并行扫描抗强光红外触控模块的研究与实现

摘要

随着计算机技术的不断发展，人们对信息技术的要求也越来越高，其中快捷方便地与智能设备的信息交互也受到人们的广泛关注。触摸技术脱离了传统的鼠标、键盘等输入设备，体现现代计算机技术的智能化和人性化的特点。红外触摸屏在清晰度，精确定位，稳定性等方面具有很大优势，但红外触摸屏仍具有以下四个重要难题：外界光干扰、触摸检测精度、系统响应时间以及多点触摸检测。
　　本论文针对上述问题进行如下研究：首先根据红外触摸屏触摸精度不高的原因，研究红外触摸屏提高触摸精度的方法。研究中通过加入触摸点边界的检测进行触摸位置的修正，从而实现触摸屏检测精度的提高。针对红外触摸屏多触点问题，采用触摸记录和投影的方法，找出触摸点相对位置，实现伪点的剔除。并根据红外触摸屏工作原理，设计了适用于室内环境下高精度、多触点功能的红外触摸屏。
　　然后根据智能百叶窗的实现原理和触控模块的设计要求，选择红外解调器作为红外信号接收器。通过研究红外解调器的抗强光能力和扫描速度，得出解调器抗强光能力良好但扫描速度慢的结论。根据触摸模块精度要求和解调器扫描速度慢的特点，提出了一种间隔的方式避开管间串扰，实现并行扫描以提高扫描速度的方法，并对该方法中需避开串扰的通道数进行了推导和论证。接下来给出了触控模块的设计方案，并对方案中的硬件和程序进行设计，实现模块可拼接、可批量生产的功能，最后对触控模块性能进行验证。
　　最后针对红外触摸屏抗强光能力弱的特点，选择无源晶振滤波器作为选频电路滤除强光干扰的方案。对晶振的频率特性进行研究，设计无源晶振抗强光单元，并对单元进行强光测试和扫描速度进行测试。根据无源晶振单元抗强光能力强而扫描速度慢的问题，提出一种基于多种频率的无源晶振并行扫描方式抗强光模块方案。方案中使用8个不同频率的无源晶振分别作为并行扫描抗强光模块中红外发射管的信号源和红外接收电路的选频器，实现了8个扫描单元同时工作。保留了无源晶振单元的抗强光能力，解决相邻8个红外发射管同时工作而产生的串扰问题，从而提高红外管的平均扫描速度。并通过实验对模块抗强光干扰能力和滤除管间串扰能力进行验证。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 触摸屏的技术分类

1.3 红外触摸屏实现原理

1.4 红外触摸屏技术的国内外研究现状和发展趋势

1.5 本论文的研究内容与论文结构

第二章 多触点高精度红外触摸屏的概念与方案设计

2.1红外触摸屏触摸位置的细分与高精度技术方案

2.2 红外触摸屏多触点检测方法的的研究

2.3 室内光干扰下红外触摸屏补偿方法

2.4 本章小结

第三章 适用于室内光环境下多触点高精度红外触摸屏的设计与实现

3.1 触摸屏的总体方案与硬件实现

3.2 ARM7总控制器程序

3.3 多触点红外触摸屏性能验证与分析

3.4 本章小结

第四章 适用于智能百叶窗的红外触控模块研究与实现

4.1 智能百叶窗的总体结构

4.2 红外解调器抗强光性能的研究

4.3 触控模块并行扫描的研究

4.4 触控模块的总体方案与实现

4.5 触控模块的性能测试

4.6 本章小结

第五章 多频并行扫描方式抗强光红外触控模块的研究与实现

5.1 抗强光方案的选择

5.2 无源晶振抗强光单元的研究与实现

5.3 多频率并行扫描方式抗强光触控模块的研究与设计

5.4 多频率并行扫描方式抗强光红外触控模块的验证

5.5 多频率并行扫描方式红外触控模块的性能分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要工作

6.2 未来工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间研究成果