專利名稱：紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外觸摸屏，尤其涉及一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
作為計(jì)算機(jī)觸摸屏的一個(gè)分支，紅外觸摸屏以其安裝方便、免維護(hù)、高抗爆性、 高可靠性等優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。紅外觸摸屏的基本結(jié)構(gòu)，是在一個(gè) 適合安裝的顯示表面四周邊緣按照一定的順序安裝若干對(duì)紅外發(fā)射和紅外接收元 件，紅外發(fā)射管和接收管在0.5倍相對(duì)輻射強(qiáng)度時(shí)角位移卩 一般小于等于士15度， 這些發(fā)射和紅外接收元件按照一一對(duì)應(yīng)的方式組成發(fā)射接收對(duì)，沿著顯示表面的邊 緣構(gòu)成一個(gè)互相垂直的發(fā)射接收陣列，控制電路和驅(qū)動(dòng)電路在MCU執(zhí)行代碼的控 制下驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管和紅外接收管，對(duì)應(yīng)掃描形成X方向和Y方向橫豎交叉的紅外 線矩陣。當(dāng)有觸摸時(shí)，手指或其它物體就會(huì)擋住經(jīng)過該點(diǎn)的橫豎紅外線，由控制系 統(tǒng)判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。
現(xiàn)有的紅外觸摸屏系統(tǒng)，光線在顯示表面構(gòu)成柵格結(jié)構(gòu)，檢測到觸摸時(shí)，確定 觸摸發(fā)生的柵格節(jié)點(diǎn)位置就可以算出觸摸事件發(fā)生的位置坐標(biāo)。這種觸摸檢測模式 使得現(xiàn)有的紅外觸摸屏在給定的時(shí)段內(nèi)，檢測系統(tǒng)只接收唯一一組位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)， 因此當(dāng)只有一個(gè)觸摸點(diǎn)時(shí)，觸摸屏可以正常工作，對(duì)于兩個(gè)或以上觸摸點(diǎn)同時(shí)操作 時(shí)，系統(tǒng)將計(jì)算錯(cuò)誤的位置坐標(biāo)，導(dǎo)致報(bào)告的觸摸地點(diǎn)不是實(shí)際觸摸的地點(diǎn)。由于 上述原因，現(xiàn)有的紅外觸摸屏技術(shù)在一些需要使用多點(diǎn)觸摸的場合就會(huì)失效，例如 多人同時(shí)游戲，多人同時(shí)書寫繪畫等，這樣極大的限制了紅外觸摸屏的使用領(lǐng)域。 目前己經(jīng)有一些解決方法例如通過檢測觸摸事件發(fā)生的先后順序來識(shí)別多個(gè)觸摸 點(diǎn)，但對(duì)于多個(gè)觸摸點(diǎn)之間無相對(duì)移動(dòng)，也沒有觸摸點(diǎn)的形狀大小值可以參照的情 況下，容易發(fā)生誤判。
現(xiàn)有紅外觸摸系統(tǒng)中，其采樣方式是通過由沿著觸摸區(qū)域四周安裝在X、 Y方 向排布均勻的紅外發(fā)射管和紅外接收管，控制和驅(qū)動(dòng)電路在MCU執(zhí)行代碼的控制 下驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管和紅外接收管，對(duì)應(yīng)掃描形成X方向和Y方向橫豎交叉的紅外線 矩陣。當(dāng)有觸摸時(shí)，手指或其它物體就會(huì)擋住經(jīng)過該點(diǎn)的橫豎紅外線，由控制系統(tǒng) 判斷出觸摸點(diǎn)在觸摸屏上的位置。如果需要識(shí)別多點(diǎn)則需要增加一個(gè)Z軸，才能完 成對(duì)多點(diǎn)中的虛假點(diǎn)的識(shí)別?，F(xiàn)有技術(shù)中， 一般采用軟件方式增加Z軸。軟件方式具有不改變普通觸摸屏硬件而達(dá)到對(duì)多點(diǎn)識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)，但是由于受發(fā)射管發(fā)射角度 和功率的限制，Z軸和X或Y軸的夾角一般較小(<20度)。使得該處理方式在Z 軸的分辨率大大降低(一般小于X或Y軸分辨率的1/3)。從而使得對(duì)虛假點(diǎn)的識(shí)別 效果大大降低，容易出現(xiàn)誤判或漏判。
由于現(xiàn)有紅外觸摸屏存在不能進(jìn)行多點(diǎn)識(shí)別的問題，中國專利號(hào)為 "200710028616.X"提出了 "一種紅外線觸摸屏及其多點(diǎn)觸摸定位方法"。即在觸摸 屏的至少一個(gè)檢測方向上， 一套紅外發(fā)射掃描電路對(duì)應(yīng)兩套紅外接受掃描電路；一 套紅外發(fā)射掃描電路中的一個(gè)紅外發(fā)射單元發(fā)出的光線被一套紅外接受掃描電路中 的紅外接受元件接收檢測的同時(shí)，在接收范圍內(nèi)還被另一套紅外接收掃描電路中的 紅外接受元件接收檢測在紅外觸摸屏的算法程序中有可用于提前確定觸摸點(diǎn)范圍的 觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法模塊。并用通常的觸摸位置檢測算法得到一個(gè)觸摸點(diǎn)位置坐標(biāo)之 后，以觸摸點(diǎn)預(yù)檢測算法確定另一個(gè)觸摸點(diǎn)所在區(qū)域，再結(jié)合通常檢測算法的到該 觸摸點(diǎn)位置坐標(biāo)。
中國專利號(hào)為"200710117751.1"提出了 "一種識(shí)別紅外觸摸屏上多個(gè)觸摸點(diǎn) 的方法"。即在不改變紅外觸摸屏已有的結(jié)構(gòu)環(huán)境中，通過執(zhí)行MCU的固件代碼及 算法來實(shí)現(xiàn)，其方法為對(duì)X軸上(或Y軸上)第i只紅外線發(fā)射、接收對(duì)管的發(fā)射 管驅(qū)動(dòng)和接收管接收，然后再對(duì)第i只紅外發(fā)射管和第i只接收管兩側(cè)m只(m大于等 于2但小于等于5)接收管依次配對(duì)發(fā)射和接收，再后掃描完成X軸和Y軸上的所有對(duì) 管，通過算法以此確定多點(diǎn)觸摸。
以上兩種方式雖然都能在一定程度上實(shí)現(xiàn)的多點(diǎn)觸摸，而且第一種還從硬件電 路和算法上一定程度的解決了紅外多點(diǎn)觸摸屏響應(yīng)速度慢的問題，但都存在以下兩 方面的缺點(diǎn)1、部分區(qū)域存在多點(diǎn)識(shí)別盲區(qū)。在4個(gè)角的部分區(qū)域是不能形成其所 講述的Y二X[sino^sin (a+(3) ]/sinp，將不能有效識(shí)別在這一區(qū)域內(nèi)的多點(diǎn)觸摸。2、 分辨率較低。由于發(fā)射管受到發(fā)射功率的限制，其發(fā)射角度一般較小(〈20° )，斜 向的分辨率為水平方向的0.36倍(tg20。 =0.36),因此斜向的分辨率大大降低，不利于 對(duì)較近的多點(diǎn)的正確識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)觸摸點(diǎn)時(shí)存在的上述問題，提 供一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，本發(fā)明可以完全覆蓋整個(gè)觸摸區(qū)域， 在整個(gè)觸摸區(qū)域內(nèi)都不會(huì)存在多點(diǎn)識(shí)別的識(shí)別盲區(qū)，可以將虛假點(diǎn)完全排除掉，真 正實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)觸摸點(diǎn)的正確識(shí)別，并且，本發(fā)明中的紅外掃描部件完全獨(dú)立，由于 不受同一發(fā)射管發(fā)射角度較小的限制，提高了分辨率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下-
一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于包括如下步驟a、
5在紅外觸摸屏的X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件上分別設(shè)置Z軸紅外掃描 部件；b、啟動(dòng)紅外觸摸屏，驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸和Z軸紅外掃描部件的紅外發(fā)射單元 和紅外接收單元，對(duì)X軸、Y軸和Z軸方向進(jìn)行紅外掃描，紅外發(fā)射單元將觸摸信 號(hào)發(fā)送到紅外接收單元，紅外接收單元對(duì)接收的觸摸信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，產(chǎn)生X軸、 Y軸和Z軸的觸摸位置信息；c、控制器判斷產(chǎn)生的觸摸位置信息是否為有效觸摸 位置信息，沒有有效觸摸位置信息時(shí)，返回初始化，有有效觸摸位置信息時(shí)，控制 器收集有效觸摸位置信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組合點(diǎn)；d、
控制器根據(jù)X+Y *tg(90-a) 二Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組 合點(diǎn)，其中，a為Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角；沒有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)， 返回初始化，有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，則為真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息，并將得出的各 真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中后，返回初始化。
所述a步驟中，Z軸紅外掃描部件焊接在X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部 件上。
所述a步驟中，X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā) 射單元，在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元。
所述a步驟中，X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外接 收單元，在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元。
所述紅外發(fā)射單元為紅外發(fā)射管，同一軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管組合形成紅外發(fā) 射單元，紅外接收單元為紅外接收管，同一軸上的多個(gè)紅外接收管組合形成紅外接 收單元。
所述X軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管，每個(gè)X軸紅外 發(fā)射管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外 接收管上分別焊接有Z軸紅外接收管，每個(gè)X軸紅外接收管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸 紅外接收管形成的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外 發(fā)射管，每個(gè)Y軸紅外發(fā)射管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管形成的夾角大小相 同，Y軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外接收管，每個(gè)Y軸紅外接收管 與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管形成的夾角大小相同。
所述X軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外接收管，每個(gè)X軸紅外 發(fā)射管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外 接收管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管，每個(gè)X軸紅外接收管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸 紅外發(fā)射管形成的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外 接收管，每個(gè)Y軸紅外發(fā)射管與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管形成的夾角大小相 同，Y軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管，每個(gè)Y軸紅外接收管 與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管形成的夾角大小相同。
所述d步驟中，Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角為45度，控制器根據(jù)
6X+Y=Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)。
所述紅外觸摸屏的硬件電路包括驅(qū)動(dòng)部件、紅外掃描部件和供電模式控制部 件，所述驅(qū)動(dòng)部件的NPN型三極管Q3的基極、發(fā)射極和集電極分別與PNP型三 極管Q4的基極、發(fā)射極和集電極連接，NPN型三極管Q3的基極通過限流電阻與 控制器的段控端連接，NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的集電極分別與紅外 掃描部件的紅外發(fā)送管的負(fù)端連接形成雙向驅(qū)動(dòng)部件；所述紅外發(fā)送管和紅外接收 管反向并聯(lián)；所述供電模式控制部件包括發(fā)送模式控制部件和接收模式控制部件， 發(fā)送模式控制部件包括NPN型三極管Ql，接收模式控制部件包括PNP型三極管 Q2， NPN型三極管Ql和PNP型三極管Q2的集電極連接到NPN型三極管Q3和 PNP型三極管Q4的發(fā)射極，NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，NPN型三極管Ql 的基極通過限流電阻接到控制器的發(fā)射使能端，PNP型三極管Q2的發(fā)射極接與接收 電源連接，PNP型三極管Q2的基極通過限流電阻與控制器的接收使能端連接。
所述NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的基極連接間還設(shè)置有穩(wěn)壓二極管 Dl， NPN型三極管Q3的基極與穩(wěn)壓二極管Dl的正端連接，PNP型三極管Q4的 基極與穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)端連接。
所述紅外接收管的負(fù)端通過接負(fù)載電阻Rl接地，紅外發(fā)射管的正端與PNP型 三極管Q5的集電極連接，PNP型三極管Q5的發(fā)射極與發(fā)送電源連接，PNP型三 極管Q5的基極通過限流電阻與控制器的位控端連接。 采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
一、 本發(fā)明在在X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置有Z軸紅外 發(fā)射單元，在經(jīng)X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置有Z軸紅外接 收單元，控制器通過X+Y *tg(90-a) 二Z可以將虛假點(diǎn)排除掉，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)觸 摸點(diǎn)的正確識(shí)別，提高了觸摸識(shí)別的精確度。
二、 本發(fā)明采用硬件方式增加Z軸紅外掃描部件，由于X、 Y、 Z三軸的掃描 單元相對(duì)獨(dú)立，本方法中三軸的掃描可以同步進(jìn)行，從而提高了系統(tǒng)的紅外掃描速 度，42寸紅外多點(diǎn)觸摸屏響應(yīng)時(shí)間〈16mS，相對(duì)于中國專利號(hào)"200710117751.1" 中采用的方式，在紅外掃描時(shí)間上可以節(jié)約80%的時(shí)間，使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度也大
大提咼。
三、 本發(fā)明通過硬件方式增加Z軸紅外掃描部件，與X、 Y軸的紅外掃描部件 完全獨(dú)立，由于不受同一發(fā)射管發(fā)射角度較小的限制，因此角度可以設(shè)置到與X/Y 的夾角均為45度，斜向即Z軸方向的分辨率為水平方向的1倍(tg45。 =1)，使得比 中國專利號(hào)"200710028616.X"和中國專利號(hào)"200710117751.1"所采用的方式， 在Z軸的分辨率上至少提高三倍。
四、 本發(fā)明由于Z軸的紅外掃描部件完全獨(dú)立于X、 Y軸，Z軸的紅外掃描部 件可以任意設(shè)置，完全覆蓋整個(gè)觸摸區(qū)域，因此在整個(gè)觸摸區(qū)域內(nèi)都不存在多點(diǎn)識(shí)別的識(shí)別盲區(qū)。
五、 本發(fā)明由于有效解決對(duì)虛假點(diǎn)的識(shí)別問題，而且同時(shí)降低了多點(diǎn)觸摸系統(tǒng) 的響應(yīng)時(shí)間，即提升了觸摸響應(yīng)速度，有效的解決了多點(diǎn)識(shí)別盲區(qū)等問題，從而擴(kuò) 大了紅外多點(diǎn)觸摸屏的使用范圍。
六、 本發(fā)明Z軸紅外發(fā)射單元分別焊接在X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單 元上，Z軸紅外接收單元分別焊接在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上，采 用焊接工藝，制作簡單方便。
七、 本發(fā)明Z軸紅外發(fā)射管分別在X軸紅外發(fā)射管和Y軸紅外發(fā)射管上的排列 方向相同，Z軸紅外接收管分別在X軸紅外接收管和Y軸紅外接收管上的排列方向 相同，使觸摸識(shí)別效果達(dá)到最佳。
八、 本發(fā)明中的硬件電路將紅外發(fā)射管和紅外接收管反向并聯(lián)在一起，使得發(fā) 射和接收單元互不影響，為發(fā)送電路和接收電路的結(jié)合提供了條件。
九、 本發(fā)明中的硬件電路由于將原有觸摸屏的發(fā)送電路和接收電路有機(jī)的結(jié)合 在一起，從而降低了系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜程度，使得硬件電路簡化，降低了系統(tǒng)成本。
十、本發(fā)明中的硬件電路由于將原有觸摸屏的發(fā)送電路和接收電路有機(jī)的結(jié)合 在一起，使得電路簡化，減小了布板面積，減小了系統(tǒng)的體積，有利于系統(tǒng)的安裝， 擴(kuò)展了系統(tǒng)的使用范圍，從而降低了調(diào)試和組裝難度，并且簡化了紅外觸摸屏的硬 件電路結(jié)構(gòu)，尤其適用于多點(diǎn)觸摸式紅外觸摸屏，使本發(fā)明的硬件電路大大簡化。
十一、本發(fā)明中的硬件電路采用了系統(tǒng)集成和線路優(yōu)化，巧妙地將兩套獨(dú)立的 發(fā)射和接收電路有機(jī)的結(jié)合在一起，使電路復(fù)雜度大大降低，同時(shí)也使布線難度大 大降低，很容易在一張電路板上實(shí)現(xiàn)收發(fā)兩種功能，可以在一張電路板上實(shí)現(xiàn)對(duì)兩 個(gè)方向的紅外掃描，即X與Z軸或Y與Z軸，從而使多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度大 大降低，其中對(duì)多個(gè)發(fā)送和接收管子的控制方式同樣可以采用矩陣控制模式。


圖1為本發(fā)明流程結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1紅外觸摸屏屏體結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明組成框圖
圖4為本發(fā)明硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖
1、 Z軸紅外發(fā)射管，2、 X軸紅外發(fā)射管，3、 Z軸紅外接收管，4、 X軸紅外 接收管，5、 Y軸紅外發(fā)射管，6、 Y軸紅外接收管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，包括如下步驟a、在紅外觸摸屏的X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件上分別設(shè)置Z軸紅外掃描部件；b、啟 動(dòng)紅外觸摸屏，驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸和Z軸紅外掃描部件的紅外發(fā)射單元和紅外接收單 元，對(duì)X軸、Y軸和Z軸方向進(jìn)行紅外掃描，紅外發(fā)射單元將觸摸信號(hào)發(fā)送到紅外 接收單元，紅外接收單元對(duì)接收的觸摸信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，產(chǎn)生X軸、Y軸和Z軸 的觸摸位置信息；c、控制器判斷產(chǎn)生的觸摸位置信息是否為有效觸摸位置信息，沒 有有效觸摸位置信息時(shí)，返回初始化，有有效觸摸位置信息時(shí)，控制器收集有效觸 摸位置信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組合點(diǎn)；d、控制器根據(jù) X+Yng(90-a) -Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)，其中， X為觸摸點(diǎn)在X軸向的坐標(biāo)，Y為觸摸點(diǎn)在Y軸向的坐標(biāo)，Z為觸摸點(diǎn)在Z軸向的 坐標(biāo)，a為Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角；沒有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，返回 初始化，有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，則為真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息，并將得出的各真實(shí) 觸摸點(diǎn)的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中后，返回初始化。
在a歩驟中，在X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外 接收單元，在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單
元o
紅外發(fā)射單元為紅外發(fā)射管，同一軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管組合形成紅外發(fā)射單 元，紅外接收單元為紅外接收管，同一軸上的多個(gè)紅外接收管組合形成紅外接收單
元。本發(fā)明中，在X、 Y軸的紅外發(fā)射管上反向并聯(lián)紅外接收管作為Z軸的接收部 分；在X、 Y軸的紅外接收管上反向并聯(lián)紅外發(fā)射管作為Z軸的發(fā)射部分。在X軸 紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元，即在X軸紅外 接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元時(shí)，X軸上的多個(gè)紅外 發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外接收管3，每個(gè)X軸紅外發(fā)射管2與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè) Z軸紅外接收管3形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z 軸紅外發(fā)射管1，每個(gè)X軸紅外接收管4與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管1形成 的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外接收管3，每個(gè) Y軸紅外發(fā)射管5與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管3形成的夾角大小相同，Y軸 上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管1，每個(gè)Y軸紅外接收管6與對(duì) 應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管1形成的夾角大小相同。
本發(fā)明由控制器MCU、紅外掃描部件、PC機(jī)接口電路、電源和相應(yīng)的輔助電 路組成。紅外掃描部件包括X軸紅外發(fā)射單元、X軸紅外接收單元、Y軸紅外發(fā)射 單元、Y軸紅外接收單元、Z軸紅外發(fā)射單元和Z軸紅外接收單元、
在控制器MCU的作用下X、 Y、 Z軸的掃描單元分別對(duì)屏體內(nèi)X、 Y、 Z軸向 進(jìn)行紅外掃描。如果當(dāng)前屏體內(nèi)存在A、 B兩個(gè)觸摸點(diǎn)，由于掃描的紅外光部分被 觸摸點(diǎn)擋住，通過對(duì)信號(hào)的分析，則會(huì)在X、 Y、 Z的紅外掃描部件中分別產(chǎn)生Xa、 Xb; Ya、 Yb; Za、 Zb六個(gè)坐標(biāo)值，紅外掃描部件將產(chǎn)生的坐標(biāo)值傳送給控制器MCU集中處理。
控制器MCU將收到的X、 Y、 Z方向坐標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，組合模式數(shù)= 觸摸點(diǎn)數(shù)A3，如兩點(diǎn)觸摸有8種組合模式、三點(diǎn)觸摸有27種組合模式。然后將所 有的組合模式分別代入條件關(guān)系式進(jìn)行判斷，滿足條件的組合模式則為觸摸點(diǎn)的真 實(shí)坐標(biāo)位置，從而可以排除其他所有的虛假點(diǎn)，得到A (Xa、 Ya、 Za、)， B (Xb、 Yb、 Zb、)兩點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)。三點(diǎn)及以上觸摸點(diǎn)的處理方法同上。
本發(fā)明是在普通觸摸屏的基礎(chǔ)上增加Z軸紅外發(fā)射單元和紅外接收單元，Z 軸的紅外掃描部件與X、 Y軸的紅外掃描部件完全獨(dú)立，控制器MCU可通過如下 公式
X +Y * tg(90-a) = Z
其中a為Z軸紅外掃描部件與X軸紅外掃描部件的夾角 ， 控制器MCU通過上述計(jì)算式判斷，就能識(shí)別出真實(shí)的觸摸點(diǎn)排出虛假點(diǎn)。 本發(fā)明可采用現(xiàn)有的普通紅外觸摸屏硬件電路，也可采用如下簡化電路 紅外觸摸屏的硬件電路包括驅(qū)動(dòng)部件、紅外掃描部件和供電模式控制部件，驅(qū) 動(dòng)部件的NPN型三極管Q3的基極、發(fā)射極和集電極分別與PNP型三極管Q4的基 極、發(fā)射極和集電極連接，NPN型三極管Q3的基極通過限流電阻與控制器的段控 端SEGMENT—1連接，NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的集電極分別與紅外 掃描部件的紅外發(fā)送管的負(fù)端連接形成雙向驅(qū)動(dòng)部件；所述紅外掃描部件的紅外發(fā) 射管S—LED和紅外掃描部件的紅外接收管R_LED反向并聯(lián)；所述供電模式控制部 件包括發(fā)送模式控制部件和接收模式控制部件，發(fā)送模式控制部件包括NPN型三極 管Ql ，接收模式控制部件包括PNP型三極管Q2， NPN型三極管Ql和PNP型三極 管Q2的集電極連接到NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的發(fā)射極，NPN型三 極管Ql的發(fā)射極接地，NPN型三極管Ql的基極通過限流電阻接到控制器的發(fā)射 使能端SEND—POWER, PNP型三極管Q2的發(fā)射極接與接收電源RECV—VCC連接， PNP型三極管Q2的基極通過限流電阻與控制器的接收使能端RECV一POWER連接。 在NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的基極連接間還設(shè)置有穩(wěn)壓二極管 Dl， NPN型三極管Q3的基極與穩(wěn)壓二極管Dl的正端連接，PNP型三極管Q4的 基極與穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)端連接。
接收二極管R一LED的負(fù)端接負(fù)載電阻Rl到地，并從接收二極管R—LED的負(fù) 端輸出紅外接收信號(hào)；發(fā)射二極管S—LED的正端接到PNP型驅(qū)動(dòng)三極管Q5的集 電極，PNP型驅(qū)動(dòng)三極管Q5的發(fā)射極接到發(fā)送電源，PNP型驅(qū)動(dòng)三極管Q5的基 極通過限流電阻接到控制器MCU的位控端BIT—CTLl。 采用此硬件電路結(jié)構(gòu)的工作過程如下
A、啟動(dòng)紅外線觸摸屏上的控制器MCU，初始化所有參數(shù)，同時(shí)啟動(dòng)各單元板 上的紅外掃描控制電路；
10B、 首先MCU根據(jù)各板所處的位置確定是先工作在接收還是發(fā)送模式；
C、 如果是先工作在接收模式，則MCU將SNED—POWER置低，RECV—POWER 置低，因此Q1截止，Q2導(dǎo)通；
D、 MCU根據(jù)序號(hào)同步將SEGMENT—1置低(根據(jù)矩陣模式， 一個(gè)SEGMENT 可以控制八只相鄰的紅外接收管)，Q4道通，Q3截止，紅外接收管(R一LED)有 正向電流流過處于工作模式，紅外發(fā)射管(S一LED)反向截止處于未工作狀態(tài)。因 此RECV—VCC的接收電壓通過Q2、 Q4、 Rl加在紅外接收管(R_LED)上， RECV一0UT1上的電壓高低即可表征紅外接收管接收到的紅外光的強(qiáng)度；
E、 通過以上方式，可以依次控制其他紅外接收管接收紅外信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該方 向的紅外接收掃描；
F、 實(shí)現(xiàn)紅外接收后，再將電路置于發(fā)送模式，即將SNED一POWER置高， RECV—POWER置高，因此Q2截止，Ql導(dǎo)通；
G、 MCU根據(jù)序號(hào)同步將SEGMENT—1置高(根據(jù)矩陣模式， 一個(gè)SEGMENT 可以控制八只相鄰的紅外接收管)，Q3道通，Q4截止，將BIT—CTL1置低，Q5導(dǎo) 通，因此SEND—VCC的發(fā)送電壓通過Q5、 Q3、 Ql加在紅外發(fā)射管S一LED上，紅 外發(fā)射管S_LED有正向電流流過處于工作模式，紅外接收管R一LED反向截止處于 為未工作狀態(tài)；
H、 通過以上方式，可以依次控制其他發(fā)射二極管發(fā)送紅外信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該方 向的紅外發(fā)送掃描；
I、 通過以上步驟，可以完成對(duì)X/Y/Z三軸的紅外掃描，MCU通過"X + Y * tg(90-a) =Z"可以將觸摸點(diǎn)的位置定位，完成對(duì)多點(diǎn)的坐標(biāo)識(shí)別。
其中，穩(wěn)壓二極管D1的穩(wěn)壓值V取值為
((RECV一VCC-0.7) >V> (RECV一VCC-2*0.7)) 如果RECV—VCC (接收電源電壓)<1.4V，則可以去掉D1穩(wěn)壓二極管。
實(shí)施例2
一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，包括如下步驟a、在紅外觸摸
屏的X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件上分別設(shè)置Z軸紅外掃描部件；b、啟
動(dòng)紅外觸摸屏，驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸和Z軸紅外掃描部件的紅外發(fā)射單元和紅外接收單 元，對(duì)X軸、Y軸和Z軸方向進(jìn)行紅外掃描，紅外發(fā)射單元將觸摸信號(hào)發(fā)送到紅外 接收單元，紅外接收單元對(duì)接收的觸摸信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，產(chǎn)生X軸、Y軸和Z軸 的觸摸位置信息；c、控制器判斷產(chǎn)生的觸摸位置信息是否為有效觸摸位置信息，沒 有有效觸摸位置信息時(shí)，返回初始化，有有效觸摸位置信息時(shí)，控制器收集有效觸 摸位置信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組合點(diǎn)；d、控制器根據(jù) X+Yng(卯-a) -Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)，其中，X為觸摸點(diǎn)在X軸向的坐標(biāo)，Y為觸摸點(diǎn)在Y軸向的坐標(biāo)，Z為觸摸點(diǎn)在Z軸向的 坐標(biāo)，(X為Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角；沒有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，返回 初始化，有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，則為真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息，并將得出的各真實(shí) 觸摸點(diǎn)的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中后，返回初始化。
在a步驟中，Z軸紅外掃描部件焊接在X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件 上。X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元，在X 軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元。
紅外發(fā)射單元為紅外發(fā)射管，同一軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管組合形成紅外發(fā)射單 元，紅外接收單元為紅外接收管，同一軸上的多個(gè)紅外接收管組合形成紅外接收單 元。
在X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元，在X 軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元時(shí)，X軸上的多 個(gè)紅外發(fā)射管上分別對(duì)應(yīng)焊接有Z軸紅外發(fā)射管1,每個(gè)X軸紅外發(fā)射管2與對(duì)應(yīng) 焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管1形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外接收管上分 別焊接有Z軸紅外接收管3，每個(gè)X軸紅外接收管4與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接 收管3形成的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射 管1，每個(gè)Y軸紅外發(fā)射管5與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管1形成的夾角大小 相同，Y軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外接收管3，每個(gè)Y軸紅外接 收管6與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管3形成的夾角大小相同。
實(shí)施例3
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式為a-45。，以下以ot=45°的兩點(diǎn)觸摸為例展開說明-本發(fā)明包括X/Y/Z三個(gè)方向的紅外掃描部件， 一個(gè)觸摸點(diǎn)A會(huì)產(chǎn)生Xa、 Ya、 Za三個(gè)坐標(biāo)值。由于Z軸與X/Y軸的夾角為45度，因此Xa、 Ya、 Za滿足Za-Xa+Ya 關(guān)系。如果是兩點(diǎn)觸摸則會(huì)產(chǎn)生Xa、 Ya、 Za、 Xb、 Yb、 Zb六個(gè)坐標(biāo)值，則可能形 成以下八種坐標(biāo)組合-
A: (Xa， Ya， Za) B: (Xa， Yb, Za) C: (Xb， Ya， Za) D: (Xb， Yb， Za) E: (Xa， Ya， Zb) F: (Xa， Yb, Zb) G: (Xb， Ya， Zb) H: (Xb， Yb， Zb)
將以上八點(diǎn)的坐標(biāo)值代入條件關(guān)系式X+Y-Z,只有A、 H兩點(diǎn)滿足條件，從
12而可以排除其他所有的虛假點(diǎn)。
三點(diǎn)及以上的情況類似，計(jì)算方法同上。 當(dāng)(1=45°時(shí)控制處理方法如下-
系統(tǒng)初始化后，啟動(dòng)X、 Y、 Z軸的紅外掃描部件，對(duì)X、 Y、 Z軸向進(jìn)行紅外 掃描，各掃描單元對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，如有觸摸則分別產(chǎn)生X、 Y、 Z的觸 摸位置信息，控制器MCU判斷掃描單元是否有有效觸摸位置信息，當(dāng)沒有有效觸 摸位置信息時(shí)，返回初始化，當(dāng)有有效觸摸位置信息時(shí)，控制器MCU收集X、 Y、 Z軸掃描單元的有效觸摸位置數(shù)據(jù)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組 合點(diǎn)，并分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行條件判斷(X+Y=Z)，找出符合條件的點(diǎn)，即為 真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息，控制器MCU判斷是否有滿足條件的觸摸點(diǎn)位置信息產(chǎn)生， 沒有時(shí)返回初始化，當(dāng)有時(shí)，將得出的各觸摸點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，然后返 回初始化。
顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)所掌握的技術(shù)知識(shí)和慣用手段，根據(jù)以上所 述內(nèi)容，還可以作出不脫離本發(fā)明基本技術(shù)思想的多種形式，這些形式上的變換均 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于包括如下步驟a、在紅外觸摸屏的X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件上分別設(shè)置Z軸紅外掃描部件；b、啟動(dòng)紅外觸摸屏，驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸和Z軸紅外掃描部件的紅外發(fā)射單元和紅外接收單元，對(duì)X軸、Y軸和Z軸方向進(jìn)行紅外掃描，紅外發(fā)射單元將觸摸信號(hào)發(fā)送到紅外接收單元，紅外接收單元對(duì)接收的觸摸信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，產(chǎn)生X軸、Y軸和Z軸的觸摸位置信息；c、控制器判斷產(chǎn)生的觸摸位置信息是否為有效觸摸位置信息，沒有有效觸摸位置信息時(shí)，返回初始化，有有效觸摸位置信息時(shí)，控制器收集有效觸摸位置信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組合點(diǎn)；d、控制器根據(jù)X+Y*tg(90-α)＝Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)，其中，α為Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角；沒有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，返回初始化，有符合條件的組合點(diǎn)時(shí)，則為真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息，并將得出的各真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中后，返回初始化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述a步驟中，Z軸紅外掃描部件焊接在X軸紅外掃描部件和Y軸紅外掃描部件上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述a步驟中，X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元，在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述a步驟中，X軸紅外發(fā)射單元和Y軸紅外發(fā)射單元上分別設(shè)置Z軸紅外接收單元，在X軸紅外接收單元和Y軸紅外接收單元上分別設(shè)置Z軸紅外發(fā)射單元。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述紅外發(fā)射單元為紅外發(fā)射管，同一軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管組合形成紅外發(fā)射單元，紅外接收單元為紅外接收管，同一軸上的多個(gè)紅外接收管組合形成紅外接收單元。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述X軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管(1)，每個(gè)X軸紅外發(fā)射管(2)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管(1)形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外接收管(3)，每個(gè)X軸紅外接收管(4)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管(3)形成的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管(1)，每個(gè)Y軸紅外發(fā)射管(5)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管(1)形成的夾角大小相同，Y軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外接收管(3)，每個(gè)Y軸紅外接收管(6)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管(3)形成的夾角大小相同。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述X軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外接收管(3)，每個(gè)X軸紅外發(fā)射管(2)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管(3)形成的夾角大小相同，X軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管(1 ),每個(gè)X軸紅外接收管(4)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管(1)形成的夾角大小相同；Y軸上的多個(gè)紅外發(fā)射管上分別焊接有Z軸紅外接收管(3)，每個(gè)Y軸紅外發(fā)射管(5)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外接收管(3)形成的夾角大小相同，Y軸上的多個(gè)紅外接收管上分別焊接有Z軸紅外發(fā)射管(1)，每個(gè)Y軸紅外接收管(6)與對(duì)應(yīng)焊接的每個(gè)Z軸紅外發(fā)射管(1)形成的夾角大小相同。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述d步驟中，Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角為45度，控制器根據(jù)X+Y=Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述紅外觸摸屏的硬件電路包括驅(qū)動(dòng)部件、紅外掃描部件和供電模式控制部件，所述驅(qū)動(dòng)部件的NPN型三極管Q3的基極、發(fā)射極和集電極分別與PNP型三極管Q4的基極、發(fā)射極和集電極連接，NPN型三極管Q3的基極通過限流電阻與控制器的段控端連接，NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的集電極分別與紅外掃描部件的紅外發(fā)送管的負(fù)端連接形成雙向驅(qū)動(dòng)部件；所述紅外發(fā)送管和紅外接收管反向并聯(lián)；所述供電模式控制部件包括發(fā)送模式控制部件和接收模式控制部件，發(fā)送模式控制部件包括NPN型三極管Ql，接收模式控制部件包括PNP型三極管Q2， NPN型三極管Ql和PNP型三極管Q2的集電極連接到NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的發(fā)射極，NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，NPN型三極管Ql的基極通過限流電阻接到控制器的發(fā)射使能端，PNP型三極管Q2的發(fā)射極接與接收電源連接，PNP型三極管Q2的基極通過限流電阻與控制器的接收使能端連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，其特征在于所述NPN型三極管Q3和PNP型三極管Q4的基極連接間還設(shè)置有穩(wěn)壓二極管Dl， NPN型三極管Q3的基極與穩(wěn)壓二極管Dl的正端連接，PNP型三極管Q4的基極與穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外觸摸屏識(shí)別多個(gè)真實(shí)觸摸點(diǎn)的方法，首先對(duì)X軸、Y軸和Z軸方向進(jìn)行紅外掃描，掃描單元對(duì)觸摸信號(hào)進(jìn)行觸摸分析，產(chǎn)生X軸、Y軸和Z軸的觸摸位置信息；控制器判斷產(chǎn)生是否為有效觸摸位置信息，有有效觸摸位置信息時(shí)，控制器收集此信息，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列組合，產(chǎn)生所有的組合點(diǎn)；控制器根據(jù)X+Y*tg(90-α)＝Z分別對(duì)所有的組合點(diǎn)進(jìn)行判斷是否有符合條件的組合點(diǎn)，α為Z軸掃描單元與X軸掃描單元的夾角，將得出的各真實(shí)觸摸點(diǎn)的位置信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中。本發(fā)明可以完全覆蓋整個(gè)觸摸區(qū)域，在整個(gè)觸摸區(qū)域內(nèi)都不會(huì)存在多點(diǎn)識(shí)別的識(shí)別盲區(qū)，可以將虛假點(diǎn)完全排除掉，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)觸摸點(diǎn)的正確識(shí)別。
文檔編號(hào)G06F3/042GK101493740SQ200910058459
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月28日
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