CN107219964A - 一种声波触摸屏的信号增益调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声波触摸屏的信号增益调节方法,包括以下步骤:(1)建立增益标准模板;(2)增益调节;具体的增益调节过程为:在建立增益标准模板后的每一个信号扫描周期内,控制器将增益标准模板中的各增益值按时序输出至增益可调放大器,增益可调放大器根据接收到的增益值,对应地对该信号扫描周期内的初始模拟信号进行增益调节,再由ADC采样模块对增益调节后的初始模拟信号进行采样并输出至控制器。本发明能够根据初始模拟信号的实际情况对应地进行增益调节,使所有初始模拟信号达到设定采样值,提升控制器对初始模拟信号的识别灵敏度,解决了现有技术中表面声波触摸屏因信号不均匀而容易出现触摸误判的问题。
Description
技术领域
本发明属于触摸屏技术领域,具体地说涉及一种声波触摸屏的信号增益调节方法,尤其适用于表面声波触摸屏中模拟信号的增益调节方法。
背景技术
表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成,其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面,当手指触及屏幕时,触点上的声波即被阻止,由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响,分辨率极高,有极好的防刮性,寿命长(5000万次无故障),能保持清晰透亮的图像质量,没有漂移,只需安装时一次校正,有第三轴(即压力轴)响应,广泛应用于各行各业。
表面声波触摸屏的原理是在显示屏前面覆盖一层触摸屏体,触摸屏体的边角安装声波换能器来发射和接收声波信号。通过四周的条纹阵列反射将发送换能器发射的声波信号反射到触摸屏体显示区检测触摸坐标,然后再通过四周的条纹阵列反射将声波信号汇聚到接收换能器,接收换能器将接收到的声波信号转换为一组高速变化的模拟信号,然后由ADC模块高速采样,控制器再通过ADC模块的采样数据就可以计算出触摸坐标。其中,触摸屏的坐标计算原理,是在无触摸的环境下,将采样数据保存起来,定义为无触摸模型,然后在每个扫描周期,将采样数据对比与模型的差异,计算出触摸坐标值。
由于接收换能器接收到的初始模拟信号非常微弱,因此现有技术中通常采用放大电路对接收换能器接收到的初始模拟信号进行统一放大处理,以此来获得稳定精确的采样数据。但在实际使用过程中,对声波信号影响最大的就是反射条纹、触摸屏体、以及触摸屏体上的杂质。例如,在生产过程中,印刷的反射条纹有很大的个体差异,会导致触摸屏体上的声波信号分布不均匀,这时候就需要手工打磨条反射纹,进一步改善声波信号,但是也不能彻底解决。在安装触摸屏体的时候,有时候还会干涉到反射条纹,甚至会在声波传输路径中掺入杂质,这也会影响声波信号的传输。在使用过程中,触摸屏体表面和边沿安装缝隙会积累灰尘和水分,也会影响声波信号的传输。再加上触摸屏体本身有一些几何差异。总之,在声波信号传输的路径中,会有很多或多或少的因素,导致声波信号在屏体分布不均匀,相应地,也导致转化的模拟信号不均匀。控制器在处理这些模拟信号的时候,会呈现出一个高低起伏的波形,而当波形落差较大时,就会使ADC模块的采样困难,抗干扰能力下降,触摸误判现象几率增加。因此,急需对上述技术问题进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题,提供一种声波触摸屏的信号增益调节方法,本发明能够根据初始模拟信号的实际情况对应地进行增益调节,使所有模拟信号达到设定采样值,提升控制器对初始模拟信号的识别灵敏度,解决了现有技术中表面声波触摸屏因信号不均匀而容易出现触摸误判的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)建立增益标准模板
所述的建立增益标准模板包括以下步骤:
S1:在任意一个信号扫描周期内,增益可调放大器对来自接收换能器的初始模拟信号进行统一放大处理;
S2:ADC采样模块对放大后的初始模拟信号进行连续采样,得到多个采样数据;
S3:根据各采样数据和统一放大倍数,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据,再根据得到的初始模拟信号数据计算出各初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值,这些得到的增益值即为增益标准模板;
(2)增益调节
在其后的每一个信号扫描周期内,控制器将增益标准模板中的各增益值按时序输出至增益可调放大器,增益可调放大器根据接收到的增益值,对应地对该信号扫描周期内的初始模拟信号进行增益调节,再由ADC采样模块对增益调节后的初始模拟信号进行采样并输出至控制器。
所述S3步骤中,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据后,先将初始模拟信号数据进行分段处理,再根据每段初始模拟信号数据中的最大值,计算出各段初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值。
所述时序是指:控制器在ADC采样模块已采样和待采样的相邻两次采样时间之内,将待采样初始模拟信号所对应的增益值输出至增益可调放大器,使输出的增益值与待采样初始模拟信号相匹配。
所述控制器包括主控制器和辅控制器,所述主控制器与ADC采样模块连接,用于接收采样数据并计算增益值,所述辅控制器与增益可调放大器连接,用于将增益值按时序依次输出至增益可调放大器。
所述ADC采样模块的采样频率为500Khz—2Mhz。
所述目标值为ADC采样模块的最大采样值的80%—95%。
采用本发明的优点在于:
一、本发明先通过对初始模拟信号统一放大的方式得到采样数据,再通过采样数据得到初始模拟信号放大至设定目标值所需的增益值,然后再以得到的各增益值作为增益标准模板,对应地对其后每一个信号扫描周期内的初始模拟信号进行放大处理。这样的增益调节方法能够根据初始模拟信号的实际情况对应地进行增益调节,使每个信号扫描周期内的初始模拟信号均达到设定采样值,极大地提升了声波信号的平稳度和极大地提升了控制器对初始模拟信号的识别灵敏度,控制器对初始模拟信号的识别度更宽,解决了现有技术中表面声波触摸屏因信号不均匀而容易出现触摸误判的问题。
二、本发明能够解决现有表面声波触摸屏所存在的产品缺陷,提升产品良率和提升触摸屏的环境适应性。
三、本发明所述目标值为ADC采样模块的最大采样值的80%—95%,能在最大利用ADC采样模块量程的情况下,避免信号波动溢出ADC采样量程导致数据失真。
四、本发明采用500Khz—2Mhz的采样频率,根据声速和声波屏条纹特性,相邻两次采样物理间隔约为1.5mm,接近声波屏条纹的平均间距,让两者与之相匹配。
五、本发明按时序输出增益值,能在ADC采样模块采样等待的时间里,让闲置的控制器得到充分利用。
六、本发明能使放大后的信号整体幅值较高,抗干扰能力更强;对于无法排除的部分干扰信号,也会得到放大,在程序计算的时候,干扰信号特性更明显,更容易排除。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
图2为改进前的波形图。
图3为本发明改进后的波形图。
图4为改进前的增益图。
图5为本发明改进后的增益图。
具体实施方式
实施例1
一种声波触摸屏的信号增益调节方法,包括以下步骤:
(1)建立增益标准模板
所述的建立增益标准模板包括以下步骤:
S1:在任意一个信号扫描周期内,增益可调放大器对来自接收换能器的初始模拟信号进行统一放大处理;
S2:ADC采样模块对放大后的初始模拟信号进行连续采样,得到多个采样数据;
S3:根据各采样数据和统一放大倍数,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据,再根据得到的初始模拟信号数据计算出各初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值,这些得到的增益值即为增益标准模板;
(2)增益调节
在其后的每一个信号扫描周期内,控制器将增益标准模板中的各增益值按时序输出至增益可调放大器,增益可调放大器根据接收到的增益值,对应地对该信号扫描周期内的初始模拟信号进行增益调节,再由ADC采样模块对增益调节后的初始模拟信号进行采样并输出至控制器。
本实施例中,所述时序是指:控制器在ADC采样模块已采样和待采样的相邻两次采样时间之内,将待采样初始模拟信号所对应的增益值输出至增益可调放大器,使输出的增益值与待采样初始模拟信号相匹配,这样就能使ADC采样模块每次都采样到增益调节后的初始模拟信号。
本实施例中,所述控制器包括主控制器和辅控制器,所述主控制器与ADC采样模块连接,用于接收采样数据并计算增益值,所述辅控制器与增益可调放大器连接,用于将增益值按时序依次输出至增益可调放大器。
本实施例中,所述ADC采样模块的采样频率为500Khz—2Mhz,所述目标值为ADC采样模块的最大采样值的80%—95%。
本实施例主要采用分点的方式对初始模拟信号进行增益调节,即ADC采样模块每次采样时的初始模拟信号均需要进行增益调节。
实施例2
一种声波触摸屏的信号增益调节方法,包括以下步骤:
(1)建立增益标准模板
所述的建立增益标准模板包括以下步骤:
S1:在任意一个信号扫描周期内,增益可调放大器对来自接收换能器的初始模拟信号进行统一放大处理;
S2:ADC采样模块对放大后的初始模拟信号进行连续采样,得到多个采样数据;
S3:根据各采样数据和统一放大倍数,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据,再根据得到的初始模拟信号数据计算出各初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值,这些得到的增益值即为增益标准模板;
(2)增益调节
在其后的每一个信号扫描周期内,控制器将增益标准模板中的各增益值按时序输出至增益可调放大器,增益可调放大器根据接收到的增益值,对应地对该信号扫描周期内的初始模拟信号进行增益调节,再由ADC采样模块对增益调节后的初始模拟信号进行采样并输出至控制器。
所述S3步骤中,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据后,先将初始模拟信号数据进行分段处理,再根据每段初始模拟信号数据中的最大值,计算出各段初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值。
本实施例主要采用分段的方式对初始模拟信号进行增益调节,具体过程如下:
a、将增益可调放大器的放大倍数设置为一个默认值Gain0,此默认值可将初始模拟信号放大至ADC采样模块可识别的范围。
b、ADC采样模块对放大后的初始模拟信号进行高速连续采样,得到采样数据date1、date2……dateN。
c、将得到的每个采样数据都除以其放大倍数,即date_sourceN= dateN/Gain0,得到初始模拟信号数据date_source1、date_source2……date_sourceN。
d、根据分段参数a,来对初始模拟信号数据进行分段,得到分段后的初始模拟信号数据date_group1、date_group2……date_groupM。
e、根据放大参数b,配合分段后的初始模拟信号数据date_groupM,计算出各段初始模拟信号数据所对应的放大倍数gain1、gain2……gainM。
f、在接下来的扫描周期内,ADC采样模块采样的频率保持不变,在每段数据采样即将到来之前,将增益可调放大器的放大倍数调整至接下来这段数据所对应的增益值,增益可调放大器的调整需要在ADC采样模块停止工作或者采样间隙进行。
此时采样的数据若部分细节起伏较大,可微调起伏较大数据所对应分段的放大倍数值,然后在接下来的扫描周期采样验证其数据平稳度。若对整体数据平稳度都不满意,则需调整分段参数a或放大参数b。当得到了平稳度比较满意的数据时候,接下来的扫描周期都将保持一样的分段依据和放大倍数,其采样得到的数据就可以用来计算触摸坐标了。
所述d步骤中具体的分段方法为:
需要一个分段参数a,a的取值范围为0至1,根据实际情况设置或者程序控制自适应。当a越大,分段越精细,得到的分段数据平稳度越高,分段数量越多,占用资源越多,当a为1的时候,每一个数据都为一组。当a越小,分段越粗糙,得到的分段数据平稳度越低,分段数量越少,占用资源越少,当a为0的时候,所有数据都分成了一组,即等同于分段失效。
分段目的是将初始模拟信号数据date_source1、date_source2……date_sourceN,按照一定规律划分为若干段,得到分段后的初始模拟信号数据date_group1、date_group2……date_groupM。
(a)准备工作:定义两个整数X=1,M=1,并且定义当前分段数据的最大值date_groupM_max以及最小值date_groupM_min;其中,(X表示初始模拟信号数据的第几个,M表示初始模拟信号数据的第几段)。
(b)最值初定:定义最大值date_groupM_max=date_sourceX,最小值date_groupM_min= date_sourceX。
(c)存入分段:将date_sourceX划入段date_groupM,并且X=X+1,若X大于数据总数N,则分段结束。
(d)数据分析:将当前数据date_sourceX与当前分段的最大值date_groupM_max和最小值date_groupM_min比较:
1)、若date_groupM_min≤date_sourceX≤date_groupM_max,则执行步骤(c);
2)、若date_sourceX<date_groupM_min,则执行步骤(e);
3)、若date_sourceX>date_groupM_max,则执行步骤(f)。
(e)若date_sourceX/date_groupM_max≥a,则date_sourceX=date_groupM_min,并执行步骤(c);否则X=X+1,M=M+1,执行步骤(b)。
(f)若date_groupM_min/date_sourceX≥a,则date_sourceX=date_groupM_max,并执行步骤(d);否则X=X+1,M=M+1,执行步骤(b)。
(g)按照上述步骤循环执行,直至步骤(c)中,X大于数据总数N,分段结束。
所述e步骤中具体的放大方法为:
需要一个放大参数b,b的取值范围为0至1,根据实际情况设置或者程序控制自适应。其中b的取值越大,采样的数据越大,b的取值越小,采样的数据越小。
放大目的是将分段后的数据date_groupM,以段为单位来计算采样时增益可调放大器所需提供的放大倍数值gainM。
1、准备工作:定义一个整数M=1,根据实际使用的采样模块量程K。
2、计算放大目标值:计算出放大目标值L=b*K。
3、计算放大倍数:结合当前分段数据中的最大值date_groupM_max,计算出当前分段数据所需的放大倍数gainM=L/ date_groupM_max。
4、M=M+1,若M大于总段落数,放大参数计算步骤结束,否者执行步骤3。
经实验证明,与现有技术相比,采用本发明所述增益调节方法后,不仅能大幅提升波形的平稳度,还使得主控模块对信号识别度更宽,具体对比效果可参见附图2—4。
Claims (6)
1.一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)建立增益标准模板
所述的建立增益标准模板包括以下步骤:
S1:在任意一个信号扫描周期内,增益可调放大器对来自接收换能器的初始模拟信号进行统一放大处理;
S2:ADC采样模块对放大后的初始模拟信号进行连续采样,得到多个采样数据;
S3:根据各采样数据和统一放大倍数,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据,再根据得到的初始模拟信号数据计算出各初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值,这些得到的增益值即为增益标准模板;
(2)增益调节
在其后的每一个信号扫描周期内,控制器将增益标准模板中的各增益值按时序输出至增益可调放大器,增益可调放大器根据接收到的增益值,对应地对该信号扫描周期内的初始模拟信号进行增益调节,再由ADC采样模块对增益调节后的初始模拟信号进行采样并输出至控制器。
2.如权利要求1所述的一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于:所述S3步骤中,计算得到各采样数据采样前的初始模拟信号数据后,先将初始模拟信号数据进行分段处理,再根据每段初始模拟信号数据中的最大值,计算出各段初始模拟信号数据放大至设定目标值所需的增益值。
3.如权利要求1或2所述的一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于:所述时序是指:控制器在ADC采样模块已采样和待采样的相邻两次采样时间之内,将待采样初始模拟信号所对应的增益值输出至增益可调放大器,使输出的增益值与待采样初始模拟信号相匹配。
4.如权利要求1所述的一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于:所述控制器包括主控制器和辅控制器,所述主控制器与ADC采样模块连接,用于接收采样数据并计算增益值,所述辅控制器与增益可调放大器连接,用于将增益值按时序依次输出至增益可调放大器。
5.如权利要求1所述的一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于:所述ADC采样模块的采样频率为500Khz—2Mhz。
6.如权利要求1所述的一种声波触摸屏的信号增益调节方法,其特征在于:所述目标值为ADC采样模块的最大采样值的80%—95%。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170929 |