CN201903866U - 具有多处理单元的红外触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有多处理单元的红外触摸屏，包括由若干块相对独立的电路板组件对应拼接构成的矩形的电路板框架，在电路板框架内形成一个横竖交叉的红外线矩阵，每块电路板组件上焊接的红外发射管或红外接收管至少受一个微控制单元所控制其扫描，各电路板组件并联或串联在一总线上，该总线还与微控制器系统电连接，所述的微控制器系统发送的指令经总线传输至各微控制单元，各微控制单元将执行指令的结果由总线再传输给微控制器系统，微控制器系统通过采集各微控制单元数据，将综合采集到的数据转换成触摸坐标，经通信协议传输给计算机，采用这样的结构具有扫描速响应速度快、生产调试简便、容易实现拓展大尺寸触摸屏，而且生产成本相对低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及触摸屏领域，具体是一种红外线触摸屏，尤指一种具有多处理单元的红外触摸屏。
背景技术
现有的红外触摸屏结构，基本由矩形的电路板框架围设形成，在电路板框架的X轴与Y轴上焊接有若干一一对应发射/接收的红外发射与接收管，用以驱动红外发射管发射和用以处理红外接收管输出的光电信号并输出扫描检测结果的微控制器系统，在电路板框架内形成一个横竖交叉的红外线矩阵；焊接在电路板框架X轴与Y轴上的红外发射与接收管中的每一只红外发射管，在微控制器系统的控制驱动下，沿着触摸屏表面依次发射红外线，在显示器的表面形成正交的红外线的扫描网格，并被沿着触摸屏另外两个邻边排列的红外接收管阵列中对应的红外接收管所接收，如果所述的红外线扫描网格中有触摸物阻断了某些红外线，则微控制器系统就可以根据哪些接收管没有接收到其对应的发射管所发射的红外线，计算出触摸物在屏幕上的位置，并把这个位置数据通过输出端口传送到使用触摸屏的计算机中，以实现人机的交互。
具体参考图1；是现有技术红外线触摸屏的红外线发射、接收管的位置分布图。图中，红外线发射阵列，分为两部分，一部分102位于红外触摸屏左侧的边沿位置上，按序列号排列，是用于Y轴发射扫描的；另一部分101位于红外触摸屏上边沿位置，按序列号排列，是用于X轴发射扫描的；另有红外线接收阵列，分为两部分，一部分103位于102对面边沿上，按序列号排列，是用于Y轴接收扫描的，另一部分104位于101对面边沿上，按序列号排列，是用于X轴接收扫描的，101、102、103、104都是以模块形式，通过连接器连接形成，而每个模块是由发射、接收管单元构成。
其中在X轴上的每对发射、接收管都是一一对应的，而且具有相同的X轴序号。当没用触摸物体在发射管和接收管之间移动时，接收管是可以正常接收到发射管所发出的高频脉冲信号，如有触摸物体开始在X轴方向移动时，X轴的某个或某些发射管所发出的红外线信号会被触摸物体105阻断，导致相对应的那个或多个接收管所接收到的信号根据受遮挡的宽度相对衰减，根据这个接收或发射管所在位置的序号，通过应有A/D转换程序，计算出拦截物在光轴通道中遮挡部分的宽度，再利用坐标公式，便可以知道物体105在X轴上移动的坐标X值了，同样在Y轴上的每对发射、接收管都是一一对应的，而且具有相同的Y轴序号。当触摸物体105在发射管和接收管之间移动时，有某个或某些Y轴上的接收无法接收到对应发射管高频脉冲信号时，根据当时接收或发射的Y轴序号，通过上述方法便可以得到触摸物体105在Y轴上移动的坐标Y值了。通过周而复始的对X、Y轴上的每个红外线发射管轮流输出脉冲信号，进行扫描，同时也对位于其对面相应的每个接收管进行信号读取，触摸物体105在X轴和Y轴的移动坐标轨迹便随即可得。
为了缩短扫描时间，快速的捕捉到触摸目标，有许多国内外的红外线触摸屏生产商尝试利用各种方法，不断研究出新的技术来解决快速扫描问题。如图2所述；有人提出在原来的顺序扫描的基础上，改成X轴与Y轴同时进行顺序扫描。如图3所述；还将X轴与Y轴上的发射管分成两路或多路并同时顺序扫描；所需扫描时间按长轴计算。X轴与Y轴上的红外线接收管划分越细，扫描所要的时间就越少。也有的则采用隔行扫描的方法来提高扫描捕捉目标速度。另外的方法是缩短每对红外发射和接收管的开通时间来实现的。这种方法的缺陷在于以下几个方面：第一，随着触摸屏的尺寸的增加，完成一周扫描的时间必然会随之增加，但是由于器件速度的限制，所以每个光脉冲的持续时间不能无限的缩短，因此对于尺寸较大的触摸屏，反映速度慢的问题依然不能从根本上解决；第二，提高反应速度就要缩短光脉冲的持续时间，那么光脉冲持续时间缩短到一定程度以后，就难以采用高频调制的方式来增强触摸屏抗光干扰能力，限制了触摸屏使用范围，第三；现有的检测、调试方法每次检测都要完成整个一周的扫描，每一只发射管都要参与其中，程序相当复杂。
再参考图4是现有红外触摸屏的红外线发射、接收管在电路板的布线结构示意图；图中可以看出触摸屏电路板上密布有很多连接各发射/接收管的信号传输导线，触摸屏的尺寸越大所要布的线就越多，只能增加电路板的宽度或厚度来解决布线问题，因此就无法将触摸屏做成窄而薄，而且各线之间的信号的传输也会受到干扰。
由于现有的红外触摸屏的所有接收/发射管只有一个微控制器系统控制，普遍存在触摸物检测的响应速度慢、生产调试难度高、延伸超大尺寸难度大的缺点；并且随着触摸屏尺寸的增大，暴露的问题就越多。
实用新型内容
为了克服现有大尺寸红外触摸屏存在响应速度慢、生产调试难度高、系统连接线多、生产成本高、延伸超大尺寸触摸屏难度大的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有多处理单元的红外触摸屏，它不仅具有扫描速响应速度快、生产调试简便、容易实现拓展大尺寸触摸屏，而且生产成本相对低廉。
本实用新型是这样实现上述发明目的的；设计一种具有多处理单元的红外触摸屏，包括矩形的电路板框架，在电路板框架的X轴与Y轴上分别焊接有若干一一对应发射/接收的红外发射与接收管，用以驱动红外发射管发射和用以处理红外接收管输出的光电信号并输出扫描检测结果的微控制器系统，在电路板框架内形成一个横竖交叉的红外线矩阵，所述的电路板框架由若干块相对独立的电路板组件对应拼接构成，每块电路板组件上焊接的红外发射管或红外接收管至少受一个微控制单元所控制其扫描，各电路板组件并联或串联在一总线上，该总线还与微控制器系统电连接，所述的微控制器系统发送的指令经总线传输至各微控制单元，各微控制单元将执行指令的的结果由总线再传输给微控制器系统，实现微控制器系统与各微控制单元之间信息的双向传递，微控制器系统通过采集各微控制单元数据，将综合采集到的数据并转换成触摸坐标，经通信协议传输给计算机，实现人机在显示器界面的完美交互。
更优的
所述红外触摸屏是由一个微控制器系统为主控单元和多个独立的微控制单元为副处理单元构成，各独立的副处理单元与主控单元是通过总线方式实现连接与通信。
各电路板组件之间的拼接是通过电连接件的连接来实现电源和总线的联通，这些电连接件是排针或排线连接件。
本实用新型的技术方案由于采用“一主微控制器系统与若干副微控制单元”模式，来共同完成数据的采集与计算，与现有的红外触摸屏相比具有：
1、各微控制单元相对独立，系统稳定性高且同一时间内完成扫描速度快；
2、各电路板组件是并联或串联“挂”在总线上，理论上可以无限挂靠，因此很容易地拓展大尺寸或超大尺寸红外触摸屏；
3、由于各微控制单元是独立负责该区域的工作，不会因为尺寸的扩大而降低速度，因此大大提高红外触摸屏响应速度等技术性能；
4、由于各微控制单元所控制的电路板组件是独立的处理单元，可以进行独立调试，极大地提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1是现有红外触摸屏的红外线发射、接收管的位置分布图。
图2是现有红外触摸屏的X轴与Y轴同时进行扫描的示意图。
图3是现有红外触摸屏X轴与Y轴上的接收管分成两路并同时顺序扫描的示意图。
图4是现有红外触摸屏的红外线发射、接收管在电路板的布线结构示意图。
图5是本实用新型具有具有多处理单元的红外触摸屏原理的平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
参考图5；为本实用新型具有具有多处理单元的红外触摸屏原理的平面结构示意图。图中，红外线发射和接收阵列；包括位于触摸屏上方的三块电路板组件01、02、03拼接而成的X轴红外发射区，相对应的下方同样是由三块与其对应电路板组件04、05、06拼接而成的X轴接收区，以及在触摸屏左边的两块电路板组件07、08拼接而成的Y轴红外发射区，相对应的右边同样是由两块电路板组件09、10拼接而成的Y轴接收区，共同围设成一个矩形的电路板框架，在电路板框架内形成一个横竖交叉的红外线矩阵，各电路板组件之间通过焊接排针插座或排线插座14的连接方式来实现与总线11的电源和通信联通，当然也可以采用其它的连接方式，各电路板组件上焊接有若干发射管或接收该15以及负责本电路板组件区域进行驱动或扫描的微控制单元，各电路板组件并联或串联13在一总线11上，该总线11还与电连接有用以驱动红外发射管发射和用以处理红外接收管输出的光电信号并输出扫描检测结果的微控制器系统12，所述的微控制器系统12发送的指令经总线11传输至各微控制单元，各微控制单元将执行指令的的结果由总线11再传输给微控制器系统12，实现微控制器系统12与各微控制单元之间信息的双向传递，微控制器系统12通过采集各微控制单元数据，将综合采集到的数据并转换成触摸坐标，经通信协议传输给计算机，实现人机在显示器界面的完美交互。
本实用新型由于采用“一主微控制器系统12与若干副微控制单元”并存模式，来共同完成数据的采集与计算，各微控制单元相对独立，只要完成该区域的电路板组件扫描工作即可，因此系统稳定性高且同一时间内完成扫描速度快；各电路板组件是并联或串联“挂”在总线上，理论上可以无限挂靠，因此可以很容易地拓展大尺寸或超大尺寸红外触摸屏；由于各微控制单元是独立负责该区域的工作，不会因为尺寸的扩大而降低速度，因此大大提高红外触摸屏响应速度等技术性能；由于各微控制单元所控制的电路板组件是独立的处理单元，就可以进行独立调试，极大地提高生产效率，降低生产成本。
Claims (4)
1.具有多处理单元的红外触摸屏，包括矩形的电路板框架，在电路板框架的X轴与Y轴上分别焊接有若干一一对应发射/接收的红外发射与接收管、用以驱动红外发射管发射和用以处理红外接收管输出的光电信号并输出扫描检测结果的微控制器系统，在电路板框架内形成一个横竖交叉的红外线矩阵，其特征在于：所述的电路板框架由若干块相对独立的电路板组件对应拼接构成，每块电路板组件上焊接的红外发射管或红外接收管至少受一个微控制单元所控制其扫描，各电路板组件并联或串联在一总线上，该总线还与微控制器系统电连接，所述的微控制器系统发送的指令经总线传输至各微控制单元，各微控制单元将执行指令的的结果由总线再传输给微控制器系统，实现微控制器系统与各微控制单元之间信息的双向传递，微控制器系统通过采集各微控制单元数据，将综合采集到的数据并转换成触摸坐标，经通信协议传输给计算机。
2.根据权利要求1所述的具有多处理单元的红外触摸屏，其特征在于：所述红外触摸屏是由一个微控制器系统为主控单元和多个独立的微控制单元为副处理单元构成，各独立的副处理单元与主控单元是通过总线方式实现连接与通信。
3.根据权利要求1所述的具有多处理单元的红外触摸屏，其特征在于：所述的各电路板组件之间的拼接是通过电连接件的联接来实现电源和总线的联通。
4.根据权利要求3所述的具有多处理单元的红外触摸屏，其特征在于：所述的电连接件为排针或排线连接件。
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