紅外觸摸屏的原理簡述-預(yù)覽頁
【正文】 實(shí)現(xiàn)觸摸定位。控制方式如下圖所示：微處理器電路：微處理器在紅外觸摸屏硬件系統(tǒng)中起著核心的作用:完成對紅外發(fā)射電路的驅(qū)動。調(diào)試整個程序的運(yùn)行。多個32位定時器、1個10位8路ADC, 10位DAC，PWM通道和47個GP10以及多達(dá)9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷。每個管腳最大耐壓為 5V，但由于需要驅(qū)動165支紅外發(fā)射管，導(dǎo)致電流很大，以至于容易將管腳燒壞。其中第37腳，第41腳分別為I2C總線上的信號SCL，SDA。這里選用芯74HC4051，用二個地址線來擴(kuò)展得到5個I2C接口，選通五組紅外接收模塊。電路原理圖如下圖所示：由于RS232串行接口標(biāo)準(zhǔn)為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。為了更好的滿足紅外觸控的要求，這里采用RS422標(biāo)準(zhǔn)串行接口進(jìn)行傳輸。RS422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米)，最大傳輸速率為10Mb/s。這些寄存器用來實(shí)現(xiàn)串口上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，它的基本功能框圖如下JTAG調(diào)試部分是由第20腳，第24腳，第52腳，第56腳，第60腳，第64腳來成。其電路原理圖如下：紅外發(fā)射電路：本論文中紅外觸摸屏采用逐一點(diǎn)亮紅外發(fā)射管的工作方式，整個紅外發(fā)射電路是通過每片74HC595掃描8支紅外發(fā)射管來實(shí)現(xiàn)的，其中紅外發(fā)射管選用EVERL1GHT公司的發(fā)射管，其電路實(shí)現(xiàn)如下所示：由于紅外發(fā)射管采用5V電壓供電，而74HC595輸出的高電平也為5V,這樣在驅(qū)動紅外發(fā)射管時就必須加限流電阻，以免造成芯片引腳被損壞。其時序如圖下所示：微處理器主要是控制這兩個時鐘以及數(shù)據(jù)輸入端(DS)。將第一個的移位鎖存器的輸出端與下一級的輸入端相連，可將前級的脈沖移入到下一級中。當(dāng)所有的紅外發(fā)射管被逐一點(diǎn)亮后Count應(yīng)該等于紅外發(fā)射管的總數(shù)。所以必須采用大電流的電源輸入，在上電后對紅外發(fā)射電路進(jìn)行清零處理。本論文中的紅外接收電路是通過芯片ADS7830來實(shí)現(xiàn)的，電路原理如下圖所示：（只列出四組接收）紅外接收管選用EVERLIGHT（億光）公司的光敏三極管。既可以4對差分輸入，也可以8路單獨(dú)輸入。3)應(yīng)答信號:接收數(shù)據(jù)的從器件在接收到8Bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的主器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示巳收到數(shù)據(jù)。脈沖髙電平期間，數(shù)據(jù)串行傳送。同時它有8路的采樣通道，即每個芯片可以采樣8支紅外接收管上光強(qiáng)信號，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。A1，AO作為地址輸入，是根據(jù)引腳上輸入為髙電平信號還是低電平信號來決定1或0。一旦紅外接收管接收到的光強(qiáng)信號并非是與之相對應(yīng)的紅外發(fā)射管，將會造成觸摸判斷無效。還需提供給紅外接收電路的驅(qū)動芯片ADS7830。SPX1117系列的芯片有很低的靜態(tài)電流，,當(dāng)輸出電流減少時，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率。這樣觸換屏的分辨率比較低。此時的觸摸屏分辨率主要由紅外管對數(shù)和每對紅外管的光強(qiáng)量化級數(shù)決定?？箯?qiáng)光干擾的實(shí)現(xiàn)：紅外觸摸屏主要依靠紅外光工作，對環(huán)境光照因素的變化比較敏感。下面介紹幾種方案：脈沖方式抗干擾。對接收管可加裝紅外濾光片或進(jìn)行環(huán)氧封裝以濾除部分光干擾。域值的確定是通過對每對管子的“0”態(tài)和“1”態(tài)時數(shù)據(jù)釆樣實(shí)現(xiàn)，并默認(rèn)設(shè)定“0”態(tài)和“1”態(tài)時的數(shù)據(jù)之和的一半為域值。對于“0”態(tài)，所有的紅外發(fā)射管都是未被點(diǎn)亮的，但由于外界光的干擾，接收的這些轉(zhuǎn)換值并不是0，對于“1”態(tài)，紅外發(fā)射管逐個點(diǎn)亮，由于外界光的干擾存在，使得紅外接收管接收的是接收管接收相對應(yīng)發(fā)射管的光強(qiáng)信號及外界光信號。具體的方法如下：安裝對傳播方向敏感的光準(zhǔn)直溝道進(jìn)行過濾，可以實(shí)現(xiàn)在水平方向上光透過率很高對于傾斜方向入射的光衰減極大，盡可能的衰減外界光對每支紅外接收管得到的“0”態(tài)和“1”態(tài)時的光強(qiáng)信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換值進(jìn)行歸一化處理，則“0”態(tài)時的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對應(yīng)值為0，1”態(tài)時的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對應(yīng)為 OxFF。通過以上的抗強(qiáng)光處理，紅外觸換屏的抗強(qiáng)光干擾能力提高了近3倍。在給定的時間里，將A點(diǎn)和D點(diǎn)都按下,則第一組信號和第二組信號就會在該時間內(nèi)重疊起來，微處理器會算出多個位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，由此得到的觸摸點(diǎn)可能是A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)中的一個，使得觸換屏不能正確地響應(yīng)用戶的操作。多點(diǎn)觸摸的紅外觸摸屏的開發(fā)設(shè)計(jì)迫在眉睫。當(dāng)?shù)诙€觸摸動作疊加在第一個觸摸動作上時，微處理器會得到多組的位置坐標(biāo)(X1, X1，X2，Y2)，從而判斷出有新的觸摸點(diǎn)加入，通過比較現(xiàn)有的位置坐標(biāo)(X1，Y1)，D點(diǎn)的坐標(biāo)不可能與A點(diǎn)在任一方向上平行從而排除其他的坐標(biāo)(X1，Y1)，（X2，Y2)的可能。
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