CN103809811B - 红外触摸屏的串行控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种红外触摸屏的串行控制电路，其包括：控制器；多个发射板U1、U2、...和Un，每个发射板均包括：时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端D0～D5连接2个译码器，由2个译码器的多个输出端构成控制多对红外线发射管和红外接收管的控制矩阵；由控制器通过D_CLK和D_DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，并通过控制COUNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的方波数量来选通控制矩阵中对应该方波数量的一对红外线发射管和红外接收管。本发明电路结构简单，连接线数量较少，便于将串行控制电路布置在物理尺寸较窄的电路板上。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外触摸屏控制技术，尤其是涉及一种红外触摸屏的串行控制电路。
背景技术
红外触摸技术是一种比较成熟的人机交互技术。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在显示屏幕四边均匀排布一对对的红外线发射管和红外接收管，在每对红外线发射管和红外接收管之间的红外线构成了一个红外线的光线网格，这个网络覆盖在触摸表面。任何不透光的物体接触到触摸屏表面就会阻挡到红外线，导致接收不到信号或信号变弱，通过对信号强弱及红外器件的位置计算，即可判定触摸的位置。
红外触摸屏的控制电路控制数字逻辑电路，依次选中每一个红外线发射管和红外接收管使其工作。为了选中不同的红外线发射管和红外接收管，需要给每个红外线发射管和每个红外接收管分配一个地址。分配地址的方式经历了以下几种变革：
1)绝对地址方式：每对红外线发射管和红外接收管都分配1个地址，比如一个82寸的红外触摸屏共有576对红外线发射管和红外接收管，就需要576个地址，这样需要10条地址线来控制576对红外线发射管和红外接收管。
2)串行地址方式：每个电路板内部使用绝对地址，电路板与电路板之间使用D触发器达到串行依次选通的目的。通常1块电路板上分布64对红外线发射管和红外接收管，就需要6条地址线开控制，再加上串行选通需要的2条线，共需要使用8条连接线。
综上，现有的红外触摸屏普遍存在如下：由于红外触摸屏需要数量较大的若干对红外线发射管和红外接收管，控制电路为了控制选通各对红外线发射管和红外接收管，需要使用较多数量的地址线来连接各对红外线发射管和红外接收管，从而导致控制电路在电路板上占有较大位置而导致导致电路板的宽度较大，限制了触摸屏的应用，比如要求触摸框比较窄的地方，就无法满足客户要求。
发明内容
本发明提出一种红外触摸屏的串行控制电路，以解决目前红外触摸屏需要较多连接线(或地址线)来控制数量众多的各对红外线发射管和红外接收管的技术问题。
本发明采用如下技术方案实现：一种红外触摸屏的串行控制电路，其包括：
多个发射板U1、U2、...和Un，每个发射板均包括：时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端D0～D5连接2个译码器，由2个译码器的多个输出端构成控制多对红外线发射管和红外接收管的控制矩阵；
其中，发射板U1上的D触发器D1的数据输入端D连接D_DATA信号线，发射板Ui上的D触发器Di的输出端Q连接发射板Ui+1上D触发器Di+1的数据输入端D，i为小于n的正整数；
D_CLK、D_DATA、COUNTER_CLK和CE这4条信号均连接控制器，由控制器通过D_CLK和D_DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，并通过控制COUNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的方波数量来选通控制矩阵中对应该方波数量的一对红外线发射管和红外接收管。
其中，2个译码器均为3-8译码器，其中一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D0～D2，另一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D3～D5，且2个3-8译码器的输出端构成8x8的控制矩阵。
其中，CE信号线连接至发射板U1、U2、...和Un上译码器E21、E22、...和E2n：当CE＝0时，控制打开发射板U1、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管；当CE＝1时，控制关闭发射板、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管。
其中，控制器为单片机或FPGA。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过在每个发射板上设置一个D触发器，通过D_CLK和D_DATA两条信号线控制D触发器的输出端Q输出电平来实现发射板板的片选，从而不会因为发射板的数量增加而需要增加地址线的数量。
2、在每个发射板中，本发明利用计数器与2个3-8的译码器结合控制形成8x8矩阵的64对红外线发射管和红外接收管，控制器通过COUNTER_CLK信号向计数器输出下降沿的方波的数量，相应在该发射板中选通对应的一对红外线发射管和红外接收管，具有控制简单且占用控制器控制端口较少的特点。
3、本发明可以实现包含电源在内总共6个连接线控制所有对的红外线发射管和红外接收管，从而可以减少了发射板与发射板之间连接线的数量，可以使整个控制电路设计在一个物理尺寸较小、较窄的电路板上，适应红外触摸屏需要使用窄电路板的场合。
附图说明
图1是本发明红外触摸屏的控制电路的示意图。
图2是图1中发射板U1的具体电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出一种红外触摸屏的串行控制电路，其包括：控制器(比如单片机、FPGA等，图1中未画出)；n(n为大于1的正整数)块连接在地址总线上的发射板U1、U2、...和Un；地址总线包括分别连接控制器的D_CLK、D_DATA、COUNTER_CLK和CE这4条信号线，以及电源线(图1中未画出)和地线(图1中未画出)，总共需要6条连接线就可以控制分布在各个发射板上的各对红外线发射管和红外接收管。
现对每个发射板的片选说明如下：
1、D触发器挂在地址总线上，通过D_CLK和D_DATA两条信号线来控制，每个发射板U1～Un上分别设置1路D触发器D1～Dn。D触发器Di的输出端Q分别作为每个发射板Ui的片选信号，也同时做为下一个发射板Ui+1上D触发器Di+1的输入，其中i为大于1且小于n的正整数。工作方式如下：首先控制器向D_DATA信号线输出一个低电平，然后再向D_CLK信号线输出一个上升沿脉冲，这时发射板U1中D触发器翻转使发射板U1中D触发器D1的输出Q＝D_DATA＝低电平；控制器再向D_DATA脚输出一个高电平完成发射板U1的片选动作。这时由于发射板U1中D触发器的输出Q＝0V，发射板U1处于选中状态。发射板U1被选中后，控制器可以通过COUNTER_CLK和CE两条信号线来控制发射板U1。
2、当需要选择发射板U2时，由于刚才选择了发射板U1，发射板U1上的D触发器D1的输出是低电平。这时控制器只需要向D_CLK信号线输出一个上升沿脉冲，这时发射板U1、发射板U2上的D触发器的状态：发射板U1上的D触发器的输出是高电平，发射板U2的D触发器的输出是低电平；当D_CLK信号线上出现一个上升沿时，发射板U1和发射板U2上的两个D触发器同时翻转，发射板U1上的D触发器的输出是高电平，发射板U2上的D触发器输出是低电平。这样就实现了发射板U2的片选，而同时发射板U1不被选中。
3、按照上述工作方式，当控制器再向D_CLK信号线输出1个上升沿后，可以实现发射板板U3的片选。依此类推，就可以实现所有发射板U1～Un的片选。
综上，本发明只需通过D_CLK和D_DATA两条信号线就可以实现所有发射板U1、U2、...和Un的片选，而不会因为发射板总数的增加而需要额外增加地址线的条数。
各个发射板U1～Un具有相同的电路结构。结合图2所示，以发射板U1的具体电路进一步描述本发明的实现原理。
发射板U1包括：D触发器D1，其数据输入端D连接D_DATA信号线、时钟输入端CP连接D_CLK信号线、输出端Q连接发射板U2上D触发器D2的数据输入端D；计数器C1的清零端RST连接D触发器D1的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号线、输出端分别是D0-D5。
计数器C1的工作特点是：当清零端RST输入高电平时，计数器C1不工作，所有输出端D0-D5均为低电平；当清零端RST输入低电平时，计数器C1开始工作，每当COUNTER_CLK输入1个下降沿时，计数器输出加1。计数器C1的输出端D0、D1和D2连接到1个3-8译码器E11；计数器的输出端D3、D4和D5连接到另1个3-8的译码器E21；两个3-8的译码器E11和E21分别输出8路信号，组成8x8的矩阵，从而控制8x8＝64对红外线发射管和红外接收管。
当发射板U1的片选信号无效时，即D触发器D1的输出端Q＝1时，发射板U1是不工作的；当发射板U1的片选信号有效时，即D触发器D1的输出端Q＝0时，发射板U1开始工作，计数器输出全0，送到译码器E11和E21后，选中第0个灯；控制器向COUNTER_CLK输出1个下降沿，计数器的输出000001，送到译码器后选中第1对红外线发射管和红外接收管；控制器每次向COUNTER_CLK输出1个下降沿，计数器输出加1，译码器选中下一对红外线发射管和红外接收管，直到最后送出63个脉冲，选中第63对红外线发射管和红外接收管。
CE信号线是一个总控开关，连接至发射板U1、U2、...和Un上译码器E21、E22、...和E2n：当CE＝0时，打开发射板U1、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管，再选通的某个发射板上的2个译码器配合选择控制选择某个红外接收管，实现控制选通某对红外线发射管和红外接收管；当CE＝1时，关闭发射板、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管，以免红外线发射管长期工作而损坏。
综上，与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明通过在每个发射板上设置一个D触发器，通过D_CLK和D_DATA两条信号线控制D触发器的输出端Q输出电平来实现发射板板的片选，从而不会因为发射板的数量增加而需要增加地址线的数量。
2、在每个发射板中，本发明利用计数器与2个3-8的译码器结合控制形成8x8矩阵的64对红外线发射管和红外接收管，控制器通过COUNTER_CLK信号向计数器输出下降沿的方波的数量，相应在该发射板中选通对应的一对红外线发射管和红外接收管，具有控制简单且占用控制器控制端口较少的特点。
3、本发明可以实现包含电源在内总共6个连接线控制所有对的红外线发射管和红外接收管，从而可以减少了发射板与发射板之间连接线的数量，可以使整个控制电路设计在一个物理尺寸较小、较窄的电路板上，适应红外触摸屏需要使用窄电路板的场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种红外触摸屏的串行控制电路，其特征在于，该串行控制电路包括：
多个发射板U1、U2、...和Un，每个发射板均包括：时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端D0～D5连接2个译码器，由2个译码器的多个输出端构成控制多对红外线发射管和红外接收管的控制矩阵；
其中，发射板U1上的D触发器D1的数据输入端D连接D_DATA信号线，发射板Ui上的D触发器Di的输出端Q连接发射板Ui+1上D触发器Di+1的数据输入端D，i为小于n的正整数；
D_CLK、D_DATA、COUNTER_CLK和CE这4条信号均连接控制器，由控制器通过D_CLK和D_DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，并通过控制COUNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的方波数量来选通控制矩阵中对应该方波数量的一对红外线发射管和红外接收管。
2.根据权利要求1所述红外触摸屏的串行控制电路，其特征在于，2个译码器均为3-8译码器，其中一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D0～D2，另一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D3～D5，且2个3-8译码器的输出端构成8x8的控制矩阵。
3.根据权利要求1所述红外触摸屏的串行控制电路，其特征在于，CE信号线连接至发射板U1、U2、...和Un上译码器E21、E22、...和E2n：当CE＝0时，控制打开发射板U1、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管；当CE＝1时，控制关闭发射板、U2、...和Un上各个译码器E21、E22、...和E2n的输出端分别控制的各个红外线发射管。
4.根据权利要求1所述红外触摸屏的串行控制电路，其特征在于，控制器为单片机或FPGA。
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