CN202362755U - 一种控制电路及具有所述控制电路的显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制电路，其用于识别红外触摸屏上的触点位置，控制电路包括位于红外触摸屏相邻两侧的两排红外发射管、位于红外触摸屏另外相邻两侧且分别与两排红外发射管相对设置的两排红外接收管、处理器、红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路、信号调理电路以及模数转换电路。两排红外发射管在电性连接上采用矩阵式连线，处理器均与红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路以及模数转换电路电性连接，信号调理电路电性连接于红外接收管选通电路与模数转换电路之间。所述控制电路采用阵列式连线的红外发射管，从而省略了诸多连线，简化了框架电路板的线路布局。本实用新型还涉及一种具有所述控制电路的显示装置。

Description

一种控制电路及具有所述控制电路的显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路及具有所述控制电路的显示装置，尤其涉及一种用于识别红外触摸屏上的触点位置的控制电路及具有所述控制电路的显示装置。 

背景技术

红外触摸屏具有光透过率高，定位精确无漂移，抗刮擦，寿命长等优点。随着显示技术的不断发展，大屏幕显示的普及，红外触摸屏高分辨率、高可靠性、多点触摸功能等方面发展，特别是要实现大尺寸触摸检测功能时，目前只有红外触摸屏方式。由于红外触摸屏采用红外接器件作为传感器，当大尺寸应用时发射管与接收管距离太大，红外辐射功率无法提供稳定可靠信号，加之各种复杂环境影响相对变大，红外接收管会受到环境光干扰无法正常工作。这些极大影响了红外触摸屏的应用。 

红外触摸屏的原理是通过在屏幕四周安装红外发射管和红外接收对管，分别在横、竖两个方向上周期扫描并探测，利用触摸体阻断隔红外线的工作方式进行坐标基本定位。红外触摸屏的结构采用在显示器的前面安装的一个电路板框架，在电路板四周安装对应红外发射管和红外接收管，通过电路驱动红外发射管发出红外光，位置相对的接收管接收红外光信号。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。 

然而，所有红外发射管分别采用单独连线驱动，从而线路比较复杂，严重影响电路板的电路布局。 

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种线路简洁的控制电路及具有所述控制电路的显示装置。 

本实用新型是这样实现的，一种控制电路，其用于识别红外触摸屏上的触点位置，所述控制电路包括位于所述红外触摸屏相邻两侧的两排红外发射管、位于所述红外触摸屏另外相邻两侧且分别与所述两排红外发射管相对设置的两排红外接收管、处理器、红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路、信号调理电路以及模数转换电路。所述两排红外发射管在电性连接上采用矩阵式连线，所述处理器均与所述红外发射管驱动电路、所述红外接收管选通电路以及所述模数转换电路电性连接，所述信号调理电路电性连接于所述红外接收管选通电路与所述模数转换电路之间。 

优选地，所述红外发射管驱动电路为三级管行列选通脉冲驱动，其包括行驱动电路以及列驱动电路，所述行驱动电路与每个红外发射管的阳极电性连接，所述列驱动电路与每个红外发射管的阴极电性连接。 

优选地，所述控制电路还包括用于与上位机通讯的输出接口，所述输出接口与所述处理器电性连接。 

优选地，所述输出接口为串口与USB接口中的至少一种。 

优选地，所述模数转换电路为10位高精度AD转换器。 

本实用新型还提供一种显示装置，其包括红外触摸屏上以及用于识别所述红外触摸屏上的触点位置的控制电路。所述控制电路包括位于所述红外触摸屏相邻两侧的两排红外发射管、位于所述红外触摸屏另外相邻两侧且分别与所述两排红外发射管相对设置的两排红外接收管、处理器、红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路、信号调理电路以及模数转换电路。所述两排红外发射管在电性连接上采用矩阵式连线，所述处理器均与所述红外发射管驱动电路、所述红外接收管选通电路以及所述模数转换电路电性连接，所述信号调理电路电性连接于所述红外接收管选通电路与所述模数转换电路之间。 

优选地，所述红外发射管驱动电路为三级管行列选通脉冲驱动，其包括行驱动电路以及列驱动电路，所述行驱动电路与每个红外发射管的阳极电性连接，所述列驱动电路与每个红外发射管的阴极电性连接。 

优选地，所述控制电路还包括用于与上位机通讯的输出接口，所述输出接口与所述处理器电性连接，所述输出接口为串口与USB接口中的至少一种。 

优选地，所述显示装置还包括用于电性布局所述控制电路的框架电路板，所述框架电路板安装在所述红外触摸屏上。 

优选地，所述模数转换电路为10位高精度AD转换器。 

与现有技术相比，本实用新型提供的控制电路及具有所述控制电路的显示装置通过采用阵列式连线的红外发射管，从而省略了诸多连线，简化了框架电路板的线路布局。另外使用ARM7作为核心处理器，红外发射管采用快速逻辑电路分组控制，对外采用串口输出或者USB接口输出，整个硬件设计大大降低了红外触摸屏硬件成本，且其多点触摸检测算法采用控制红外发射管斜扫描结合手指运动坐标估计的方式实现多点触摸检测功能。 

附图说明

图1为本实用新型较佳实施方式提供的具有控制电路的显示装置的结构组成示意图。 

图2为图1中显示装置的控制电路的模块结构示意图。 

图3为图2中控制电路的红外发射管的连线布局示意图。 

图4为图2中控制电路的软件测试流程图。 

符号说明

显示装置	100
		红外触摸屏	10
框架电路板	20
		控制电路	30
显示区	11
		红外发射管	31
红外接收管	32
		处理器	33
红外发射管驱动电路	34
		红外接收管选通电路	35
信号调理电路	36
		模数转换电路	37
输出接口	38
		行驱动电路	341
列驱动电路	343
		3-8译码器	345

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图2，其为本实用新型较佳实施方式提供的显示装置100的结构组成示意图。显示装置100包括红外触摸屏10、安装在红外触摸屏10上的框架电路板20以及与框架电路板20电性连接的控制电路30。 

红外触摸屏10包括用于显示数据的显示区11。显示区11透过框架电路板20显示给用户。 

控制电路30安装在框架电路板20上，用于识别红外触摸屏10上的触点位置。控制电路30包括两排红外发射管31、两排红外接收管32、处理器33、红外发射管驱动电路34、红外接收管选通电路35、信号调理电路36、模数转换电路37以及输出接口38。 

两排红外发射管31安装在框架电路板20上，并位于红外触摸屏10相邻两侧，在本实施方式中，其安装在红外触摸屏10的上方和左侧。两排红外接收管32安装在框架电路板20上，并位于红外触摸屏10另外相邻两侧，且分别与两排红外发射管31相对设置。因此，红外触摸屏10的显示区11被两排红外发射管31与两排红外接收管32包围。两排红外发射管31在电性连接上采用矩阵式连线（如图3所示）。 

红外发射管驱动电路34电性连接于两排红外发射管31与处理器（MCU）33之间，其用于在处理器33的控制下有序的驱动两排红外发射管31发射红外线。在本实施方式中红外发射管驱动电路34为三级管行列选通脉冲驱动，其包括行驱动电路341以及列驱动电路343，行驱动电路341与每个红外发射管31的阳极电性连接，列驱动电路343与每个红外发射管31的阴极电性连接。行驱动电路341与列驱动电路343配合译码器（在本实施方式中均采用3-8译码器345）而采用恒流驱动，两个3-8译码器345分别电性连接于行驱动电路341与处理器33、列驱动电路343与处理器33之间。 

红外接收管选通电路35电性连接于两排红外接收管32与处理器（MCU）33之间，用于将原始信号逐个输入到信号调理电路36。由于原始信号是微弱的电流信号，信号调理电路36首先将电流信号转换为电压信号，然后进行滤波放大等处理，最后输出合适的电压信号至模数转换电路37。模数转换电路37采用10位高精度AD转换器，转换后的数字信号输入处理器33进行软件运算。处理器33根据触摸状态和动作动态控制红外发射管驱动电路34和红外接收管选通电路35。最终坐标信息通过输出接口38输出至上位机（在本实施方式中采用串口输出，当然在其它实施方式中也可以采用USB接口输出）。 

在本实施方式中，处理器33采用ARM7作为主处理芯片，主要控制红外发射管31阵列选通顺序，红外发射管31被点亮的时刻，ARM7通过红外接收管选通电路35（在本实施方式中采用4选1数据选择器）选通信号，通过地址线寻址与红外发射管31位置上相对应的红外接收管32，并将接收感应到的光通量通过放大器和AD转换器放大并转换为数字信号，再通过数据线传送给ARM7进行处理。通过这样处理可使红外发射管31和红外接收管32一一对应，从而为确定触摸位置奠定基础。 

当用户用手指挡住红外发射管31发出的红外时，对应的红外接收管32就接收不到红外信号或较弱的红外信号，这时通过软件算法处理，判断手指所处的位置。ARM7作为硬件上的核心控制芯片，只能进行采集以得到触摸位置信息而无法实现相应的鼠标动作。ARM7提供串口通信，通过上位机的驱动程序来实现鼠标动作。 

在本实施方式中，显示装置100采用528个红外发射管31作为主动光源，其选通工作的原理是根据地址译码的形式来决定到底是哪个发射管工作，工作时528个红外发射管31轮流导通。8个红外接收管32作为1组，共66组528个红外接收管32，形成47英寸的有效触摸识别面积。这些管子作为被动光感应器，根据其感应到的红外光强弱，从而判断与其关联的红外发射管31到相应的红外接收管32之间是否有遮挡。 

请参阅图4，控制电路30在运行时，其软件测试步骤如下： 

先系统自检；接着行列扫描；之后判断是否有触摸物体，是则交叉斜扫描，否则返回行列扫描步骤；然后运动估计滤波；最后输出坐标，并开始下一周期扫描，进入行列扫描步骤直至最后一个红外发射管31扫描完毕。

简而言之，其软件测试步骤如下： 

先每对LED灯（即红外发射管31），读取相应的AD值，然后归一化处理；

归一化处理后，根据遮挡阈值判断是否可能有触摸，如果有，记录下灯的序号，然后扫描下一对灯，如果没有，继续下一对灯扫描；

所有灯扫描完一遍时，判断是否有被遮挡的灯，如果有，首先判断这个点周围的灯是否也被遮挡，如果也被遮挡，记录下来这些灯的序号，用来计算中心点的坐标；

计算完毕后，进行滤波处理，消除毛刺，及不合理的坐标；

将数据通过串口发送出去；

开始下一周期扫描。

为了实现多点触摸的功能，ARM7作为控制电路30的核心主处理芯片，红外发射管31的逻辑控制采用高速脉冲方式，根据行列扫描的初步定位结果，软件在进行斜扫描，区分触摸鬼点，通过运动估计算法将多点触摸检测结果精确输出。 

综上所述，显示装置，通过控制电路采用阵列式连线的红外发射管，从而省略了诸多连线，简化了框架电路板的线路布局。另外使用ARM7作为核心处理器，红外发射管采用快速逻辑电路分组控制，对外采用串口输出或者USB接口输出，整个硬件设计大大降低了红外触摸屏硬件成本，且其多点触摸检测算法采用控制红外发射管斜扫描结合手指运动坐标估计的方式实现多点触摸检测功能。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种控制电路，其用于识别红外触摸屏上的触点位置，所述控制电路包括位于所述红外触摸屏相邻两侧的两排红外发射管以及位于所述红外触摸屏另外相邻两侧且分别与所述两排红外发射管相对设置的两排红外接收管，其特征在于，所述两排红外发射管在电性连接上采用矩阵式连线，所述控制电路还包括处理器、红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路、信号调理电路以及模数转换电路，所述处理器均与所述红外发射管驱动电路、所述红外接收管选通电路以及所述模数转换电路电性连接，所述信号调理电路电性连接于所述红外接收管选通电路与所述模数转换电路之间。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述红外发射管驱动电路为三级管行列选通脉冲驱动，其包括行驱动电路以及列驱动电路，所述行驱动电路与每个红外发射管的阳极电性连接，所述列驱动电路与每个红外发射管的阴极电性连接。

3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括用于与上位机通讯的输出接口，所述输出接口与所述处理器电性连接。

4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述输出接口为串口与USB接口中的至少一种。

5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述模数转换电路为10位高精度AD转换器。

6.一种显示装置，其包括红外触摸屏上以及用于识别所述红外触摸屏上的触点位置的控制电路，所述控制电路包括位于所述红外触摸屏相邻两侧的两排红外发射管以及位于所述红外触摸屏另外相邻两侧且分别与所述两排红外发射管相对设置的两排红外接收管，其特征在于，所述两排红外发射管在电性连接上采用矩阵式连线，所述控制电路还包括处理器、红外发射管驱动电路、红外接收管选通电路、信号调理电路以及模数转换电路，所述处理器均与所述红外发射管驱动电路、所述红外接收管选通电路以及所述模数转换电路电性连接，所述 信号调理电路电性连接于所述红外接收管选通电路与所述模数转换电路之间。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述红外发射管驱动电路为三级管行列选通脉冲驱动，其包括行驱动电路以及列驱动电路，所述行驱动电路与每个红外发射管的阳极电性连接，所述列驱动电路与每个红外发射管的阴极电性连接。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述控制电路还包括用于与上位机通讯的输出接口，所述输出接口与所述处理器电性连接，所述输出接口为串口与USB接口中的至少一种。

9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括用于电性布局所述控制电路的框架电路板，所述框架电路板安装在所述红外触摸屏上。

10.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述模数转换电路为10位高精度AD转换器。 

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