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：如何在地质地形图上判断地质结构——由一道地理题引发的思考 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
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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]。 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,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
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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
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、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.
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