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1、显示器论文pid控制器论文基于红外原理的PC显示器触摸屏设计摘要:本文设计了一种基于红外式原理的PC显示器触摸屏。驱动部分采用PWM调制驱动的方式;接收部分对信号进行放大、积分、自动增益等处理;最后阐述了系统的软件设计方法。实现了一种结构简单、抗干扰能力强、功耗低的红外PC显示器触摸屏。关键词:红外触摸屏;触摸屏1、引言显示器触摸技术是新世纪随着多媒体技术、计算机技术和显示技术的发展而兴起的一种可以用于办公、会议、演示、培训等场合的多媒体工具。能用更加直接、更加简单和更加生动的方式进行人机交互。目前用于触
2、摸屏的定位技术主要包括电阻膜技术、电磁感应技术[1]、红外线技术[2]、CCD技术等。本文讨论一种基于红外原理的PC显示器触摸屏的实现。2、硬件系统设计红外触摸屏系统硬件电路由控制器、红外发射电路、红外接收电路、接收信号处理电路和与上位机通信电路组成。硬件整体结构如图[1]。其中,控制器部分为整个系统核心,包括处理器和外围电路接口;红外信号发射和接收部分是实习功能的传感器,控制器根据采用的扫描方法,驱动红外发射选通电路和红外接收选通电路,依次选通每个红外发射管和红外接收管;信号处理部分进行模拟信号处理,完
3、成红外信号的放大、滤波、积分、增益等。2.1处理器与外围接口处理器选用台湾宏晶公司的一款增强型51单片机,STC12LE5A20PWM。该芯片是一款低功耗、高性能的处理器。工作频率可达到40M,具有一个PWM信号,一个串口,4路外部中断源,8路10位的AD单元等。2.2红外发射选通电路在红外触摸屏中,用到了大量的红外发射管和红外接收管,这里选择台湾亿光公司的红外发射管和红外接收管。如何驱动红外发射管和红外接收管,是设计中的一个难点。红外发射管的驱动方法通常有直接驱动,PWM调制等[3],这里用PWM调制的
4、方法。2.3红外接收选通电路红外发射管和红外接收管是一一对应的,扫描也是按对应的顺序扫描,红外接收电路和红外发射电路采用同样的电路结构模式。通过控制移位寄存器来实现对红外接收管的选择。接收端跟发射端的控制信号是同一个信号,这样就保证了接收端和发射端的移位寄存器是同时工作、同时移位。2.4信号处理部分接收到的红外信号十分微弱,并且信号中夹杂了噪声和直流分量,这样的红外信号无法对其直接采样,所以在对红外信号采样前,对红外信号进行处理,去除红外信号中的噪声,增大信号幅度,将红外信号变成直观、易于采样的信号[4]
5、。2.4.1放大、整流电路设计信号放大是对信号进行处理的基础。首先将红外接收管的信号进行放大,放大后的信号具有更好的正弦波形状。通过放大电路,红外信号波形幅度有了大幅提高,同时整个红外波形成为正弦波。但是,这样的红外波形是正负方向都有,为了将红外波形转换成只在零电平以上有波形,信号处理电路中加入了整流电路,进行一次整流,得到整流后的信号。2.4.2积分电路设计过整流电路后,红外信号的波形都转换成了正半周,但每个红外接收管红外信号的波形仍包含有很多个波峰,处理器不可能对每个波峰都采样一次,为了使采样更加简单
6、,要把对应着每个红外管的很多波峰转换成一个波峰,因此,要在信号处理电路中加入一个积分电路。3、红外触摸屏程序设计红外触摸屏系统的主要功能是完成对触摸点的定位,实现人机交互。要实现这些功能必须要有软件的支撑,处理器软件程序流程图如图[2]。其中初始化部分包括:调制载频波产生、生成增益控制表、生成参考表。调制载频波产生用于红外发射电路端,是为了实现对红外发射管的调制驱动而产生调制载频波。增益控制表用于控制自动增益控制电路增益的大小,实现对每个不同的红外管采用不同的增益大小。参考表作为判断触摸的一个参考数值,系
7、统根据实时的采样数据与参考表里的数值相比较。另外,系统在工作时还需要一个上位机的驱动程序,安装上上位机驱动程序后,触摸屏就可以工作了。4、结论本文设计的基于红外式触摸屏,选用宏晶公司的具有AD和PWM的高性能、低功耗处理器;驱动部分采用PWM调制驱动的方式,不仅节省功耗,还可以使发射的距离更远;接收部分对信号进行放大、积分、自动增益等处理,这些处理器是系统定位精度提高的基础。接着阐述系统软件结构及设计方法。实现了一种结构简单、抗干扰能力强、功耗低的红外PC显示器触摸屏。参考文献[1]曲海波,陈莉.触摸屏技
8、术原理及应用[J].中国教育技术装备,2006(11):48-50.[2]张雪峰.触摸屏技术浅谈[J].现代物理知识,2004,16(3):333-52.[3]李斌.无线讨论板系统硬件电路设计与实现[D].吉林大学硕士学位论文,2008.[4]王德安.红外式触摸屏技术研究[D].大连理工大学硕士学位论文,2005.
