基于MCU的红外多点触摸屏设计

日期:2020-01-08 13:46  来源:北京华美讯通科技有限公司   作者:华美讯通   人气:
       近年来,多点触摸技术成为人机交互领域研究与应用的热点。与其他触摸屏相比,红外触摸屏具有应用成本低、维护简单、适应性强等特点,得到了广泛的应用。该文提出一种新的红外多点触摸屏的设计方案,该方案沿四个坐标轴方向安置红外发射管和红外接收管,利用MCU进行光信号处理和触摸点定位,通过四维坐标体系定位算法提高了红外触摸屏的多点触摸识别的正确率。

       随着人机交互技术的发展,触摸屏成为最重要的人机交互设备。现今多点触摸技术根据检测和识别触摸点的方法的不同分为两种类型:基于计算机视觉识别技术和基于传感器识别技术。基于计算机视觉技术的多点触摸识别系统需要在屏幕上方或后方安装高速摄像头,用以识别用户手指的碰触和移动,该系统存在构造结构复杂、成本高昂、应用场合有限等缺点。基于传感器识别的触摸屏主要有电阻屏、电容屏、声波屏和红外屏,除红外触摸屏外,其它触摸屏都存在着成本高、光透过率低等缺点。红外触摸屏利用在屏幕边框安装红外线发射管和红外线接收管,红外线发射管发射出红外线,而对应的接收管则能收到相应的红外信号。

       当手指触摸屏幕时,则会阻挡红外线,通过扫描相应的接收管信号,系统就可以判断手指触摸的位置。红外触摸屏与其他触摸屏技术相比,具有成本低、易于安装与维护,但也存在着分辨率低、易受强光干扰等确定,尤其红外触摸屏在多点触摸识别方面,一直存在误识别的问题。该文提出的红外多点触摸屏设计方案沿四维坐标轴安置红外线发射管和红外线接收管,利用MCU驱动红外发射管发射红外线,同时,当触摸物阻挡红外线时MCU同时扫描四个坐标轴上的红外接收管,对触摸点进行多重坐标系下的定位,从而实现多点识别。实验证明该算法有效提高了红外触摸屏多点识别率。

       该文基于22英寸的LCD监视器实现了红外多点触摸屏的设计方案,如图1所示,该方案首先沿LCD监视器四周安置红外发射管和红外接收管,红外发射管和红外接收管一一对应放置,红外发射光发射红外光线,对应的红外接收管收到光信号,形成一个虚拟的矩形坐标系统。当用户的手指或触摸笔点击屏幕时,则会阻挡红外线发射管的发射线路,对应红外接收管则无法接收光信号,系统根据此种现象对触摸点进行定位,并通过usb口与PC相连接,将定位结果显示在PC屏幕上。


       如图2所示,该方案主要有以下几部分组成:

       1)控制模块:由红外接收管、红外发射管,红外管发射和接收控制模块、红外光信号处理模块和红外光信号放大模块等部分组成,主要负责处理驱动红外发射管发射红外接收、红外接收管收到的光信号的放大、AD转换和信号分析,将数据发送到操作模块。

       2)操作模块:由触摸点数据存储模块、触摸点数据计算模块、多点触摸辨别模块组成,负责处理从控制模块发送过来的触摸到数据并对单点触摸和多点触摸进行识别,并将其显示在LCD屏幕上。

       3)通讯模块:完成PC上层软件与下面模块的数据通讯。

       4)触摸屏驱动模块:负责接收红外多点触摸屏的触摸点相关信息与数据,并显示在PC屏幕上。

       该文描述了一种新红外多点触摸屏设计方案,并基于STM32芯片实现了该方案原型平台,通过多点触摸实验表明该文设计方案与普通红外触摸屏相比,多点触摸识别错误率低,具有较高的多点触摸识别率。该文系统原型在结构复杂性、成本及透光率等方面都优于普通电容屏和基于机器视觉的多点触摸屏,而多点触摸识别错误率方面接近普通电容屏的指标。

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