用於紅外觸控螢幕的紅外元件選通電路的製作方法
2023-05-19 16:36:31 1
專利名稱：用於紅外觸控螢幕的紅外元件選通電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於紅外觸控螢幕內，選掃描通紅外發射和接收管矩陣中每個單元所使用的選通電路，尤其用於選通紅外接收單元，屬於計算機多媒體技術領域。
紅外觸控螢幕經過多年發展，現在已經發展到第四代、第五代，其各種性能指標已經接近完美。但是由於紅外觸控螢幕需要配合顯示器才能使用，需要安裝在顯示器內顯示屏周圍的空間內，在這個空間內安裝紅外發射管和紅外接收管陣列，以及相應的控制、選通、驅動電路。由於現有的紅外觸控螢幕的這部分電路，都使用矩陣結構或者類似矩陣的連接方式，需要很多條連接導線，並配合解碼器以及模擬開關，才能將每個紅外元件單元，即每一隻紅外發射管或接收管連接起來，實施有效的掃描驅動或將接收到的光電信號輸出到信號處理電路，如號碼為00121462.4的中國專利申請所公布的技術內容及其參考專利所給出的電路結構。這樣，原本安裝紅外元件就需要一定面積的印刷電路板，而過多的印刷導線就更需要較大面積的印刷電路板才能安放布置，因而導致印刷電路板的寬度增加，圍繞顯示屏周圍的四片印刷電路板之間的連接器的接點也增加，以至於超過顯示屏周圍空間的尺寸，或者增加紅外觸控螢幕的安裝難度，並使可靠性降低。這種情況就會大大地限制觸控螢幕的適用範圍，使得許多成品顯示器難以安裝紅外觸控螢幕，也就限制了觸控螢幕的使用範圍。
另外，由於紅外接收管工作機理所決定，在進行光電轉換過程中的瞬態響應並不理想，在突然受到光照的瞬時會產生過衝現象，如圖5中所示的毛刺16。這種現象對於早期的紅外觸控螢幕，如申請號為95101303的中國專利申請所涉及到的觸控螢幕結構，還不至於產生過大的影響，因為那時僅檢測通過顯示器表面的紅外線是否被阻斷，即光電信號的有無，而不關心紅外光電信號的波形。而對於採用如上述00121462.4中國專利申請所公布的原理和結構的高性能紅外觸控螢幕，光電信號的質量將明顯影響觸控螢幕的性能。這時為了保證觸控螢幕的性能，就需要很複雜的信號處理過程，從而增加了電路的設計、調試的難度和電路的複雜程度。
本發明的目的就是針對上述現有紅外觸控螢幕的缺點，公開一種主要由移位寄存器構成的紅外單元選通電路，尤其是用於接通紅外接收單元的選通電路，以最大限度地減少元器件之間、廣告電路板之間的連接，減小電路板的寬度以適應各種成品顯示器安裝，同時也增加會產品的可靠性。本發明另外的目的是充分利用移位寄存器可以同時選通多個紅外發射或接收單元的特點，使用滯後讀取光電信號的方法，徹底消除光電元件瞬態效應所產生的過衝毛刺所產生的不利影響。
本發明的基本方案如下使用串行輸入並行輸出的移位寄存器驅動每一個紅外單元；所有移位寄存器的時鐘輸入端並聯在一起，並與觸控螢幕的微控制器系統的掃描時鐘輸出端相連接；第一片移位寄存器的數據輸入端，與上述微控制器系統的選通數據輸出端相連接；其並行數據輸出端的最高位，與下一片移位寄存器的數據輸入端相連接，並按此方式根據實際需要連接更多的移位寄存器晶片；所述每一片移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應一個紅外發射或接收單元，與該對應單元的驅動輸入端相連接。這種電路結構既可以用於紅外發射單元的掃描選通，也可以用於紅外接收單元的掃描選通，但這兩種紅外單元都至少包含一個驅動輸入端和一個匯流端；其中匯流端通過電阻連接到觸控螢幕系統電源迴路的一端，如接電源正極或接地。
為了消除過衝毛刺的不利影響，本發明中還使用了如下技術方案移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應的接收單元由光電晶體三極體構成；所述光電晶體三極體的集電極與所述移位寄存器的並行數據輸出端相連接，所有與移位寄存器上號碼為奇數的並行輸出端相連接的光電三極體，其發射極並聯到一起後，通過同一個電阻接地，光電信號由所述電阻與光電晶體三極體發射極的連接處輸出到第一個模擬開關的輸入端；所有碼為偶數的並行輸出端所對應光電三極體，其發射極並聯到一起後，通過另外一個電阻接地，光電信號由所述電阻與光電晶體三極體發射極的連接處輸出到第二個模擬開關的輸入端；所述兩個模擬開關的控制端，同兩個與掃描時鐘同步跳變且互為反向的模擬開關控制電路的輸出埠相連接；兩個模擬開關的輸出端並聯而構成全部光電信號的輸出端。在這種連接方式的情況下，如果移位寄存器的數據輸入端輸入兩個掃描時鐘周期寬度的高電平數據信號，系統就能夠通過控制兩個模擬開關輪流開啟與關斷，在後一個時鐘周期輸出在前一個時鐘周期已經穩定的光電信號。互為反向的模擬開關控制電路的輸出埠，可以是微控制器系統的I/O埠，也可以由D觸發器等外接晶片的輸出端構成，由前述掃描時鐘控制其連續翻轉。
如果在紅外發射管陣列中也使用移位寄存器，則可以參照紅外接收電路的連接方式，每一隻紅外發射管都使用一隻電流驅動器進行驅動，構成一個紅外(發射)單元；驅動器可以使用晶體三極體，也可以使用OC門電流驅動器晶片中的驅動單元；移位寄存器的並行輸出端與驅動器的輸入端，即三極體的基極或電流驅動器的輸入極連接；紅外發射管按照電流流動方向串聯接入驅動迴路，然後根據選用的驅動器確定驅動電流的供應方式，即是通過限流電阻與系統的電源正極相連接，還是通過限流電阻接地。如果不考慮同時開啟兩個發射單元以實現上述穩定接收單元信號的目的，可以僅使用一隻限流電阻，各個發射單元在移位寄存器的控制下，逐個按順序與限流電阻接通構成發射驅動迴路。如果考慮上述目的，最好按照與上面接收單元相同的、與移位寄存器上號碼為奇數和偶數的並行輸出端所連接的發射單元的接地端並聯，然後分別通過兩個限流電阻接入電源迴路，這樣就能夠避免因相鄰的三個單元內的元件的離散性，而導致在順序開關發射單元時產生發射管電流、紅外線發射強度的波動，而使接收管本來已經穩定、即將通過模擬開關輸出的光電信號產生新的幹擾。
結合本發明所使用的技術方案，可以看到本發明具有如下優點；第一，由於移位寄存器之間的連接非常簡單，其控制通道只需要一個數據輸入端和一個掃描時鐘輸入端，大部分的電路連接存在於移位寄存器與紅外元件之間，距離很近同時又很集中，因此與矩陣結構的電路相比，電路板內部和電路板之間長距離電路連接大為減少，能夠最大限度地減小印刷導線所佔用的電路板面積，也就最大限度地減小了印刷電路板的寬度，使構成紅外觸控螢幕的4片電路板能夠安裝在絕大多數顯示器內。第二，使用滯後讀取光電信號的方法，能夠得到穩定的光電信號，避免紅外接收管的過衝對觸控螢幕性能的影響，同時也簡化了光電信號處理電路的結構，使得觸控螢幕的設計、調試更為容易，降低了產品的生產成本。
以下結合附圖詳細說明本發明的具體結構。
圖1構成紅外觸控螢幕的電路結構的方框圖圖2使用移位寄存器的紅外接收單元陣列的電路圖圖3使用觸控螢幕微控制器系統的I/O埠構成的模擬開關選通電路圖4使用移位寄存器的紅外發射單元陣列的電路圖圖5由晶體三極體驅動紅外發射二極體構成發射單元的一種電路連接圖圖6由電流驅動器晶片驅動紅外發射二極體構成發射單元的一種電路連接圖圖7圖2電路各部分的時序波形圖圖8光電信號與掃描選通電路部分時序波形圖現有紅外觸控螢幕電路部分的基本結構如圖1所示，主要由微控制器系統1(MCUSYSTEM)、紅外發射單元陣列2、紅外接收單元陣列3、光電信號處理電路變換電路4等幾大部分構成，顯示屏幕表面的紅外光線9作為檢測觸摸行為的媒介，將發射單元陣列與接收單元陣列用聯繫到了一起。圖中紅外發射單元陣列2和紅外接收單元陣列3都使用移位寄存器構成紅外單元的掃描選通電路。從發射單元陣列2可以看到，串入並出移位寄存器10有兩個控制輸入端，即圖中的數據輸入端DATA和掃描時鐘輸入端CLK；移位寄存器10一般由多片移位寄存器晶片串聯而成，串聯的數量根據需要驅動的紅外發射單元的數量n而定；其並行輸出端Q1-Qn分別與每一個紅外發射單元連接。對於紅外接收單元陣列3，可以參照發射單元陣列2分析，移位寄存器11同樣根據需要驅動選通的接收單元的數量，用移位寄存器晶片而串聯而成，也擁有相同的數據輸入端DATA和掃描時鐘輸入端CLK。由於紅外觸控螢幕中發射管和接收管的數量相同為n，如果使用同一種型號的移位寄存器晶片，那麼串聯的移位寄存器晶片的數量也應該相同。
由於本圖的作用是說明使用本發明的紅外觸控螢幕的基本結構，所以這裡示例的紅外發射單元，僅給出一種由晶體三極體Td1-Tdn和紅外發射管D1-Dn構成的結構，二者採用射極跟隨器的方式連接。為敘述方便，我們定義紅外發射單元上、直接與限流電阻連接的紅外發光管的驅動電流流入或流出的埠，或者紅外接收單元上光電信號的輸出埠為匯流端；定義由移位寄存器向該紅外單元施加驅動信號的埠為驅動輸入端。因此在這裡，三極體Td1-Tdn的發射極即為匯流端，並聯後通過一隻限流電阻Re接地；三極體的基極為驅動輸入端，與移位寄存器的並行輸出端Q1-Qn連接，集電極並聯後連接到觸控螢幕系統電源的正極Vcc上。而紅外接收單元則由光電晶體三極體構成，光電三極體的集電極與移位寄存器的並行輸出端Q1-Qn連接，發射極並聯後通過一隻負載電阻Rr接地，光電信號輸出端OUT從光電三極體的發射極與負載電阻的連接處引出，輸出到光電信號處理轉換電路4。
微控制器系統1的任務是協調控制整個觸控螢幕的工作，分別通過控制總線5、6、8控制圖中各個部分正常工作。這裡的控制總線不是微控制器本身所給出的狹義的控制總線，而是指控制外圍電路工作的各種信號輸出埠，一般均由微控制器的I/O埠及其擴展的I/O埠構成。光電信號處理轉換電路4由放大電路Amp、信號濾波電路F、模數變換電路A/D等幾部分構成，通過與上述控制總線連接控制電路13(CONTROL)控制各部分協調工作，A/D變換器輸出的數據通過數據總線7輸送到微控制器系統1內。微控制器系統和光電信號處理轉換電路均屬現有技術，有多種成熟電路和結構方案可供選擇，如前述號碼為00121462.4和95101303的中國專利申請所公布以及所涉及的技術方案、內容可供選擇實施。
圖2是用於紅外觸控螢幕接收單元的掃描選通電路的原理圖。這個電路可以掃描選通48個紅外接收單元，由I1-I6共6隻數字邏輯電路74LS164(包括TTL、HC、ALS、LV等不同技術的同型號產品)串聯而成。所有移位寄存器的時鐘輸入端都並聯到一起，連接到微控制器系統的掃描時鐘輸出端CLK；第一片移位寄存器的數據輸入端DATA，與微控制器系統的選通數據輸出端相連接；其並行數據輸出端的最高位Q8，與下一片移位寄存器的數據輸入端相連接，並按此方式根據實際需要連接後面的移位寄存器晶片；清零端CLR低電平有效，也並聯後供觸控螢幕系統啟動時對移位寄存器清零。這裡，清零低電平有多種提供方式，其中的一種是將微處理器系統的RESET信號用反向器反向後提供給CLR端(因一般微控制器的RESET都是高電平有效)；另外一種是與微控制器的某個I/O埠連接，由系統輸出清零低電平到CLR端。紅外接收單元由光電晶體三極體構成，即圖中的Tr1-Tr8(為簡單起見，其餘的沒有給出標號)。每個光電三極體的集電極，即前面定義的驅動輸入端，與每隻移位寄存器晶片的並行輸出端Q1-Q8連接，發射極是光電信號輸出端，即前面定義的匯流端，通過負載電阻接地。這裡，匯流端與負載電阻的連接方式有3種第一，每隻光電三極體的發射極都通過一隻電阻接地，這時光電信號需分別輸出，會明顯增加引線和元器件數量，與本發明的目的背道而馳，無實用價值。第二，發射極全部並聯後通過一隻負載電阻接地，這時光電信號只需要一條輸出引線OUT，是最簡單的方式，在不考慮光電信號波形的情況下，如對於僅需要檢測光電信號有無的紅外觸控螢幕，可以使用這種方式；這時移位寄存器的數據輸入端DATA的數據寬度應滿足t1＜T1＜2*t1。第三，如圖中所示，所有與移位寄存器上號碼為奇數和偶數的並行輸出端(後面簡稱奇、偶輸出端)相連接的光電三極體，其發射極分別並聯到一起後，再分別通過兩個負載電阻接地，輸出的兩路光電信號AO1、AO2分別連接到兩個模擬開關的輸入端，而兩個模擬開關的輸出端再並聯到一起構成一個信號輸出端OUT，將光電信號傳送到模擬信號處理電路4。這種方式是最優的方式，能夠得到穩定的光電信號以提高觸控螢幕的性能，移位寄存器的數據輸入端DATA的數據寬度應滿足2*t1＜T1＜3*t1。下面將主要對這種方式進行說明。
圖2中兩個模擬開關I7A、I7B的作用是通過控制時序，在光電信號穩定後將其輸出到後續電路，其時序關係見圖7、圖8所示的波形圖。在圖7中，如果在移位寄存器的數據輸入端DATA，輸入一個持續時間T1大於2倍的掃描時鐘周期t1的高電平信號，根據移位寄存器的邏輯功能可知，這個高電平將會隨著掃描時鐘CLK的到來，依次出現在Q1-Q2、Q2-Q3、Q3-Q4等相鄰的兩個輸入端，並將這種邏輯延續到後面其它移位寄存器的輸出端，如圖中Q1-Q8各輸出端的波形所示。這樣移位寄存器就可以同時選通兩個分別為奇、偶輸出端紅外接收單元。從圖8可以看到，當某隻光電三極體被選通接收紅外光的瞬時，負載電阻R1或R2兩端的波形將會出現一個尖峰脈衝18，經過一段很短的時間以後才會穩定。現假設一個奇數輸出端Qn-1在一個掃描時鐘來到後，輸出選通高電平時，R1輸出的信號是不穩定的，這時令第一個模擬開關I7A的控制端S1為低電平，模擬開關關斷，這個不穩定的光電信號就無法傳送到信號處理變換電路，而第二個模擬開關S2的控制端為高電平；當下一個掃描時鐘脈衝到達後，偶數輸出端Qn輸出選通高電平，R2輸出的信號是不穩定的，但這時R1兩端的信號已經非常穩定，這時伴隨掃描時鐘的到達，模擬開關I7A的控制端S1變為高電平，模擬開關導通，R1兩端已經穩定的光電信號就被傳送到後續電路。與此同時，第二個模擬開關I7B的控制端也隨掃描時鐘信號翻轉為低電平，模擬開關被關斷，R2兩端的信號無法傳送到後續電路。當第三個掃描時鐘脈衝達到時，依照前面的條件，移位寄存器的DATA端已經變為低電平，Q1為變為低電平，Q2繼承Q1的值依然為高電平，Q3繼承Q2的值變為高電平。依此類推，我們就能夠始終得到非常穩定的光電信號。特殊的情況出現在單元掃描周期T開始的時候當第一個掃描時鐘到達時，I1的Q1輸出端為高電平，選通且僅有Tr1被選通，但這時R1兩端的信號還沒有穩定，光電信號不應該被輸出。這時如果我們強制S1為低電平，則無論控制端S2是高電平還是低電平，都沒有光電信號輸出。
根據上述分析，可以看到兩個模擬開關的控制信號S1和S2與掃描時鐘CLK是否同步，是能否實現輸出穩定的光電信號的關鍵。實現對兩個模擬開關控制的方案有兩個第一種是硬體控制的方案，如圖2中虛線包圍附加部分所示，使用外部元件如D觸發器I8A輸出兩個互為反向、且與掃描時鐘同步翻轉的控制電平。這時D觸發器連接成標準的分頻器電路，D端(數據端)連接到Q非(反向)輸出端；復位端CLR低電平有效，與移位寄存器的清零端CLR連接到一起；時鐘輸入端CLK也與移位寄存器的掃描時鐘輸入端並聯；同向輸出端Q與S2連接，反向輸出端Q非與S1連接。這樣，當圖2中整個電路清零後，模擬開關I7A導通，但這時沒有接收單元被選通，所以無光電信號輸出。在當第一個掃描時鐘到達前，將移位寄存器的數據輸入端DATA置高電平，當第一個掃描時鐘到達後，Q1為高電平，Tr1被選通，D觸發器I8A翻轉，S1為低電平，I7A被關斷，S2為高電平，I7B導通，但因Q2仍為低電平，Tr2沒有被選通，所以無光電信號輸出。當第二個掃描時鐘脈衝到達後，因DATA端依然為高電平，所以Q1、Q2都為高電平，Tr1、Tr2都被選通，輸出端AO1、AO2都有光電信號輸出，這時D觸發器再次翻轉，S1為高電平，I7A導通；S2為低電平，I7B關斷，所以信號輸出端AO1的信號，即接收單元Tr1所輸出的光電信號被送到光電信號輸出端OUT。由於這時Tr1的狀態已經穩定，所以輸出的光電信號是穩定的高質量信號。當第三個掃描時鐘脈衝到來之前，將DATA端置低電平，這樣隨著掃描時鐘脈衝的不斷到達，Q2Q3、Q3Q4依次輸出高電平，兩個模擬開關輪流導通，Tr2、Tr3、Tr4單元輸出的穩定的光電信號，就依次被傳送到光電信號輸出端OUT。這裡I7A、I7B選用CMOS集成電路4066，如果改變控制方式為解碼選通，還可以選用405X系列模擬開關。I8A可選用如74LS74A、74HC74A、74HCT74A等不同技術同型號的D觸發器。由於這個電路的功能實際是一個2分頻器，所以如7476、7478、74107、74107A、74109A等JK觸發器也可以使用，包括TTL、LS、HC、HCT、ALS等技術的同型號品種。因這些晶片均屬常用品種，故無需詳細說明。
第二種是軟體控制的方案，使用微控制器系統的I/O埠來控制兩個模擬開關的通斷，如圖3所示。模擬開關I7A、I7B的控制端S1、S2，分別與微控制器系統的兩個埠I/O1、I/O2相連接，所有的控制都由微控制器內固化的軟體來完成，實現上述第一種方案的邏輯關係。圖3中的15是一個用軟體模擬的反向器，表示微控制器系統內的指令對兩個埠I/O1和I/O2操作的邏輯關係。在實際電路中這個反向器可以用一個真正的反向器代替，放置在微控制器系統之外，這時微控制器系統只需要一個埠I/O1或I/O2，輸出佔空比50％的控制信號，由反向器反向後分別提供給模擬開關的控制端S1、S2。當微控制器系統的I/O埠比較緊張時，可以選用這種方案。
硬體控制方案的優點是不佔用微控制器的系統資源，程序設計更簡單些，缺點是需要增加晶片數量，佔用電路板面積並增加產品成本；軟體控制方案的優缺點則正好相反。對於成熟的設計，軟體控制的方案將會更好些。
圖2的電路適合於使用任何微控制器的紅外觸控螢幕，但需要這種微控制器內部軟體的支持，如掃描時鐘脈衝CLK和移位寄存器的輸入數據DATA的生成，對第一個掃描時鐘脈衝在OUT輸出端所產生的無效輸出的忽略或捨棄的處理等。由於現有各種常用的微控制器的指令系統和代碼都各不相同，並且都是現有技術，電路部分只要求其能夠輸出符合要求的數據，而電路的功能與其怎樣操作其I/O而輸出這些數據無關，所以本發明不涉及具體的軟體，在此不再說明。實施者可以參考其使用微控制器的數據手冊以及相關參考資料完成這部分的功能。
圖4是用於紅外觸控螢幕發射單元的掃描選通電路的原理圖。與圖2相比，可以看到不同之處僅在於被選通的是紅外發射單元，並且不需要如模擬開關等用於光電信號選擇輸出的元件。圖中，紅外發射單元16有多種內部結構圖1中Td1與D1的連接方式是一種內部結構，圖5和圖6給出了另外兩種內部結構。在圖5中，紅外發射管D串聯在晶體三極體Td的集電極迴路，前面定義的單元的驅動輸入端仍然是三極體的基極，匯流端是電晶體的發射極。在圖6中使用電流驅動器內的驅動單元17替代電晶體，用於驅動紅外發射管，圖中給出的是集電極開路的OC門反向器來驅動紅外發射管D，所以紅外發射管應當正向串聯在反向器的輸出端。這裡，反向驅動器17可以根據需要驅動電流的大小選用7406、ULN200X(A)系列、ULQ200X(A)系列等多種多路電流驅動器晶片。在這種連接方式下，反向器17的輸入端是發射單元的驅動輸入端，紅外發射管D的正極是匯流端Pd；而圖中連接在電源正極Vcc的限流電阻Rt的另一端Pda則是匯流端的連接點。事實上，在這裡電阻Rt的作用是替代圖1中的Re，圖4中的Re1以及Re2，將發射單元匯流端由接地，改為連接到觸控螢幕系統的電源正極Vcc上，以適合電流驅動單元正常工作的要求。由於紅外發射單元的匯流端與限流電阻的連接方式，與前面介紹接收單元的匯流端與負載電阻的連接方式一樣，可以有3種不同的選擇，所以Rt用於替代Re，還是用2個Rt替代Re1和Re2，都需要根據具體的電路而定。當然，電流驅動器17也可以選用如7407等類型的同向驅動器，但這時移位寄存器的數據輸入端DATA的數據應該反向，即由高電平變為低電平。
如果需要選通更多的單元，如對於64*48物理解析度的紅外屏，需要選通112個紅外發射或接收單元，可以在I6後面再按照圖中的連接方式串聯8隻移位寄存器，其它不變。在這種情況下需要注意的是微控制器系統CLK、CLR等埠的驅動能力，可能需要增加驅動器保證可靠的驅動。如果在紅外觸控螢幕的紅外發射單元陣列和紅外接收單元陣列中都使用本發明的電路，那麼圖1中移位寄存器10和11的數據輸入端DATA和時鐘輸入端CLK、清零端CLR，都可以分別並聯到一起，既能夠保證發射和接收部分的同步，又能夠節省微控制器系統的I/O埠。當然，這時更應該注意上述埠的驅動能力問題，保證系統工作正常。
權利要求1.一種用於紅外觸控螢幕的紅外單元選通電路，該電路由數字集成電路晶片構成，其特徵在於所述的數字集成電路晶片是串行輸入並行輸出的移位寄存器；所有移位寄存器的時鐘輸入端並聯在一起，並與觸控螢幕的微控制器系統的掃描時鐘輸出端相連接；第一片移位寄存器的數據輸入端，與上述微控制器系統的選通數據輸出端相連接；其並行數據輸出端的最高位，與下一片移位寄存器的數據輸入端相連接，並按此方式根據實際需要連接更多的移位寄存器晶片；所述每一片移位寄存器晶片的並行數據輸出端都連接一個紅外單元，與該對應單元的驅動輸入端相連接；所述紅外單元至少由紅外發射或紅外接收單元中的一種構成，所述單元都包含一個驅動輸入端和一個匯流端；其中匯流端通過電阻連接到觸控螢幕系統電源迴路的一端。
2.根據權利要求1所述的選通電路，其特徵在於所述移位寄存器晶片，是74系列數字集成電路中的移位寄存器電路晶片。
3.根據權利要求1所述的選通電路，其特徵在於所述移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應的紅外單元，是由光電三極體構成的紅外接收單元；所述光電三極體的集電極是所述的驅動輸入端，與所述移位寄存器的並行數據輸出端相連接；其發射極是所述的匯流端；所有匯流端並聯後，通過一隻電阻接地，光電信號由所述電阻與所述匯流端的連接處輸出。
4.根據權利要求1所述的選通電路，其特徵在於所述移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應的紅外單元，是由光電三極體構成的紅外接收單元；所述光電三極體的集電極是所述的驅動輸入端，與所述移位寄存器的並行數據輸出端相連接；其發射極是所述的匯流端；所有與上述移位寄存器上號碼為奇數的並行輸出端相連接的紅外接收單元，其匯流端並聯到一起後，通過一個電阻接地，光電信號由所述電阻與所述匯流端的連接處輸出，與第一個模擬開關的輸入端連接；所有碼為偶數的並行輸出端相連接的紅外接收單元，其匯流端並聯到一起後，通過另外一個電阻接地，光電信號由所述電阻與所述匯流端的連接處輸出，與第二個模擬開關的輸入端連接；所述兩個模擬開關的輸出端並聯而構成全部光電信號的輸出端；所述兩個模擬開關的控制端，同兩個與掃描時鐘同步跳變且互為反向的模擬開關控制電路的兩個輸出埠相連接。
5.根據權利要求4所述的選通電路，其特徵在於所述的模擬開關控制電路是一個D觸發器；該觸發器的反向輸出端與其數據輸入端相連接，並與所述第一個模擬開關的控制端相連接；觸發器的同向輸出端與第二個模擬開關的控制端相連接；時鐘輸入端與所述移位寄存器的時鐘輸入端相連接。
6.根據權利要求4所述的選通電路，其特徵在於所述的模擬開關控制電路是所述微控制器系統的兩個輸出埠。
7.根據權利要求1所述的選通電路，其特徵在於所述移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應的紅外單元，是由紅外發射二極體和晶體三極體構成的紅外發射單元；在該單元內部，紅外發射管按照電流流動的方向，串聯在晶體三極體的集電極或發射極迴路內，所述驅動輸入端是三極體的基極；如果紅外發射管串聯在三極體的發射極迴路內，那麼所述匯流端是紅外發射管的陰極，並且三極體的集電極連接到觸控螢幕系統的電源正極；如果紅外發射管串聯在三極體的集電極迴路內，那麼匯流端就是三極體的發射極，同時紅外發射管的正極連接到觸控螢幕系統的電源正極。
8.根據權利要求1所述的選通電路，其特徵在於所述移位寄存器晶片的並行數據輸出端對應的紅外單元，是由紅外發射二極體和OC門電流驅動器晶片內部的驅動單元構成的紅外發射單元；在該單元內部，紅外發射管按照電流流動的方向與所述驅動單元的驅動端串聯，所述驅動輸入端是所述驅動單元的輸入端，所述匯流端是紅外發射管的正極。
9.根據權利要求1、7、8所述的選通電路，其特徵在於所有紅外發射單元的匯流端並聯，通過一隻電阻與觸控螢幕系統的電源迴路的一端相連接。
10.根據權利要求1、7、8所述的選通電路，其特徵在於所有與上述移位寄存器上號碼為奇數的並行輸出端相連接的紅外發射單元，其匯流端並聯到一起後，通過一個電阻與觸控螢幕系統的電源迴路的一端相連接；所有碼為偶數的並行輸出端相連接的紅外發射單元，其匯流端並聯到一起後，通過另外一個電阻與觸控螢幕系統的電源迴路的一端相連接。
專利摘要一種用於紅外觸控螢幕的紅外單元選通電路,由串行輸入並行輸出的移位寄存器級聯構成。觸控螢幕內微控制器的I/O埠,向寄存器的DATA端輸送一或兩個掃描時鐘脈衝寬度的電平數據,並隨掃描時鐘被依次傳送到各個並行輸出端而選通每個紅外單元。若DATA的寬度為兩個掃描時鐘脈衝寬度,並使用互為反向通斷的模擬開關,將移位寄存器相鄰輸出端對應單元的光電信號,按照奇、偶端分類並聯輸出,還能消除光電信號的過衝幹擾。
文檔編號H03K17/00GK2495063SQ0125952
公開日2002年6月12日 申請日期2001年8月24日 優先權日2001年8月24日
發明者劉建軍, 劉新斌 申請人:北京匯冠科技有限公司