触摸屏模块电路设计 载人航天器仪表系统红外触摸屏硬件电路设计

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1、触摸屏模块电路设计载人航天器仪表系统红外触摸屏硬件电路设计摘要：为了设计一种满足载人航天器仪表系统具体要求的触摸屏，研究了触摸屏的基本工作原理，选取红外式触摸屏技术应用到载人航天器仪表系统。结合载人航天器仪表系统对触摸屏的设计指标及环境适应性要求，设计了一种全新的结构简单、抗干扰能力强，能适应载人航天器工况的红外触摸屏的硬件电路，并简单介绍了相应的软件算法。对载人航天器仪表系统的显示器分辨率与触摸屏的分辨能力问题进行了研究并进行实验分析，结果表明所选器件能够实现载人航天器仪表系统触摸屏的分辨能力要求。　　关

2、键词：载人航天器；仪表；触摸屏；工况；分辨率　　中图分类号：TN219?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）18?0039?05　　0引言11　　我国正在设计制造可以在空间中长期运行的载人航天器，航天器上图像系统拟采用高清显示系统，仪表系统是站上图像系统的重要组成部分，提供图像解码和终端显示的功能。目前载人航天器上投入使用的液晶屏，采用键盘或按键输入方式，不具备触摸显示功能。对于目前的航天船载显示，键盘和鼠标等输入设备的使用很不方便，而且占用了独立的设备及操作空间。在载人航天器综合显示

3、系统中，将触摸屏应用到仪表显示系统是具有重要意义的。对于船载显示设备，它要求触摸屏具有高清晰度，高分辨率，高抗干扰能力，并且能够精确定位。为了满足未来我国载人航天发展的需要，有必要对载人航天器仪表触摸屏应用做深入的研究。　　1红外触摸屏技术原理　　触摸屏是一种用于人机交互和二维运动追迹的绝对定位系统，应用触摸屏装置能够节省空间，显示屏就是用户接口，接口方式可以自定义、多样化，因此触摸屏已经广泛应用于多媒体手持设备、工业控制显示器件。我国载人航天器上人机界面将进行全面优化，引入触摸屏技术，使得显示器操作更加直

4、观、方便，同时，对于显示器的功能开发也将更灵活[1]。　　触摸屏作为一个输入装置，由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息，并将它转换成触点坐标送给数据处理单元，同时能从数据处理单元接收命令并加以执行。11　　目前主要的触摸屏可以分为四大类：电阻触摸屏、电容触摸屏、表面声波触摸屏、红外触摸屏。前面两种均属于薄膜式，因为使用时需要在显示屏前加贴薄膜。表面声波触摸屏的触摸部分是一块平面、球

5、面或是柱面的玻璃平板。由于薄膜和玻璃板的存在，很大程度上影响了显示器的光透过率。同时它们都有难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，器件参数特性容易漂移，很难长时间稳定工作，触摸界面怕受污染，维护繁杂等等问题。而红外触摸屏无需薄膜，光透过率为100%，而且不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件。　　红外式触摸屏由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成。如图1所示。在显示屏相邻的两条边上各放置一排红外发光二极管，另外两条边各放置一排红外接收探测器，形成红外探测网。如果所有的红外对管通达，表示无

6、触摸物体。当有触摸时，手指或其他物就会挡住经过该位置的横竖红外线，触摸屏扫描时发现并确信有一条红外线受阻后，立刻换到另一坐标轴再扫描，如果再发现另外一轴也有一条红外线受阻，发现触摸，并将两个发现有阻隔的红外对管位置报告给主机，经过计算判断出触摸点在屏幕的位置。当手指等物在屏面移动对红外线网形成切割时，红外管阵列感知到的位置二元数组也在实时变化，这有利于我们仅仅通过信号变化就可以执行位置相对变化的判断进而实现运动追踪和预判。通常红外发光检测装置是装于红外滤光外框内，它对红外光是透明的，对环境光起抑制作用[2]

7、。　　211载人航天器仪表系统触摸屏分辨能力　　2.1载人航天器仪表系统显示器的显示分辨率　　2.2载人航天器仪表系统红外触摸屏的分辨能力　　载人航天器仪表系统中，显示单元所显示的包括文本、图形和图像。目前，要求人机交互界面能够对文本和图形实现触摸控制。研究触摸屏的分辨能力要通过判断载触摸屏是否可以检测显示单元的最小像素块。载人航天器上仪表系统显示器的显示分辨率为1024[×]768，显示单元的最小像素的尺寸约为0.3mm。因此要验证遮挡位置变化0.3mm的光强度变化能否被广电转换器探测并达到模数转换器最小

8、分辨值。设计了以下实验。实验的材料包括：　　（1）红外发射管IR26?51CL110TR8：构成红外发射电路，发出红外光。　　（2）红外接收管PT26?51B/TR8：构成光电转换电路，将接收红外光转换成电压信号。　　（3）JXD?250A型多用途读数显微镜：提供精确到0.01mm的距离移动，采用刻尺和读数鼓轮进行读数，游标相对固定的刻尺移动，通过转动读数鼓轮可读出0.01mm的分化值。　　（4）直流稳定电源，数