CN106502463A - 一种触摸屏显示器的噪声控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种触摸屏显示器的噪声控制装置，包括主处理器、无线模块、存储器模块、输入输出模块、电源模块、触摸屏显示器和触摸屏控制器，所述无线模块、存储器模块、输入输出模块、电源模块、触摸屏显示器和触摸屏控制器均与主处理器相连。本发明相应地提出一种触摸屏显示器的噪声控制方法，触摸屏控制器通过测量触摸屏显示器电路噪声电平，对超出预定范围的噪声电平重复提高或降低所需的驱动电压以及降低或提高处理器的接收灵敏度，从而实现减少触摸屏控制器的噪声信号被误解为触摸事件的几率，有效的降低噪声，同时降低显示器的功耗，且不会降低输入信号的灵敏度。

Description

一种触摸屏显示器的噪声控制装置和控制方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其是一种触摸屏显示器的噪声控制装置和控制方法。

背景技术

近年来，触摸屏显示器在许多类型的电子设备上应用得非常的广泛，它是一种能够感应手指或手写笔触摸的电子设备。由于他们的直观性和易用性，该设备广泛应用在零售支付终端、自动取款机、平板电脑，移动电话等电子设备上。

一般情况下，触摸屏显示器的工作原理是检测玻璃上的触摸，然后使触摸的位置与电子设备内的主处理器进行通信。虽然有处理器解译触摸位置显示的信息，但是能否解译成功主要取决于触摸屏控制器，它不仅判断是否发生了触摸事件，而且判断触摸事件的精确位置。

传统的移动电话的触摸屏控制器很容易在插入设备(如交流电源适配器)出现异常的情况。这主要是由于电源适配器产生的电噪声会模仿或掩盖实际的触摸事件，从而使控制器很难正确判断触摸事件和它的位置。一般来说，控制这种噪声可以通过将驱动和阈值电压提高到一个更高值，从而降低较低的电噪声的变化干扰正常工作的可能性。但是这种方式也存在两个显著缺点：第一，它增加了触摸屏显示器的功率消耗，减少了移动电话或其他设备的电池使用寿命；第二，触摸屏工作在更高的电压下，将会导致显示器自身产生噪声，与其它电路(无线网络，蜂窝，全球定位系统，以及蓝牙无线电接收器)干扰，明显地降低输入信号的灵敏度。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种触摸屏显示器的噪声控制装置和控制方法，触摸屏控制器通过测量触摸屏显示器电路噪声电平，对超出预定范围的噪声电平重复提高或降低所需的驱动电压以及降低或提高处理器的接收灵敏度，从而实现减少触摸屏控制器的噪声信号被误解为触摸事件的几率，有效的降低噪声，同时降低显示器的功耗，且不会降低输入信号的灵敏度。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种触摸屏显示器的噪声控制装置，包括主处理器、无线模块、存储器模块、输入输出模块、电源模块、触摸屏显示器和触摸屏控制器，所述无线模块、存储器模块、输入输出模块、电源模块、触摸屏显示器和触摸屏控制器均与主处理器相连，无线模块包括无线收发器和对应的基带处理器，触摸屏控制器包括处理器、存储器、电压调节器、驱动控制电路、多路复用器和模数转换器，所述处理器、电压调节器、驱动控制电路、多路复用器和模数转换器依次首尾相连，存储器内嵌在处理器中。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，无线模块为无线局域网络WLAN的无线电和基带处理模块。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，无线模块为全球移动通信系统GSM的无线电和基带处理模块。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，无线模块为其它的无线模块，包括蓝牙微微网、无线网络、GPS、LTE或UMTS无线电接收器或收发模块对应的处理电路。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，存储器包括消减噪声模块。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，所述电压调节器为脉冲宽度调制升压电源电路，包括电容C7、电感器L1、场效应晶体管Q2、二极管D3、电容器C6、电源电压节点AVDD和驱动控制节点DCN，电源电压节点AVDD一端连接电容C7并接地，电源电压节点AVDD另一端通过电感器L1连接到场效应晶体管Q2的上部控制节点的一端，场效应晶体管Q2的下部控制节点耦合接地，场效应晶体管Q2的上部控制节点另一端通过二极管D3连接驱动控制节点DCN，驱动控制节点DCN通过电容器C6接地。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，所述电压调节器为多级电荷泵电路，包括电源电压节点AVDD、第一线性电压调节器、第二线性电压调节器、……、第n线性电压调节器和次级多路复用器，电源电压节点AVDD耦合到第一线性电压调节器的输入节点Vin，第一线性电压调节器的输出节点Vout连接到第二线性电压调节器的输入节点Vin，第二线性电压调节器的输出节点Vout连接到第三线性电压调节器的输入节点Vin，……，第n线性电压调节器的输出节点耦合到次级多路转换器的输入端，处理器分别同第一线性电压调节器、第二线性电压调节器、……、第n线性电压调节器、次级多路复用器连接，其中，n为正整数。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制装置，所述电压调节器为可调稳压电路，包括线性电压调节器和高电源电压节点VHI，高电源电压节点VHI与线性电压调节器的输入端连接，处理器通过数模转换器与线性电压调节器连接。

本发明还提出一种触摸屏显示器的噪声控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通电，激活触摸屏显示器；

步骤2：校准触摸屏显示器，建立每个信道的背景电容基准值；

步骤3：在没有发射机激励情况下，测量触摸屏显示器的传感器的输出值，通过检查正常测量值的高频率变化来测量噪声电平，并判断触摸屏显示器电路上的噪声电平是否超出预定范围，若超出范围，则转到步骤4，否则转到步骤5；

步骤4：处理器发出指令给电压调节器，以预设的量提高触摸屏显示器的驱动电压，并降低处理器的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器的驱动电压相匹配，返回步骤2；

步骤5：通过采样若干个触摸屏传感器的读数来测量触摸屏显示器的信号强度；

步骤6：判断信号强度是否超出阈值的一个预设的比例，若是，则转到步骤7，否则转到步骤3；

步骤7：处理器(181)发出指令给电压调节器(183)，以预设的量降低触摸屏显示器的驱动电压，并提高处理器的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器的驱动电压相匹配，返回步骤2。

进一步的，本发明的触摸屏显示器的噪声控制方法，其特征在于，步骤3中的预设范围是根据信号噪声比来设定的最低电平。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的方法能够使触摸屏显示器的系统功耗降低至少45％，极大地增长了电池的使用时间；

2、本发明的方法通过动态调整触摸屏显示器电平，使噪声信号被误认为触摸事件的概率降低至少20％，提高了系统的正确判断触摸事件的能力；

3、本发明的方法通过智能调整触摸屏显示器的工作电压，是触摸屏显示器的接收器灵敏度提高15Db。

附图说明

图1是本发明降低触摸屏显示器噪声电子装置的框图；

图2是本发明在设备100中使用的一个电压可调电路的示意图；

图3是本发明在设备100中使用的另外一个电压可调电路的示意图；

图4是本发明在设备100中使用的另外一个电压可调电路的示意图；

图5是本发明在设备100中使用的另外一个电压可调电路的示意图；

图6是本发明降低触摸屏显示器噪声方法的流程图。

附图标记说明：

100：噪声控制装置；110：主处理器；120：无线模块；130：存储器模块；140：输入/输出设备；150：电源模块；170：触摸屏显示器；180：触摸屏控制器；181：处理器；182：存储器；183：电压调节器；184：驱动控制电路；185：多路复用器；186：模数转换器；1821：噪声消减模块；1831：第一线性电压调节器；1832：第二线性电压调节器；183n：第n线性电压调节器；18301：次级多路复用器；18302：数模转换器；L1：电感器；Q2：场效应晶体管；D3：二极管；C6：电容器；C7：电容。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种触摸屏显示器的噪声控制装置，如图1所示，包括主处理器110、无线模块120、存储器模块130、输入输出模块140、电源模块150、触摸屏显示器170和触摸屏控制器180，所述无线模块120、存储器模块130、输入输出模块140、电源模块150、触摸屏显示器170和触摸屏控制器180均与主处理器110相连，无线模块120包括一个或多个无线收发器和对应的基带处理器，触摸屏控制器180包括处理器181、存储器182、电压调节器183、驱动控制电路184、多路复用器185和模数转换器186，所述处理器181、电压调节器183、驱动控制电路184、多路复用器185和模数转换器186依次首尾相连，存储器182内嵌在处理器181中，存储器182包括消减噪声模块1821。

存储器模块130包括第一指令集和第二指令集，其中，第一指令集用于确定噪声电平的测量值，第二指令集用于使可调电压源增加驱动电压，通过预先设定的电压值增加驱动电压，预先设定的电压值是电子设备是否和外部设备相连接的函数。存储器模块130还包括第三指令集，根据噪声电平的测量值，调节可调电压源降低驱动电压。

处理器181通过存储器182里的机器可读指令和数据来运行；驱动控制电路184通过多路复用器185控制触摸屏显示器170；触摸屏显示器170反馈信号依次通过多路复用器185、模数转换器186传递给存储器182的消减噪声模块1821，电压调节器183对消减噪声模块1821进行响应，以提供一个稳定的电压信号以供给驱动控制电路184。

消减噪声模块1821包含的指令用来使处理器181连续测量基于AC适配器、USB或HDMI插头式的事件的噪声基底电平，并调整触摸屏显示器170的驱动和门限电压到一个高于噪声基底电平的预设定的电平(例如5％、10％、20％、25％、或者25％)，从而动态地减轻了噪声对触摸屏性能的影响，同时降低了对电池寿命和无线敏感性的影响，其中，预设定的电平是其他操作或环境参数的函数，如AC适配器或USB是否连接上了。

电压调节器183以模拟或者数字的形式从噪声消减模块1821的每一个方向，对控制信号进行响应，以提供一个稳定的电压信号以驱动控制电路184。驱动控制电路184从电压调节器183接收到电压，并且控制经由多路复用器185的发送(TX)线驱动电源的触摸屏显示器170。模数转换器186通过处理器181将触摸屏显示器170的电压信号转换成数字信号，不但可以对噪声进行消减处理，而且可以用于给处理器110提供触摸数据。

无线模块120为无线局域网络WLAN的无线电和基带处理模块122；或者，无线模块120为全球移动通信系统GSM的无线电和基带处理模块124；或者，无线模块120为其它的无线模块126，包括蓝牙微微网、无线网络(无线保真)、GPS(全球定位系统)、LTE或UMTS(通用移动通信系统)无线电接收器或收发模块对应的处理电路。

如图2所示，电压调节器183A采用一个脉冲宽度调制(PWM)升压电源电路的形式，包括电容C7、电感器L1、场效应晶体管Q2、二极管D3、电容器C6、电源电压节点AVDD和驱动控制节点DCN，电源电压节点AVDD的一端连接电容C7并接地，电源电压节点AVDD另一端通过电感器L1连接到场效应晶体管Q2的上部控制节点的一端，场效应晶体管Q2的下部控制节点耦合接地，晶体管Q2通过它的中部控制节点耦合到处理器181的一个输出管脚，处理器181输出PWM控制到场效应晶体管Q2的中部控制节点，晶体管Q2在特定的时间段进行开关，场效应晶体管Q2的上部控制节点另一端通过二极管D3连接驱动控制节点DCN，驱动控制节点DCN通过电容器C6接地，驱动控制节点DCN提供期望的驱动控制电压供给驱动控制电路184。

如图3所示，电压调节器183B采用多级电荷泵电路，包括电源电压节点AVDD、第一线性电压调节器1831、第二线性电压调节器1832、……、第n线性电压调节器183n和次级多路复用器18301，电源电压节点AVDD耦合到第一线性电压调节器1831的输入节点Vin，第一线性电压调节器1831的输出节点Vout连接到第二线性电压调节器1832的输入节点Vin，第二线性电压调节器1832的输出节点Vout连接到第三线性电压调节器1833的输入节点Vin，……，第n线性电压调节器183n的输出节点耦合到次级多路转换器18301的输入端，处理器181分别同第一线性电压调节器1831、第二线性电压调节器1832、……、第n线性电压调节器183n、次级多路复用器18301连接，次级多路转换器18301输出期望的驱动控制电压供给驱动控制电路184，其中，n为正整数。

本实施例中选取二级电荷泵电路进行解释说明，其它实施例中可选为多级电荷泵电路串联，使用额外的线性电压调节器进行扩展，以提供更大的电压分辨率。二级电荷泵电路包括第一线性电压调节器1831和第二线性电压调节器1832，以及次级多路复用器18301。第一线性电压调节器1831和第二线性电压调节器1832分别包括一个输入节点Vin，输出节点Vout，一个使能节点EN，以及接地或更低的电源节点GND。第一线性电压调节器1831输入节点Vin被耦合到上部电源节点和AVDD，并提供了3伏输出给第二线性电压调节器1832的输入节点Vin，它提供了一个6伏的输出。第二线性电压调节器1832输出耦合到次级多路转换器18301的输入端，这是由处理器181控制，以提供3到6伏的驱动电压给驱动控制电路184。

如图4所示，电压调节器183C为可调稳压电路，提供较高的电源电压VHI，包括线性电压调节器1830和高电源电压节点VHI，高电源电压节点VHI与线性电压调节器1830的输入端连接，处理器181通过数模转换器18302与线性电压调节器1830连接，线性电压调节器1830由处理器181的模拟控制信号进行控制，并输出期望的驱动控制电压供给驱动控制电路184。电压调节器183C利用更高的电源电压，以减小输出电压。

如图5所示，电压调节器183D为可调稳压电路，提供较高的电源电压VHI，相对于电压调节器183C，电压调节器183D的处理器181通过数模转换器18302同线性电压调节器1830连接，数模转换器18302可以提供任何2-，3-，4-，5-，6-位或更高的分辨率，由处理器181的数字线路控制。电压调节器183D利用更高的电源电压，以减小输出电压。

一种触摸屏显示器的噪声控制方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤1：通电，激活触摸屏显示器170。

步骤2：校准触摸屏显示器170，建立每个信道的背景电容基准值。该校准要求多次测量，目的是使装置能够准确的测定触摸信号和噪声。

步骤3：在没有发射机激励情况下，测量触摸屏显示器的传感器的输出值，通过检查正常测量值的高频率变化来测量噪声电平，并判断触摸屏显示器170电路上的噪声电平是否超出预定范围，若超出范围，则转到步骤4，否则转到步骤5。其中，预设范围是根据信号噪声比来设定的最低电平。在一些实施方案中，信噪比是一个固定电平，或以前的数据信号的一个电平，以维持所需的电平等级，例如在显示表面上感测没有虚假触摸；

步骤4：处理器181发出指令(数字通信信号或模拟控制电压)给电压调节器183，以预设的量(如0.5伏特)提高触摸屏显示器170的驱动电压，并降低处理器181的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器170的驱动电压相匹配，返回步骤2。在一些实施方案中，增量调节电平是该系统是否已检测到一个设备插入的函数，也就是增量是多变量预测函数，该函数根据不同时刻输入变量的变化，函数给出相应的输出响应，当交流电源适配器，HDMI或USB连接器已被插入到所述电子装置，也就是输入量发生增加，相应的输出也就是增量调节电平进行相应输出。或者，增量调节是该系统的电池电量的函数，通过这种方式可降低电池消耗，处理器181也需要通过相应的量衰减驱动电压，这个衰减是在模拟域中实现的，也可以在数字域或模—数域中实现。

步骤5：通过采样若干个触摸屏传感器的读数来测量触摸屏显示器170的信号强度。

步骤6：将触摸屏显示器170的信号强度与最小可接受阈值进行比较，判断该信号强度是否超出阈值的一个预设的比例(如10％)，若是，则转到步骤7，否则转到步骤3。出于对无线电接收机灵敏度的考虑，判断信号强度是否超出阈值的目的是寻求降低的信号强度的几率。

步骤7：处理器(181)发出指令给电压调节器(183)，以预设的量降低触摸屏显示器170的驱动电压，并提高处理器181的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器170的驱动电压相匹配，返回步骤2。处理器181发出某种形式的指令(数字通信信号或模拟控制电压)给可变可调节的调节器183，以预定的量(如0.5伏特)降低其驱动电压。在一些实施方案中，增量调节电平是该系统是否已检测到一个设备插入的函数，如AC适配器，HDMI或者USB连接器的插入。或者，下降斜率是该系统的电池电量的函数，电量高则斜率下降慢，电量低则斜率下降快，电压调节器183还需要通过相应的量增加驱动电压。

步骤4和步骤7中所描述的降低或提高处理器181的接收灵敏度使其与触摸屏显示器170的电压电平相匹配，调整方式如下：处理器181接收灵敏度与工作电平成反相关的关系，提高工作电平，灵敏度必然要降低与之匹配，而灵敏度与两个因素成正相关的关系，分别是噪声系数和噪声门限，由于电压电平提高，噪声系数变大，此时需要降低噪声门限使处理器的接收灵敏度与高电压电平相匹配。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，包括主处理器(110)、无线模块(120)、存储器模块(130)、输入输出模块(140)、电源模块(150)、触摸屏显示器(170)和触摸屏控制器(180)，所述无线模块(120)、存储器模块(130)、输入输出模块(140)、电源模块(150)、触摸屏显示器(170)和触摸屏控制器(180)均与主处理器(110)相连，无线模块(120)包括无线收发器和对应的基带处理器，触摸屏控制器(180)包括处理器(181)、存储器(182)、电压调节器(183)、驱动控制电路(184)、多路复用器(185)和模数转换器(186)，所述处理器(181)、电压调节器(183)、驱动控制电路(184)、多路复用器(185)和模数转换器(186)依次首尾相连，存储器(182)内嵌在处理器(181)中。

2.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，无线模块(120)为无线局域网络WLAN的无线电和基带处理模块(122)。

3.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，无线模块(120)为全球移动通信系统GSM的无线电和基带处理模块(124)。

4.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，无线模块(120)为其它的无线模块(126)，包括蓝牙微微网、无线网络、GPS、LTE或UMTS无线电接收器或收发模块对应的处理电路。

5.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，存储器(182)包括消减噪声模块(1821)。

6.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，所述电压调节器(183)为脉冲宽度调制升压电源电路，包括电容C7、电感器L1、场效应晶体管Q2、二极管D3、电容器C6、电源电压节点AVDD和驱动控制节点DCN，电源电压节点AVDD一端连接电容C7并接地，电源电压节点AVDD另一端通过电感器L1连接到场效应晶体管Q2的上部控制节点的一端，场效应晶体管Q2的下部控制节点耦合接地，场效应晶体管Q2的上部控制节点另一端通过二极管D3连接驱动控制节点DCN，驱动控制节点DCN通过电容器C6接地。

7.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，所述电压调节器(183)为多级电荷泵电路，包括电源电压节点AVDD、第一线性电压调节器(1831)、第二线性电压调节器(1832)、……、第n线性电压调节器(183n)和次级多路复用器(18301)，电源电压节点AVDD耦合到第一线性电压调节器(1831)的输入节点Vin，第一线性电压调节器(1831)的输出节点Vout连接到第二线性电压调节器(1832)的输入节点Vin，第二线性电压调节器(1832)的输出节点Vout连接到第三线性电压调节器(1833)的输入节点Vin，……，第n线性电压调节器(183n)的输出节点耦合到次级多路转换器(18301)的输入端，处理器(181)分别同第一线性电压调节器(1831)、第二线性电压调节器(1832)、……、第n线性电压调节器(183n)、次级多路复用器(18301)连接，其中，n为正整数。

8.根据权利要求1所述的触摸屏显示器的噪声控制装置，其特征在于，所述电压调节器(183)为可调稳压电路，包括线性电压调节器(1830)和高电源电压节点VHI，高电源电压节点VHI与线性电压调节器(1830)的输入端连接，处理器(181)通过数模转换器(18302)与线性电压调节器(1830)连接。

9.一种触摸屏显示器的噪声控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通电，激活触摸屏显示器(170)；

步骤2：校准触摸屏显示器(170)，建立每个信道的背景电容基准值；

步骤3：在没有发射机激励情况下，测量触摸屏显示器的传感器的输出值，通过检查正常测量值的高频率变化来测量噪声电平，并判断触摸屏显示器(170)电路上的噪声电平是否超出预定范围，若超出范围，则转到步骤4，否则转到步骤5；

步骤4：处理器(181)发出指令给电压调节器(183)，以预设的量提高触摸屏显示器(170)的驱动电压，并降低处理器(181)的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器(170)的驱动电压相匹配，返回步骤2；

步骤5：通过采样若干个触摸屏传感器的读数来测量触摸屏显示器(170)的信号强度；

步骤6：判断信号强度是否超出阈值的一个预设的比例，若是，则转到步骤7，否则转到步骤3；

步骤7：处理器(181)发出指令给电压调节器(183)，以预设的量降低触摸屏显示器(170)的驱动电压，并提高处理器(181)的接收灵敏度，使其与触摸屏显示器(170)的驱动电压相匹配，返回步骤2。

10.根据权利要求9所述的触摸屏显示器的噪声控制方法，其特征在于，步骤3中的预设范围是根据信号噪声比来设定的最低电平。