JP2011164728A - Touch panel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル装置に関し、詳しくは、複数のスイッチ要素がマトリクス状に配列されたタッチパネル装置におけるスイッチ要素に対するタッチの有無検出の改善に関するものである。 The present invention relates to a touch panel device, and in particular, relates to an improvement in detecting whether or not a switch element is touched in a touch panel device in which a plurality of switch elements are arranged in a matrix.
複数のスイッチ要素が組み込まれた測定器などの電子機器の操作パネルの一種に、複数の上部電極と下部電極が互いに直交するマトリクス状に配列されたタッチパネル装置がある。 One type of operation panel of an electronic device such as a measuring instrument in which a plurality of switch elements are incorporated is a touch panel device in which a plurality of upper electrodes and lower electrodes are arranged in a matrix form orthogonal to each other.
図4は、このような従来のタッチパネル装置の一例を示す構成説明図である。図4において、複数の上部電極1と下部電極2はたとえば透明のITO膜で形成されていて、互いに直交するマトリクス状に配列されている。図4では、説明を分かりやすくするために、上部電極1と下部電極2をそれぞれ4本ずつ設けて16個の交点を形成した例を示している。
FIG. 4 is a configuration explanatory view showing an example of such a conventional touch panel device. In FIG. 4, a plurality of upper electrodes 1 and
これら上部電極11〜14にはマイクロコントローラ3の出力ポートOP(ポートP0〜P3)がそれぞれ接続され、下部電極21〜24にはマイクロコントローラ3の入力ポートIP(ポートP4〜P7)がそれぞれ接続されている。
The upper electrodes 11 to 14 are connected to the output port OP (ports P0 to P3) of the
これら上部電極1と下部電極2で形成される16個の各交点は、選択的に押し下げされない初期状態では電気的に非導通の非接触状態であり、オペレータが所望の交点位置を選択的に押し下げることで電気的に導通する接触状態になる。
Each of the 16 intersections formed by the upper electrode 1 and the
各入力ポートIPと共通電位点間には、電気的に非導通な状態における入力ポートの電位をL電位として安定させるために、抵抗R1〜R4が接続されている。 Resistors R1 to R4 are connected between each input port IP and the common potential point in order to stabilize the potential of the input port in an electrically non-conductive state as an L potential.
これら各交点の押し下げ状態は、図5のタイミングチャートに示すように、マイクロコントローラ3の出力ポートOP(ポートP0〜P3)を順次L電位からH電位へと遷移させながら入力ポートIP(ポートP4〜P7)のレベルを検出することにより、出力ポートOPに対応する位置座標として認識できる。
As shown in the timing chart of FIG. 5, the push-down state of each intersection is determined by changing the output port OP (ports P0 to P3) of the
特許文献1には、タッチ位置を光センサで検出するように構成されたタッチ操作入力装置において、消費電力を低減するためのスリープ状態でいずれかの光センサの位置検出信号により、スリープ状態を解除する構成が記載されている。 In Patent Literature 1, in a touch operation input device configured to detect a touch position with an optical sensor, the sleep state is canceled by a position detection signal of one of the optical sensors in the sleep state to reduce power consumption. The structure to be described is described.
ところで、図4に示す従来の装置では、回路構成を簡素化するために、各交点における押し下げの検出を、マイクロコントローラで常時行うようにしている。
この結果、マイクロコントローラの負荷が高くなってしまうという問題がある。
By the way, in the conventional apparatus shown in FIG. 4, in order to simplify the circuit configuration, the depression at each intersection is always detected by the microcontroller.
As a result, there is a problem that the load on the microcontroller increases.
これに対し、マイクロコントローラの負荷を下げるためには各交点における押し下げの検出時間間隔を長く取ることが考えられるが、応答性が悪くなってしまう。 On the other hand, in order to reduce the load on the microcontroller, it is conceivable to increase the detection time interval of the depression at each intersection, but the responsiveness is deteriorated.
また、斜線のハッチングで示すように、共通の下部電極(たとえば21)上で上部電極11および12との交点が同時に押し下げられると、図5のtpに示すように出力レベルHの出力ポートOP0と出力Lレベルの出力ポートOP1が接続される異なるレベルでの突き合わせ状態になり、消費電流が増加して機器動作に悪影響を及ぼす恐れがある。 Further, as shown by hatched hatching, when the intersection of the upper electrodes 11 and 12 is simultaneously pushed down on the common lower electrode (for example, 21), the output port OP0 at the output level H as shown by tp in FIG. A matching state at a different level to which the output port OP1 of the output L level is connected may result in an increase in current consumption, which may adversely affect device operation.
本発明は、これらの問題点を解決するものであり、その目的は、簡単な回路構成でマイクロコントローラの負荷を軽減できるタッチパネル装置を実現することにある。 The present invention solves these problems, and an object thereof is to realize a touch panel device that can reduce the load on a microcontroller with a simple circuit configuration.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、
マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素の選択的な押し下げ状態をマイクロコントローラで検出するように構成されたタッチパネル装置において、
前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げ状態を共通に検出する押し下げ状態検出手段を設け、
この押し下げ状態検出手段の押し下げ状態検出信号を割り込み信号として、前記マイクロコントローラは押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present invention is:
In a touch panel device configured to detect with a microcontroller a selective depression state of a plurality of switch elements arranged in a matrix,
A depressed state detecting means for commonly detecting a selectively depressed state of any one of the plurality of switch elements;
The microcontroller selectively executes a process of detecting the position of the depressed switch element by using the depressed state detection signal of the depressed state detection means as an interrupt signal.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のタッチパネル装置において、
前記マイクロコントローラは入出力が変更できるポートと入力ハードウェア割り込みポートを備え、
前記押し下げ状態検出手段は、前記マイクロコントローラの出力ポート間の突合せを防止する複数のダイオードと、これらダイオードのいずれかに流れる電流に基づき前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げを状態遷移として共通に検出する検出回路とで構成されたことを特徴とする。
The invention according to
The microcontroller has a port that can change input / output and an input hardware interrupt port,
The depressing state detecting means is configured to change the state of selective depressing of any of the plurality of switch elements based on a plurality of diodes that prevent a match between output ports of the microcontroller and a current flowing through any of these diodes. And a common detection circuit.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のタッチパネル装置において、
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、互いに直交するようにマトリクス状に配列された複数の上部電極と下部電極とで構成されていることを特徴とする。
The invention according to
The plurality of switch elements arranged in a matrix form is composed of a plurality of upper electrodes and lower electrodes arranged in a matrix form so as to be orthogonal to each other.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載のタッチパネル装置において、
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、機械式の接点スイッチで構成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the touch panel device according to the third aspect,
The plurality of switch elements arranged in a matrix form are constituted by mechanical contact switches.
これらにより、マイクロコントローラは複数のスイッチ要素のいずれかが押し下げられたときにのみ押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することになり、マイクロコントローラの負荷を軽減できる。 As a result, the microcontroller selectively executes the process of detecting the position of the depressed switch element only when any of the plurality of switch elements is depressed, thereby reducing the load on the microcontroller.
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、図4と共通する部分には同一の符号を付けている。図1と図4との相違点は、マイクロコントローラ3のポートP0〜P7は入出力が変更できるポートであり、ポートP0〜P3は出力ポートOPに設定され、ポートP0〜P7は入力ポートIPに設定されていること、ポートP8は入力ハードウェア割り込みポートであること、そして2点鎖線で囲んだブロックA、Bを追加した点にある。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG. The difference between FIG. 1 and FIG. 4 is that the ports P0 to P7 of the
図1において、部抵抗R1〜R4は押し下げ位置検出時にポートP4〜P7を入力ポートIPとしたときの電位安定用抵抗である。これら抵抗R1〜R4の一端はそれぞれ対応する入力ポートIPと下部電極21〜24の接続点に接続され、他端は共通電位点に接続されている。
In FIG. 1, resistances R1 to R4 are potential stabilization resistors when the ports P4 to P7 are used as the input port IP when the depressed position is detected. One end of each of the resistors R1 to R4 is connected to a connection point between the corresponding input port IP and the
ブロックAにおいて、抵抗R5〜R8はデジタル式タッチパネルが押下されないときの検出ポートの電位安定用の抵抗である。これら抵抗R5〜R8の一端はそれぞれ対応する出力ポートOPと上部電極11〜14の接続点に接続され、他端は共通電位点に接続されている。 In block A, resistors R5 to R8 are resistors for stabilizing the potential of the detection port when the digital touch panel is not pressed. One end of each of the resistors R5 to R8 is connected to a connection point between the corresponding output port OP and the upper electrodes 11 to 14, and the other end is connected to a common potential point.
ブロックBにおいて、ダイオードD1〜D4のアノードはそれぞれ対応する出力ポートOPと下部電極21〜24の接続点に接続され、カソードは抵抗R9を介してトランジスタQ1のベースに接続されている。これらダイオードD1〜D4は、出力ポートOP間における異なるレベルの突き合わせ防止用として機能する。
In the block B, the anodes of the diodes D1 to D4 are respectively connected to the connection points of the corresponding output ports OP and the
トランジスタQ1のベースは抵抗R10を介してエミッタとともに共通電位点に接続されている。コレクタは抵抗R11を介して電源VCCに接続されている。トランジスタQ1は、ダイオードD1〜D4による電圧効果でマイクロコントローラ3のハードウェア入力割り込み対応ポート8への入力電位が中間電位となることを防止するレベル変換用トランジスタとして機能する。
The base of the transistor Q1 is connected to the common potential point together with the emitter via the resistor R10. The collector is connected to the power supply VCC via a resistor R11. The transistor Q1 functions as a level converting transistor that prevents the input potential to the hardware input interrupt corresponding port 8 of the
このような構成において、出力ポートOPはHレベルを出力してデジタル式タッチパネルにおけるいずれかの交点の押し下げを待機する。 In such a configuration, the output port OP outputs an H level and waits for a depression of any intersection on the digital touch panel.
デジタル式タッチパネルにおけるいずれかの交点を押し下げてデジタル式タッチパネルの上部電極1と下部電極2を接触させると、出力ポートOPからダイオードD1〜D4のいずれかと抵抗R9を経由してトランジスタQ1のベースに電流が流れる。
When one of the intersections of the digital touch panel is pushed down and the upper electrode 1 and the
これにより、トランジスタQ1のベース電位が上昇し、トランジスタQ1はオフ状態からオン状態に遷移する。抵抗R10の電位がHからLへと遷移すると、マイクロコントローラ3のハードウェア入力割り込み対応ポートP8で状態遷移の割り込みを捉えることができる。
As a result, the base potential of the transistor Q1 rises, and the transistor Q1 transitions from the off state to the on state. When the potential of the resistor R10 transitions from H to L, an interrupt of state transition can be detected at the hardware input interrupt corresponding port P8 of the
状態遷移を捉えたマイクロコントローラ3の割り込み処理により、デジタル式タッチパネルの押し下げ位置検出プログラムを待機状態から開始させるフラグをセットし、押し下げ位置検出プログラムによる押し下げ位置検出処理動作を実行する。
A flag for starting the pressed position detection program of the digital touch panel from the standby state is set by the interrupt process of the
また、割り込み対応入力ポートP8のレベル状態を確認することで、押し下げが継続しているかどうかの判断も行うことができ、押し下げ中は押し下げ位置検出処理動作を継続できる。 Further, by checking the level state of the interrupt corresponding input port P8, it is possible to determine whether or not the depression is continued, and the depression position detection processing operation can be continued during the depression.
図2はこのような図1の動作の流れを説明するフローチャートであり、(A)は通常の処理の流れを示し、(B)は割り込み処理の流れを示している。 FIGS. 2A and 2B are flowcharts for explaining the flow of the operation of FIG. 1. FIG. 2A shows the flow of normal processing, and FIG. 2B shows the flow of interrupt processing.
(A)において、はじめにポートP0〜P3を出力ポートに設定し、全ての出力をHレベルにして初期化する(ステップS1)。 In (A), ports P0 to P3 are first set as output ports, and all outputs are initialized to H level (step S1).
次に、検出要求の有無を判断する(ステップS2)。検出要求があれば出力ポートとしてポート番号n=0を設定し(ステップS3)、検出要求がなければ検出要求が入るまでアイドリングする待機処理に移行する(ステップS4)。 Next, it is determined whether or not there is a detection request (step S2). If there is a detection request, the port number n = 0 is set as an output port (step S3), and if there is no detection request, the process proceeds to a standby process for idling until a detection request is received (step S4).
ポート番号nを出力ポートとしてその出力をHレベルにする(ステップS5)。この状態における入力ポートP4〜P7のレベル状態を読み取り、データ(0)〜(3)の配列として図示しない所定のデータ格納領域に格納する(ステップS6)。 The port number n is set as an output port, and its output is set to H level (step S5). The level states of the input ports P4 to P7 in this state are read and stored in a predetermined data storage area (not shown) as an array of data (0) to (3) (step S6).
このような一連の処理動作を、ポート番号n=3になるまで(ステップS7)、ポート番号nを+1ずつ更新しながら(ステップS8)繰り返して実行する。 Such a series of processing operations are repeatedly executed while updating the port number n by +1 (step S8) until the port number n = 3 (step S7).
ポート番号nが3になると(ステップS7)、ハードウェア入力割り込み対応ポートP8がLレベルか否かを判断する(ステップS9)。 When the port number n becomes 3 (step S7), it is determined whether or not the hardware input interrupt corresponding port P8 is at the L level (step S9).
ハードウェア入力割り込み対応ポートP8がLレベルであれば検出要求をクリアして(ステップS10)ステップS1に戻って初期化し、次の検出要求に対する一連の処理を実行する。LレベルでなければステップS2に戻って現在の検出要求に対する一連の処理をハードウェア入力割り込み対応ポートP8がLレベルになるまで繰り返す。 If the hardware input interrupt corresponding port P8 is at the L level, the detection request is cleared (step S10), the process returns to step S1 to be initialized, and a series of processing for the next detection request is executed. If it is not L level, it returns to step S2 and repeats a series of processing for the current detection request until the hardware input interrupt corresponding port P8 becomes L level.
割り込みを検出すると、(B)の処理を行う。すなわち、(B)において、ポートP0〜P3を入力ポートに設定し(ステップS11)、次の検出要求をセットして(ステップS12)、割り込み処理を終了する。そして、ステップS1に戻る。 When an interrupt is detected, the process (B) is performed. That is, in (B), ports P0 to P3 are set as input ports (step S11), the next detection request is set (step S12), and the interrupt process is terminated. Then, the process returns to step S1.
このような構成により、マイクロコントローラ3は、デジタル式タッチパネルの交点のいずれかが押し下げられている間のみ押し下げ位置検出動作を行うことになり、常時押し下げ位置検出動作を行う従来の構成に比べて、マイクロコントローラ3の負荷を軽減することができる。
With such a configuration, the
また、マイクロコントローラ3の出力ポートOPの出力レベルの違いに起因する突き合わせの発生を防止できる。
Further, it is possible to prevent the occurrence of matching due to the difference in the output level of the output port OP of the
図3は本発明の他の実施例を示す構成説明図であり、図1と共通する部分には同一の符号を付けている。図3の実施例では、図1の複数の上部電極1と下部電極2をマトリクス状に直交配列したスイッチ要素に代えて、機械式の接点スイッチ(以下スイッチという)SW1〜SW16をマトリクス状に直交配列したものである。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention. Components common to those in FIG. In the embodiment of FIG. 3, mechanical contact switches (hereinafter referred to as switches) SW1 to SW16 are orthogonally arranged in a matrix instead of the switch elements in which the plurality of upper electrodes 1 and
具体的には、ポートP0にはスイッチSW1〜SW4の固定接点が共通に接続され、ポートP1にはスイッチSW5〜SW8の固定接点が共通に接続され、ポートP2にはスイッチSW9〜SW12の固定接点が共通に接続され、ポートP3にはスイッチSW13〜SW16の固定接点が共通に接続されている。 Specifically, the fixed contacts of the switches SW1 to SW4 are commonly connected to the port P0, the fixed contacts of the switches SW5 to SW8 are commonly connected to the port P1, and the fixed contacts of the switches SW9 to SW12 are connected to the port P2. Are commonly connected, and the fixed contacts of the switches SW13 to SW16 are commonly connected to the port P3.
一方、ポートP4にはスイッチSW4、SW8、SW12、SW16の可動接点が共通に接続され、ポートP5にはスイッチSW3、SW7、SW11、SW15の可動接点が共通に接続され、ポートP6にはスイッチSW2、SW6、SW10、SW14の可動接点が共通に接続され、ポートP7にはスイッチSW1、SW5、SW9、SW13の可動接点が共通に接続されている。 On the other hand, the movable contacts of the switches SW4, SW8, SW12, and SW16 are connected in common to the port P4, the movable contacts of the switches SW3, SW7, SW11, and SW15 are connected in common to the port P5, and the switch SW2 is connected to the port P6. , SW6, SW10, SW14 are connected in common, and the switch P1, SW5, SW9, SW13 are connected in common to the port P7.
図3の構成においても、マイクロコントローラ3は、図1と同様にスイッチSW1〜SW16のいずれかが押し下げられている間のみ押し下げ位置検出動作を行うことになり、常時押し下げ位置検出動作を行う従来の構成に比べて、マイクロコントローラ3の負荷を軽減することができる。
In the configuration of FIG. 3 as well, the
なお、上記各実施例では、説明の便宜上から、スイッチ要素が4×4の直交するマトリクス状に配列された例を示したが、これに限るものではなく、m×nの直交するマトリクス状に配列されたものであってもよい。 In each of the above embodiments, for convenience of explanation, an example in which the switch elements are arranged in a 4 × 4 orthogonal matrix is shown. However, the present invention is not limited to this, and the switch elements are in an m × n orthogonal matrix. It may be arranged.
また、本発明のタッチパネル装置は、複数のスイッチ要素が組み込まれた測定器などの電子機器の操作パネルに限るものではなく、自動車の操作パネルや各種産業機器の操作パネルにも有効である。 The touch panel device of the present invention is not limited to an operation panel of an electronic device such as a measuring instrument in which a plurality of switch elements are incorporated, but is also effective for an operation panel of an automobile or an operation panel of various industrial devices.
以上説明したように、本発明によれば、マイクロコントローラは複数のスイッチ要素のいずれかが押し下げられたときにのみ押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することができ、マイクロコントローラの負荷を軽減できるタッチパネル装置が実現できる。 As described above, according to the present invention, the microcontroller can selectively execute the process of detecting the position of the depressed switch element only when any one of the plurality of switch elements is depressed, A touch panel device that can reduce the load on the microcontroller can be realized.
1 上部電極
2 下部電極
3 マイクロコントローラ
P0〜P8 ポート
1
Claims (4)
前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げ状態を共通に検出する押し下げ状態検出手段を設け、
この押し下げ状態検出手段の押し下げ状態検出信号を割り込み信号として、前記マイクロコントローラは押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することを特徴とするタッチパネル装置。 In a touch panel device configured to detect with a microcontroller a selective depression state of a plurality of switch elements arranged in a matrix,
A depressed state detecting means for commonly detecting a selectively depressed state of any one of the plurality of switch elements;
The touch panel device according to claim 1, wherein the microcontroller selectively executes a process of detecting the position of the depressed switch element by using the depressed state detection signal of the depressed state detection means as an interrupt signal.
前記押し下げ状態検出手段は、前記マイクロコントローラの出力ポート間の突合せを防止する複数のダイオードと、これらダイオードのいずれかに流れる電流に基づき前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げを状態遷移として共通に検出する検出回路とで構成されたことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル装置。 The microcontroller has a port that can change input / output and an input hardware interrupt port,
The depressing state detecting means is configured to change the state of selective depressing of any of the plurality of switch elements based on a plurality of diodes that prevent a match between output ports of the microcontroller and a current flowing through any of these diodes. The touch panel device according to claim 1, wherein the touch panel device is configured with a common detection circuit.
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