大红外发光管驱动电流的脉冲宽度。
9.根据权利要求8所述的信号处理及控制装置，其特征在于，主控单元还根据接收到的数字电压值的大小直接调整信号放大电路的放大倍数。
10.一种红外触摸屏，其特征在于，包括权利要求5-9中任意一项所述的信号处理及控制装置。
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