CN104536625B

CN104536625B - 一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏

Info

Publication number: CN104536625B
Application number: CN201510008191.0A
Authority: CN
Inventors: 李银林; 张伟; 黄忠华; 吴宇航; 李萌
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2035-01-07
Also published as: CN104536625A

Abstract

本发明提供一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，主要由方形触摸检测区域、边框及两个FMCW激光测距系统组成；其中边框位于方形触摸检测区域的四周，两个FMCW激光测距系统分别位于方形触摸检测区域上方左右两个顶角方位，两个FMCW激光测距系统包括一共用的微控制器，且两个FMCW激光测距系统的前端到相应顶点的距离等于C/2ΔF，其中C为光速，ΔF为调频带宽；两FMCW激光测距系统，用于测量方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算触摸点在触摸检测区域中的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令并将其传输出去。本发明能在较强环境光干扰条件下正常工作，支持超大尺寸，并具有可靠性高和设备简单等特点。

Description

一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏

技术领域

本发明属于计算机人机交互技术领域，涉及一种大尺寸触摸屏，具体涉及一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏交互技术。

背景技术

现有的大尺寸触摸屏实现方法有三种：(1)基于红外收发对管的红外线式触摸屏，其由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成，在显示屏相邻的两边各放置一排红外发光二极管，另两条边各放置一排红外接收检测器，形成红外线探测网。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖方向的红外线，光信号的改变引起光电探测电路输出变化的电信号，通过对电信号处理可以对触摸点在屏幕的位置进行定位。此方法存在由于发射和接收管多而带来的可靠性低，书写之后刷新速度低，并且易受环境光(如太阳光)干扰而不能正常工作的局限。(2)带摄像头的光学触摸屏，其由安装在触摸屏顶部左右上角的两个电荷耦合器(CCD)摄像头，通过发光二极管(LED)发射出光线，经过三边反射条同向反射红外光，进入CCD摄像头中，密布的光线在触摸区域内形成一张光线网，当触摸一点时，该点的射出光线和接收光线组成一个夹角，同时两端的CCD摄像头与这两条光线以及两个摄像头之间构成的直线又会组成两个夹角，这样触摸点的坐标被控制器录入，实现触摸响应。此方法也存在易受环境光(如太阳光)干扰不能工作的不足，另外，设备价格昂贵，安装调试复杂。(3)基于激光测距方法的触摸屏，现有技术又可以分为两种：①激光扫描式触摸屏，其通过机械带动激光扫描发射单元，激光照射到触摸物后成一定角度反射，根据所测距离和反射夹角对触摸点进行定位。此方法由于涉及机械带动装置，存在书写刷新速率低的不足，导致书写不流畅自然；②基于相位式激光测距技术的触摸屏，根据中国专利申请号为“200810045811.8”提出的技术，需要一个单独的发射装置和三个独立的接收装置，根据发射装置到触摸点再到接收装置的空间距离来计算触摸点的位置坐标，该实现方法结构复杂，可靠性低，另外由于发射装置和接收装置独立，发射装置发出的光线可能直接照射到接收装置上而不经过触摸物的发射，造成后续坐标定位错误，导致触摸屏无法正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为了解决现有大尺寸触摸屏技术书写更新速率低，易受环境光(如阳光)干扰等问题，提出一种基于连续波调频(FMCW)激光测距的大尺寸触摸屏，该触摸屏书写刷新速率高，能在较强环境光干扰(如室外阳光直射)条件下正常工作，支持超大尺寸，并具有可靠性高和设备简单等特点。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，主要由方形触摸检测区域、边框及两个FMCW激光测距系统组成；其中边框位于方形触摸检测区域的四周，两个FMCW激光测距系统分别位于方形触摸检测区域上方左右两个顶角方位，两个FMCW激光测距系统包括一共用的微控制器，且两个FMCW激光测距系统的前端到相应顶点的距离等于C/2ΔF，其中C为光速，ΔF为调频带宽；

两FMCW激光测距系统，用于测量方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算触摸点在触摸检测区域中的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令并将其传输出去。

进一步地，本发明所述边框采用黑色绒布或黑橡胶作为吸光材料。

进一步地，本发明所述FMCW激光测距系统包括调频发生器、激光发射电路、激光接收电路、混频电路及与外部计算机相连的微处理器；

调频发生器，在微控制器控制下产生等幅调频信号，并传输给激光发射电路；

激光发射电路，根据等幅调频信号，发出一字线状的连续波调频激光；

激光接收电路，接收反射的回波信号，放大滤波后传输给混频电路；

混频电路，将所述等幅调频信号和激光接收电路传输过来的信号进行混频，输出差频信号给微处理器；

微处理器，利用所述差频信号计算方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算出触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的三角形距离，根据所述三角形距离计算触摸点的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令，然后通过USB接口或RS232接口传输给外部计算机。

进一步地，本发明所述激光发射电路包括电容C1、电容C2、电容C3，电阻R1、电阻R2、滑动电阻器R3、三极管Q1和线型激光发射器LD；其连接关系为：电源VCC串联电阻R1和电阻R2后接地，由电容C1和电容C2并联组成的滤波电路的一端与电源VCC相连，另一端与地相连；三极管Q1的集电极与电源VCC相连，三极管Q1的发射级串联滑动变阻器R3后接到激光发射器LD的阳极，激光发射器LD的阴极与地相连；三极管Q1的基极连接到电阻R1和电阻R2之间，且串联电容C3后作为激光发射电路的输入端。

进一步地，本发明所述激光接收电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滑动变阻器R5，电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，运算放大器U1、运算放大器U2及雪崩光电二极管APD；其连接关系为：高压电源HV串联电阻R6连接到雪崩光电二极管APD的阴极；APD的阳极串联电阻R8连接到地；电容C5一端连接到高压电源HV，另一端连接到地；电容C6一端连接到APD阴极，另一端连接到地；APD阳极串联电容C11连接到运算放大器U1的反相端；运算放大器U1的反相端串联电阻R7连接到运算放大器U1输出端；电容C4与电阻R7并联；运算放大器U1的同相端接地；运算放大器U1的管脚8接电源VCC；运算放大器U1的管脚4接电源VEE；电容C8和电容C10构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C14和电容C16构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地；运算放大器U1输出端串联电阻R9再串联电容C12连接到运算放大器U2的同相端；电阻R10一端与运算放大器U2同相端相连，另一端连地；运算放大器U2反相端串联电阻R4接到地，同时运算放大器U2反相端串联滑动变阻器R5连接到运算放大器U2的输出端；运算放大器U2的管脚8接电源VCC；运算放大器U2的管脚4接电源VEE；电容C7和电容C9构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C13和电容C15构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地。

进一步地，本发明所述混频电路包括混频芯片U3，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C 31，电感L1以及电感L2；其连接关系为：混频芯片U3的管脚1、管脚9、管脚12均连接电源VCC；混频芯片U3的管脚14串联电阻R14连接到电源VCC；混频芯片U3的管脚5、管脚8、管脚15均连接到电源VEE；混频芯片U3的管脚4、管脚7、管脚13、管脚18均连接到地；电容C17一端连接VCC，另一端接地；电容C18一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚2和管脚3；电容C19一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚20和管脚19；电容C20一端连接混频芯片U3管脚4，另一端连接混频芯片U3管脚5；电容C23一端连接混频芯片U3管脚6，另一端串联电容C22作为混频电路的一个输入端；电容C26一端连接混频芯片U3管脚8，另一端连接到地；电容C28一端连接混频芯片U3管脚9，另一端连接到地；电容C29一端连接混频芯片U3管脚12，另一端连接混频芯片U3管脚13；电容C27一端连接到电源VCC，另一端连接到地；电容C25一端连接混频芯片U3管脚15，另一端连接到地；电容C30一端连接混频芯片U3管脚11，另一端连接到地；电容C31一端连接混频芯片U3管脚10，另一端作为混频电路的另一输入端；电容C21一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端连接到地；电容C24一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端作为混频电路的输出端；电阻R11一端连接混频芯片U3管脚18，另一端连接混频芯片U3管脚17；电阻R12一端连接混频芯片U3管脚17，另一端连接混频芯片U3管脚16；电阻R15一端连接混频芯片U3管脚10，另一端连接混频芯片U3管脚11；电感L1一端连接电容C22和电容C23之间，另一端接地；电感L2一端连接混频芯片U3管脚10，另一端接地。

进一步地，本发明所述触控指令包括逻辑坐标和事件信息，所述逻辑位置为：根据外部显示屏与方形触摸检测区域之间的坐标转换矩阵，计算出所述触摸检测区域上触摸点的物理坐标对应显示屏上的逻辑坐标。

进一步地，本发明所述混频芯片U3的型号为AD831。

有益效果

1.本发明方法与大尺寸红外触摸屏技术相比，不仅克服了其需要较多红外收发管而导致系统稳定性低、系统调试复杂、设备价格高等不足，而且书写更新速率更快，能够在阳光直射的条件下正常工作，可靠性更高。

2.本发明方法与专利申请号“200820064063.3”名称为“激光扫描式触摸屏”的技术相比，本发明方法不涉及机械运动结构，书写更加流畅自然，故障率低。

3.本发明方法与专利申请号“200810045811.8”名称为“激光测距识别触摸屏触摸点的方法”的技术相比，本发明方法只有两个收发一体的探头，结构更简单，另外，由于收发装置一体，故不会出现发射装置发出的光线直接照射到接收装置而导致触摸屏定位触摸点错误。

4.本发明方法与专利申请号“201020132209.0”名称为“一种大尺寸光学触摸屏”的技术相比，本发明方法只需要两个收发一体的探头，在大大减少成本的同时提高了系统的稳定性，并且能在强环境光干扰下正常工作。

5.本发明方法与专利申请号“201110261069.6”名称为“一种基于摄像头的大屏幕触摸屏”的技术相比，本发明方法由于不需要进行两帧图像对比后计算触摸点位置，可以实时检测触摸点位置，书写更新速度更快。

6.本发明方法与专利申请号“201210199987.5”名称为“一种触摸屏”的技术相比，本方法能够在较强环境光干扰(如阳光直射)的条件下正常工作，可靠性更高。

7.本发明方法设备简单，能够轻易实现触摸屏的超大尺寸，可应用于环境光干扰较大的公共场合(如透明展厅和有阳光照射的教室等)的超大尺寸触摸屏信息查询及书写。

附图说明

图1为本发明实施方式的触摸屏基本结构示意图；

图2为触摸屏基本结构另一个视角的示意图；

图3为FMCW激光测距系统原理框图；

图4为激光发射电路示意图；

图5为激光接收电路示意图；

图6为混频电路示意图；

图7为触摸屏校正算法流程图；

图8为触摸点物理坐标和逻辑坐标换流程图；

图中，10为调频连续波(FMCW)激光测距系统，20为触摸笔，30为触摸检测区域，40为反射系数较低的背景物质(如黑绒布、黑橡胶)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法的实施方式做详细说明。

如图1-2所示，本发明一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，主要由方形触摸检测区域、边框及两个FMCW激光测距系统组成；其中边框位于方形触摸检测区域的四周，两个FMCW激光测距系统分别位于方形触摸检测区域上方左右两个顶角方位，两个FMCW激光测距系统包括一共用的微控制器，且两个FMCW激光测距系统的前端到相应顶点的距离等于C/2ΔF，其中C为光速，ΔF为调频带宽；

两FMCW激光测距系统，用于测量方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算触摸点在触摸检测区域中的物理坐标，微处理器根据触摸点物理坐标产生触控指令并将其传输出去。

本发明在方形触摸检测区域上方左右两个顶角方位上各放置一组FMCW激光测距系统来测量触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，由于方形触摸检测区域的各边长是已知的，根据欧式几何便可以计算得到触摸点的物理坐标，实现对触摸点的定位；微处理器将触摸点对应的逻辑坐标传输到电脑；本发明执行触摸的触摸点为手指或其他可反光的物体。

本发明为了在FMCW激光测距系统测量触摸点位置时不会因为边界反射激光而影响其测量精度，在方形触摸检测区域四周边界设有反射系数较低的背景物质作为边框，黑色绒布或黑橡胶。

如图3所示，本发明每个FMCW激光测距系统均包含调频发生器、激光发射电路、激光接收电路、混频电路及与外部计算机相连的微处理器；

调频发生器，在微控制器控制下产生等幅调频信号，并传输给激光发射电路；激光发射电路，根据等幅调频信号，发出一字线状的连续波调频激光；激光接收电路，接收反射的回波信号，放大滤波后传输给混频电路；混频电路，将所述等幅调频信号和激光接收电路传输过来的信号进行混频，输出差频信号给微处理器；微处理器，利用所述差频信号计算出触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的三角形距离，根据所述三角形距离计算触摸点的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令，然后通过USB接口或RS232接口传输给外部计算机。

如图4所示，本发明所述激光发射电路包括电容C1、电容C2、电容C3，电阻R1、电阻R2、滑动电阻器R3、三极管Q1和线型激光发射器LD。其连接关系为：电源VCC串联电阻R1和电阻R2后接地，电阻R1和R2构成分压电路，为三极管Q1的基极提供直流偏置电压；由电容C1和电容C2并联组成的滤波电路的一端与电源VCC相连，另一端与地相连；三极管Q1的集电极与电源VCC相连，三极管Q1的发射级串联滑动变阻器R3后接到激光发射器LD的阳极，激光发射器LD的阴极与地相连；三极管Q1的基极连接到电阻R1和电阻R2之间，且串联电容C3后作为激光发射电路的输入端，电容C3起到隔直作用。

本发明调频发生器受微控制器控制产生等幅调频信号Signal1，Signal1经激光发射电路的输入端输入后，经过隔直电容C3加到NPN三极管Q1的基极，三极管Q1射级输出信号随基极的信号变化而变化，射级输出信号经过限流电阻R3再加到激光发射器LD两端，激光发射器LD为一字型激光器，激光发射器LD受激发出一字线状的连续波调频激光。本发明发射电路的功能是激励激光发射器LD输出，并将线性调频信号调制到激光发射器发射的激光上。

如图5所示，本发明所述激光接收电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滑动变阻器R5，电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，运算放大器U1、运算放大器U2及雪崩光电二极管APD；其连接关系为：高压电源HV串联电阻R6连接到雪崩光电二极管(APD)的阴极，电阻R6起到限流作用，保护雪崩光电二极管；APD的阳极串联电阻R8连接到地；电容C5一端连接到高压电源HV，另一端连接到地，起到滤波作用；电容C6一端连接到APD阴极，另一端连接到地，起到滤波作用；APD阳极串联电容C11连接到运算放大器U1的反相端；运算放大器U1的反相端串联电阻R7连接到运算放大器U1输出端；电容C4与电阻R7并联，起到相位补偿作用；运算放大器U1的同相端接地；运算放大器U1的管脚8接电源VCC；运算放大器U1的管脚4接电源VEE；电容C8和电容C10构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C14和电容C16构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地；运算放大器U1输出端串联电阻R9再串联电容C12连接到运算放大器U2的同相端，电阻R9起到电路中电阻匹配的作用，电容C12起到隔直作用；电阻R10一端与运算放大器U2同相端相连，另一端连地，电阻R10起到电阻匹配作用；运算放大器U2反相端串联电阻R4接到地，同时运算放大器U2反相端串联滑动变阻器R5连接到运算放大器U2的输出端管脚1，通过改变滑动变阻R5可调节电路的放大倍数；运算放大器U2的管脚8接电源VCC；运算放大器U2的管脚4接电源VEE；电容C7和电容C9构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C13和电容C15构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地；运算放大器U2输出端1脚输出调制信号Signal2。

本发明激光二极管发出的激光照射到触摸笔上，触摸笔可以是手指或任何可反射激光的物体。激光照射到触摸笔上经过漫反射由激光接收电路前端的光电探测器接收。如图4所示，为保证灵敏度，光电探测器为雪崩光电二极管(APD)，其作用是将接收到的光信号转换成电信号。电信号经过隔直电容C11输入到跨阻放大器U1的反相输入端，经过放大之后，再经过匹配电阻R9和隔直电容C12输入到运算放大器U2同相端，信号经过二次放大之后输出为Signal2，信号Signal2经过隔直电容C22输入到混频电路。本发明接收电路的功能是用雪崩光电二极管(APD)探测激光回波信号，再将APD产生的光电流转换成电压信号，并进行放大。

如图6所示，本发明混频电路包括混频芯片U3，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C 31，电感L1以及电感L2；其连接关系为：混频芯片U3的管脚1、管脚9、管脚12均连接电源VCC；混频芯片U3的管脚14串联电阻R14连接到电源VCC；混频芯片U3的管脚5、管脚8、管脚15均连接到电源VEE；混频芯片U3的管脚4、管脚7、管脚13、管脚18均连接到地；电容C17一端连接VCC，另一端接地；电容C18一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚2和管脚3；电容C19一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚20和管脚19；电容C20一端连接混频芯片U3管脚4，一端连接混频芯片U3管脚5；电容C23一端连接混频芯片U3管脚6，另一端串联电容C22作为混频电路的一个输入端，接收线性调频信号Signal2；电容C26一端连接混频芯片U3管脚8，另一端连接到地；电容C28一端连接混频芯片U3管脚9，另一端连接到地；电容C29一端连接混频芯片U3管脚12，另一端连接混频芯片U3管脚13；电容C27一端连接到电源VCC，另一端连接到地；电容C25一端连接混频芯片U3管脚15，另一端连接到地；电容C30一端连接混频芯片U3管脚11，另一端连接到地；电容C31一端连接混频芯片U3管脚10，另一端作为混频电路的另一输入端，接收线性调频信号Signal1；电容C21一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端连接到地，电阻R13和电容C21构成低通滤波电路；电容C24一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端作为混频电路的输出端，电容C24构成隔直电容；电阻R11一端连接混频芯片U3管脚18，另一端连接混频芯片U3管脚17；电阻R12一端连接混频芯片U3管脚17，另一端连接混频芯片U3管脚16，电阻R12和电阻R11可以调节输出信号幅度；电阻R15一端连接混频芯片U3管脚10，另一端连接混频芯片U3管脚11；电感L1一端串联电容C22连接到信号Signal2，另一端接地，电感L1和电容C22构成滤波电路；电感L2一端串联电容C31连接到信号Signal1，另一端接地，电感L2和电容C31构成滤波电路；混频芯片U3管脚16串联电阻R13和电容C24输出信号Signal3。

本发明混频电路是将发射电路发射的等幅调频信号和接收电路接收的信号分别输入到混频芯片U3，经过混频芯片U3实现对两信号频率的相减，通过低通滤波器后进而得到两路信号的差频输出。混频电路示意图如图5所示。信号Signal2经过隔直电容C23输入到混频器U3的管脚6。通过配置混频器U3的外围电路器件C18和C19，完成低通滤波器设计，通过配置混频器U3的外围电路器件R11和R12完成输出增益设计。本振信号Signal1经过混频器U3的管脚10输入到混频器。差频信号经过R13和C21组成的无源低通滤波再经过隔直电容C24输出为Signal3，Signal3经过电平转换输入到后续电路进行后续处理。本发明混频电路的功能是将信号Signal1和信号Signal2进行差频，然后输出差频信号Signal3。

本发明Signal3经电平转换输入到微控制器，首先进行FIR数字滤波，之后进行FFT变换，得到频谱信息，即为差频f_b。根据FMCW激光测距原理，可计算出触摸笔分别到两个激光接收电路位置之间的距离，为

其中，C为光速，T为调频周期，ΔF为调频带宽。

本发明计算得到触摸点到方形触摸屏上边两顶角的距离，假设分别为R_A＝b和R_B＝c。假设方形触摸检测区域左上方顶点物理坐标为(0,0)，右上方顶点的坐标为(a,0)，触摸点的物理坐标为(X,Y)，则

即触摸点的物理坐标为

当获得触摸点的物理坐标后，本发明在显示屏上显示所述物理坐标对应的触摸点为：根据外部显示屏与方形触摸检测区域之间的坐标转换矩阵，计算出所述方形触摸检测区域上触摸点的物理坐标对应显示屏上的逻辑坐标；具体的过程如下：其中，图7为触摸屏校准算法流程图。

如图7所示，假设方形触摸检测区域上触摸点坐标值为(X,Y)，对应的液晶显示屏(LCD)逻辑坐标值为(x,y)。首先，取LCD显示屏的四个顶角的坐标作为采样值，坐标分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃)，(x₄,y₄)。运行输入设备检测程序，分别点击LCD显示屏的四个顶角，读出这些点对应的方形触摸检测区域四个触摸点的坐标值(X₁,Y₁)，(X₂,Y₂)，(X₃,Y₃)，(X₄,Y₄)。将这四组采样值代入如下转换方程:

求解出方程中的7个系数S、A₁、B₁、C₁、A₂、B₂、C₂，即得到校准系数。

如图8所示，根据触摸点的物理坐标计算其对应LCD显示屏的逻辑坐标，根据校准系数，得到物理坐标系和逻辑坐标系之间的转换矩阵M:

用触摸笔点击触摸检测区域，通过FMCW激光测距系统计算得出触摸点的物理坐标(X,Y)，对应的逻辑坐标(x,y)通过转换矩阵M进行如下转换：

计算得到触摸点对应的显示屏逻辑坐标(x,y)。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，主要由方形触摸检测区域、边框及两个连续波调频激光测距系统组成；其中边框位于方形触摸检测区域的四周，两个连续波调频激光测距系统分别位于方形触摸检测区域上方左右两个顶角方位，两个连续波调频激光测距系统包括一共用的微控制器，且两个连续波调频激光测距系统的前端到相应顶点的距离等于C/2ΔF，其中C为光速，ΔF为调频带宽；

两连续波调频激光测距系统，用于测量方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算触摸点在触摸检测区域中的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令并将其传输出去；

所述连续波调频激光测距系统包括调频发生器、激光发射电路、激光接收电路、混频电路及与外部计算机相连的微处理器；

微处理器，利用所述差频信号计算方形触摸检测区域内触摸点到方形触摸检测区域上方两个顶点的距离，根据所述距离计算触摸点在触摸检测区域中的物理坐标，根据触摸点物理坐标产生触控指令，然后通过USB接口或RS232接口传输给外部计算机。

2.根据权利要求1所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述边框为黑色绒布或黑橡胶。

3.根据权利要求1所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述激光发射电路包括电容C1、电容C2、电容C3，电阻R1、电阻R2、滑动电阻器R3、三极管Q1和线型激光发射器LD；其连接关系为：电源VCC串联电阻R1和电阻R2后接地，由电容C1和电容C2并联组成的滤波电路的一端与电源VCC相连，另一端与地相连；三极管Q1的集电极与电源VCC相连，三极管Q1的发射级串联滑动变阻器R3后接到激光发射器LD的阳极，激光发射器LD的阴极与地相连；三极管Q1的基极连接到电阻R1和电阻R2之间，且串联电容C3后作为激光发射电路的输入端。

4.根据权利要求1所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述激光接收电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滑动变阻器R5，电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，运算放大器U1、运算放大器U2及雪崩光电二极管APD；其连接关系为：高压电源HV串联电阻R6连接到雪崩光电二极管APD的阴极；APD的阳极串联电阻R8连接到地；电容C5一端连接到高压电源HV，另一端连接到地；电容C6一端连接到APD阴极，另一端连接到地；APD阳极串联电容C11连接到运算放大器U1的反相端；运算放大器U1的反相端串联电阻R7连接到运算放大器U1输出端；电容C4与电阻R7并联；运算放大器U1的同相端接地；运算放大器U1的管脚8接电源VCC；运算放大器U1的管脚4接电源VEE；电容C8和电容C10构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C14和电容C16构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地；运算放大器U1输出端串联电阻R9再串联电容C12连接到运算放大器U2的同相端；电阻R10一端与运算放大器U2同相端相连，另一端连地；运算放大器U2反相端串联电阻R4接到地，同时运算放大器U2反相端串联滑动变阻器R5连接到运算放大器U2的输出端；运算放大器U2的管脚8接电源VCC；运算放大器U2的管脚4接电源VEE；电容C7和电容C9构成滤波电路一端接电源VCC，另一端接地；电容C13和电容C15构成滤波电路一端接电源VEE，另一端接地。

5.根据权利要求1所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述混频电路包括混频芯片U3，电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C 31，电感L1以及电感L2；其连接关系为：混频芯片U3的管脚1、管脚9、管脚12均连接电源VCC；混频芯片U3的管脚14串联电阻R14连接到电源VCC；混频芯片U3的管脚5、管脚8、管脚15均连接到电源VEE；混频芯片U3的管脚4、管脚7、管脚13、管脚18均连接到地；电容C17一端连接VCC，另一端接地；电容C18一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚2和管脚3；电容C19一端连接混频芯片U3管脚1，另一端连接混频芯片U3的管脚20和管脚19；电容C20一端连接混频芯片U3管脚4，另一端连接混频芯片U3管脚5；电容C23一端连接混频芯片U3管脚6，另一端串联电容C22作为混频电路的一个输入端；电容C26一端连接混频芯片U3管脚8，另一端连接到地；电容C28一端连接混频芯片U3管脚9，另一端连接到地；电容C29一端连接混频芯片U3管脚12，另一端连接混频芯片U3管脚13；电容C27一端连接到电源VCC，另一端连接到地；电容C25一端连接混频芯片U3管脚15，另一端连接到地；电容C30一端连接混频芯片U3管脚11，另一端连接到地；电容C31一端连接混频芯片U3管脚10，另一端作为混频电路的另一输入端；电容C21一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端连接到地；电容C24一端串联电阻R13连接混频芯片U3管脚16，另一端作为混频电路的输出端；电阻R11一端连接混频芯片U3管脚18，另一端连接混频芯片U3管脚17；电阻R12一端连接混频芯片U3管脚17，另一端连接混频芯片U3管脚16；电阻R15一端连接混频芯片U3管脚10，另一端连接混频芯片U3管脚11；电感L1一端连接电容C22和电容C23之间，另一端接地；电感L2一端连接混频芯片U3管脚10，另一端接地。

6.根据权利要求5所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述混频芯片U3的型号为AD831。

7.根据权利要求1所述基于连续波调频激光测距的大尺寸触摸屏，其特征在于，所述触控指令包括逻辑坐标和事件信息，逻辑坐标的计算方法为：根据外部显示屏与方形触摸检测区域之间的坐标转换矩阵，计算出所述触摸检测区域上触摸点的物理坐标对应显示屏上的逻辑坐标。