CN203149536U - 全平面红外多点触控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全平面红外多点触控装置，包括红外发射模块、红外接收模块、控制电路及数据处理模块。红外发射模块包括六个红外发射管，红外发射管设置在触控区域的四个角上和两条相对的边的中点上，红外接收模块包含若干红外接收头，红外接收头均匀排列在触控区域的四条边上。本实用新型的全平面红外多点触控装置采用“四个角+两条边”的技术方案来排列红外发射管，触控区域的角上设置红外发射管，所产生的红外检测光网分布整个触控区域，触控区域的边上增加设置红外发射管，弥补了触控区域中间部分红外检测光网密度，可使得在触控区域获得更加高密度的红外检测光网。

Description

全平面红外多点触控装置

【技术领域】

本实用新型涉及红外触控领域，尤其涉及一种全平面红外多点触控装置。

【背景技术】

随着微软的Win7、Win8操作系统的发布和苹果iPhone手机的推出，大型触控屏的应用开始兴起。现有的触控屏类型按照触控原理可分为：电阻式（双层）、表面电容式和感应电容式、表面声波式、红外线式和光学成像式。

红外线式触摸屏，一般是在显示器屏幕的前面安装一个外框，外框内装有电路板，在屏幕前框架的左边（Y轴）和下边（X轴）分别装有红外发射管，X、Y轴各自的对边又装有对应的红外接收二极管，如图1中所示。工作时在屏幕前形成纵横交叉的红外线矩阵，用户的手指触摸点将阻挡经过该点的X、Y轴两个方向的红外线，通过AD采样红外接收头的输出，计算机便由此参数计算出触摸点的位置，从而执行对计算机的操作目的。

另一种现有的红外线式触摸屏如图2中所示，红外触控框上红外发射管和红外接收二极管的排列方式与图1中的相同，但是红外发射管和红外接收二极管的发射及接收对应关系有所差异。当一个红外发射管工作时，与之相应位置处的前一红外接收二极管接收红外信号，即发射和接收连线为一条斜线，形成相应的红外检测光网红外管发射红外光扫描触摸区并保存接收头数据，同样是通过接收头的数据变化来确认点的位置。

图1和图2中所示的红外线式触摸屏中，由于所采用的单个红外发射管的角度小，能够覆盖的面很有限，只是两个红外照射方向的检查，所能够形成的红外检测光网的较为稀疏，不能够满足对人们对红外检测光网密度日益增高的使用需求。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型提供一种可提供高密度红外检测光网的全平面红外多点触控装置。

一种全平面红外多点触控装置，包括红外发射模块、红外接收模块、控制电路及数据处理模块，所述红外发射模块发射红外脉冲信号，所述红外接收模块接收所述红外发射模块发射的脉冲信号，所述控制电路分别与所述红外发射模块和所述红外接收模块相连并控制所述红外发射模块和所述红外接收模块的发射和接收，所述红外接收模块与所述数据处理模块相连并输出信号至所述数据处理模块处理。所述红外发射模块包括六个红外发射管，所述红外发射管设置在触控区域的四个角上和两条相对的边的中点上，所述红外接收模块包含若干红外接收头，所述红外接收头均匀排列在触控区域的四条边上。

优选地，所述设置触控区域角上的红外发射管为90°红外发射管，所述设置在触控区域边上的红外发射管为180°红外发射管。

优选地，所述红外发射管为发出带载波的红外脉冲信号的发射管，所述红外接收头为只能够接收带载波的红外脉冲信号的接收头。

优选地，所述数据处理模块中包含FPGA和分别与触控区域的四条边相对应的移位锁存器，所述移位锁存器分别与对应边上的红外接收头相连，所述FPGA与所述四个移位锁存器相连。

优选地，所述红外接收头所述红外接收头的接收角度大于或等于90°。

优选地，所述红外发射管所在的两条相对边为触控区域的较长边。

本实用新型的全平面红外多点触控装置采用“四个角+两条边”的技术方案来排列红外发射管，触控区域的角上设置红外发射管，所产生的红外检测光网分布整个触控区域，触控区域的边上增加设置红外发射管，弥补了触控区域中间部分红外检测光网密度，可使得在触控区域获得更加高密度的红外检测光网。

【附图说明】

图1为一种现有的红外线式触摸屏的原理示意图。

图2为另一种现有的红外线式触摸屏的原理示意图。

图3为本实用新型的优选实施例红外多点触控装置的红外检测光网示意图。

图4为本实用新型的优选实施例红外多点触控装置的硬件框架示意图。

图5为本实用新型的优选实施例红外多点触控装置的红外接模块及数据处理模块的电路示意图。

图6为本实用新型的优选实施例红外多点触控装置的连续两帧工作时序图。

【具体实施方式】

为了更好地理解本实用新型，以下将结合具体实例及附图对实用新型的实施方式进行详细的说明。

为解决现有的触控屏的红外发射管照射角度小、所形成红外检测光网密度低、触控屏容易受干扰问题等问题，本实用新型提供一种的全平面红外多点触控装置及其控制方法。

请参阅图3和图4，其为本实用新型的优选实施例的全平面红外多点触控装置的红外检测光网示意图和硬件框架示意图。在图3、图4所示的红外多点触控装置中，其含有6个红外发射管IR1、IR2、IR3、IR4、IR5和IR6，其中，红外发射管IR1、IR3、IR4、IR6位于触控区域的四个角，红外发射管IR2、IR5位于触控区域的上下两条边（较长边）的中点位置上。边角位置的红外发射管IR1、IR3、IR4、IR6为90°的红外发射管，当这个四个红外发射管工作时，所发射出来的红外光可以覆盖整个触控平面。上下边中点位置的红外发射管IR2、IR5为180°的红外发射管，同样当其工作时所发射出来的红外光可以覆盖整个触控平面。

请参阅图4，本实用新型的第一优选实施例红外多点触控装置包括红外发射模块、红外接收模块、控制电路及数据处理模块。在红外接收模块上，红外接收头均匀排列在触控区域的四条边A、B、C、D上，如图4中所示。在红外发射模块中，6个红外发射管模块分别设置在如图3所示的位置。控制电路用来控制不同时刻的发射及接收。每个发射管工作时，需要采集相应边A、B、C、D上的红外接收头输出电平。当触控区域内无遮挡物时，红外接收头接收到红外脉冲后会输出低电平；当有触控物遮挡时，红外接收头接收不到红外脉冲，输出高电平。红外接收头采用带载波的红外接收头，其接收角度至少为90°。在接收到和红外发射管的带载波脉冲信号之后，输出数字低电平信号，然后信号被输入数据处理模块。数据处理模块中包含有分别与四条边A、B、C、D相对应的移位锁存器SR A、SR B、SR C、SR D和FPGA。红外接收头的输出信号分别通过移位锁存器SR A、SR B、SR C、SR D锁存后，再通过FPGA快速移位读入，处理后送给上位机，上位机通过当前的采集数据的变换来确定触控点的位置。本实用新型的第一优选实施例红外多点触控装置的红外接模块的电路示意图如图5中所示。

图6为本实用新型的第一优选实施例红外多点触控装置的连续两帧工作时序图。在T1帧周期内，依次打开红外发射管IR1、IR2、IR3、IR4、IR5、IR6，发射一段带载波信号的红外脉冲，红外接收头在接收到红外脉冲之后，会输出低电平被相对应的移位锁存器SR A、SR B、SR C、SR D锁存。红外发射管IR1、IR2、IR3、IR4、IR5、IR6分别对应需要采集BC、BCD、CD、AD、ABD、AB边的红外接收头输出数据。在T2帧周期内。重复T1帧的工作。

综上所述，本实用新型采用这种“四个角+两条边”的技术方案来排列红外发射管，可使得在触控区域获得更加高密度的红外检测光网。若仅在触控区域的角上设置红外发射管，所产生的红外检测光网边角处密集而中间稀疏，明显不符合触控区域中间部分经常使用的使用规律和习惯。触控区域的边上增加设置红外发射管，弥补了触控区域中间部分红外检测光网密度不足的问题，更加符合使用规律和习惯。

本实用新型的红外多点触控装置的工作流程如下：

A.控制电路控制红外发射模块按照控制时序红外发射管依次发出带载波信号的红外脉冲；

B.红外接收模块采集红外发射管所对应边上的红外接收头的输出；

C.数据处理模块将红外接收头的输出存入相对应的移位锁存器锁存；

D.数据处理模块将锁存的信号通过FPGA给出的高速时钟进行快速移位读入，处理后送给上位机；

E.上位机通过当前的采集数据的变换来确定触控点的位置。

F.完成一帧数据采集，返回步骤A。

本实用新型的全平面红外多点触控装置及其控制方法具有以下几个方面的优点：

采用多个方向（至少两个角上设置红外发射管+至少一条边上设置红外发射管）的检测方法，能够形成密度更高的红外检测光网；

红外接收头抗干扰能力强，红外接收头只能够接收到带载波的红外信号，而不会受外界的红外光干扰；

红外接收器件为数字类型的输出；

红外接收头的输入信号锁存后通过FPGA给出的高速时钟进行移位，移位时钟可以高达10M以上，快速读入到FPGA内部，且四条红外接收边A、B、C、D的数据读入是相互独立同时进行，数据采集所消耗的时间比较短。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种全平面红外多点触控装置，包括红外发射模块、红外接收模块、控制电路及数据处理模块，所述红外发射模块发射红外脉冲信号，所述红外接收模块接收所述红外发射模块发射的脉冲信号，所述控制电路分别与所述红外发射模块和所述红外接收模块相连并控制所述红外发射模块和所述红外接收模块的发射和接收，所述红外接收模块与所述数据处理模块相连并输出信号至所述数据处理模块处理，其特征在于：所述红外发射模块包括六个红外发射管，所述红外发射管设置在触控区域的四个角上和两条相对的边的中点上，所述红外接收模块包含若干红外接收头，所述红外接收头均匀排列在触控区域的四条边上。

2.根据权利要求1所述的全平面红外多点触控装置，其特征在于：所述设置触控区域角上的红外发射管为90°红外发射管，所述设置在触控区域边上的红外发射管为180°红外发射管。

3.根据权利要求2所述的全平面红外多点触控装置，其特征在于：所述红外发射管为发出带载波的红外脉冲信号的发射管，所述红外接收头为只能够接收带载波的红外脉冲信号的接收头。

4.根据权利要求3所述的全平面红外多点触控装置，其特征在于：所述数据处理模块中包含FPGA和分别与触控区域的四条边相对应的移位锁存器，所述移位锁存器分别与对应边上的红外接收头相连，所述FPGA与所述四个移位锁存器相连。

5.根据权利要求4所述的全平面红外多点触控装置，其特征在于：所述红外接收头的接收角度大于或等于90°。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的全平面红外多点触控装置，其特征在于：所述红外发射管所在的两条相对边为触控区域的较长边。

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