高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型的製作方法
2024-02-03 06:30:15
高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，包括依次連接的紅外觸控螢幕、模擬數字採集器、現場可編程門陣列模塊、數據緩存模塊、數位訊號處理器、紅外觸摸運算器和圖形用戶界面。本發明是基於現場可編程門陣列（FPGA）和數位訊號處理（DSP）架構的紅外觸控螢幕，配合多點觸摸判斷及拉格朗日插值算法的紅外觸摸處理，不但可以極大地提高觸摸事件的響應速度，而且可以獲得很高的屏幕解析度。
【專利說明】高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型
【技術領域】
[0001]本發明涉及航天儀表【技術領域】，尤其是一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型。
【背景技術】
[0002]紅外觸控螢幕技術是在屏幕四周安裝紅外發射管和紅外接收管，形成紅外光矩陣，然後分別在橫、豎兩個方向上不斷的掃描並探測，當觸摸物阻擋紅外光時進行位置判斷的坐標定位技術。紅外線觸控螢幕安裝簡單，只需在顯示器上加上光點距架框，無需在屏幕表面加上塗層；特別是紅外觸控螢幕不受電流、電壓和靜電幹擾，適宜惡劣的環境條件。
[0003]由於太空環境是一個微重力、高真空、超高或超低溫、強輻射和等離子體的環境，作為航天電子產品不但要適應苛刻的太空環境，還要經過嚴格的衝擊、振動、熱真空及高低溫試驗的考核，因此與現有的電容觸控螢幕、電阻觸控螢幕等其它觸控螢幕相比較，紅外觸控螢幕更適合應用到航天儀表產品中。但現有還沒有相應的技術報導。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術的不足，提出一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，以極大地提高觸摸事件的響應速度，獲得很高的屏幕解析度。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案:一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，包括依次連接的紅外觸控螢幕、模擬數字採集器、現場可編程門陣列模塊、數據緩存模塊、數位訊號處理器、紅外觸摸運算器和圖形用戶界面，由現場可編程門陣列模塊通過模擬數字採集器周期性地採集紅外觸控螢幕紅外發射管在開關兩種狀態下的電壓值，現場可編程門陣列模塊將採集到的電壓值分組保存到數據緩存模塊中，數位訊號處理器通過響應中斷讀出數據緩存模塊中的電壓值；紅外觸摸運算器根據數據緩存模塊中的電壓值確定本次觸摸事件的觸摸區間，並判斷是單點觸摸或多點觸摸；
當判斷為多點觸摸時，視為本次操作無效；
當判斷為單點觸摸時，由紅外觸摸運算器根據觸摸區間電壓數據做拉格朗日插值運算，由插值運算後的極值確定本次觸摸的觸摸物理坐標，將觸摸的物理坐標轉換為屏幕坐標後傳遞給圖形用戶界面，圖形用戶界面根據坐標信息進行相關的觸摸事件響應。
[0006]進一步地，紅外觸控螢幕四周的紅外發射管中心距大於5cm。
[0007]進一步地，現場可編程門陣列模塊的頻率為480MHz。
[0008]進一步地，現場可編程門陣列模塊通過中斷方式向數位訊號處理器傳遞採集數據。
[0009]進一步地，紅外觸控螢幕的屏幕最小解析度為I個像素。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下優點:基於現場可編程門陣列(FPGA)和數位訊號處理(DSP)架構的紅外觸控螢幕，配合多點觸摸判斷及拉格朗日插值算法的紅外觸摸處理，不但可以極大地提高觸摸事件的響應速度，而且可以獲得很高的屏幕解析度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型的結構示意圖。
[0012]圖中:1 一紅外觸控螢幕、2—模擬數字採集器(AD採集)、3—現場可編程門陣列模塊(FPGA)、4 一數據緩存模塊、5 —數位訊號處理器(DSP)、6 —紅外觸摸運算器、7 —圖形用戶界面(⑶I)。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明進行詳細描述，本部分的描述僅是示範性和解釋性，不應對本發明的保護範圍有任何的限制作用。
[0014]如圖1所示的一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，由依次連接的紅外觸控螢幕1、AD採集2、FPGA 3、數據緩存模塊4、DSP 5、紅外觸摸運算器6、⑶I 7組成。
[0015]其工作過程包括如下步驟:
(I)由FPGA 3控制紅外觸控螢幕I紅外發射管的打開與關閉，通過AD採集2周期性地採集紅外觸控螢幕I上紅外發射管在打開、關閉狀態下的電壓值；其中優選使用中心距大於5cm的紅外發射管，紅外觸控螢幕I的屏幕最小解析度為I個像素。
[0016](2) FPGA 3將採集到的電壓值分組保存至數據緩存模塊4中；優選採用頻率為480MHz的現場可編程門陣列模塊。
[0017](3) DSP 5通過響應中斷從數據緩存模塊4中讀出電壓值。
[0018](4)紅外觸摸運算器6可以通過數據緩存模塊4的電壓值確定本次觸摸事件的屏幕坐標，通過以下步驟實現:
Ca)利用閾值法判斷是否為單點觸摸，若不是單線觸摸，則視為本次操作無效；
(b)當為單點觸摸時，確定觸摸位置區間；
(c)在觸摸位置區間採用拉格朗日插值法找出區間內的極值；
Cd)將縱橫坐標的極值對作為本次觸摸事件的物理坐標；
(e)通過線性變換校準，將物理坐標轉換為紅外觸控螢幕的屏幕坐標。
[0019](5)將屏幕坐標傳遞給⑶I 7響應觸摸操作。
[0020]本發明使用FPGA作為觸控螢幕坐標數據的採集器件，可以提高數據採集的效率；FPGA通過中斷方式向DSP傳遞採集數據，可以提高DSP的效率且提高觸摸事件的響應速度；紅外觸摸運算器作為單獨的封裝模型，可以完成觸摸區間的判斷及單點或多點觸摸判斷。在紅外觸摸運算器中採用拉格朗日插值法計算觸摸坐標，可以簡化運算模型並提高觸摸坐標的解析度。
[0021]本發明高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，不受電流、電壓和靜電幹擾，適宜惡劣的環境條件，可以將該種高解析度快速響應的紅外觸摸響應模型及方法應用到航天儀表研發領域。
[0022]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，其特徵在於:包括依次連接的紅外觸控螢幕、模擬數字採集器、現場可編程門陣列模塊、數據緩存模塊、數位訊號處理器、紅外觸摸運算器和圖形用戶界面，由現場可編程門陣列模塊通過模擬數字採集器周期性地採集紅外觸控螢幕紅外發射管在開關兩種狀態下的電壓值，現場可編程門陣列模塊將採集到的電壓值分組保存到數據緩存模塊中，數位訊號處理器通過響應中斷讀出數據緩存模塊中的電壓值；紅外觸摸運算器根據數據緩存模塊中的電壓值確定本次觸摸事件的觸摸區間，並判斷是單點觸摸或多點觸摸； 當判斷為多點觸摸時，視為本次操作無效； 當判斷為單點觸摸時，由紅外觸摸運算器根據觸摸區間電壓數據做拉格朗日插值運算，由插值運算後的極值確定本次觸摸的觸摸物理坐標，將觸摸的物理坐標轉換為屏幕坐標後傳遞給圖形用戶界面，圖形用戶界面根據坐標信息進行相關的觸摸事件響應。
2.如權利要求1所述高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，其特徵在於:紅外觸控螢幕四周的紅外發射管中心距大於5cm。
3.如權利要求1所述高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，其特徵在於:現場可編程門陣列模塊的頻率為480MHz。
4.如權利要求1所述高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，其特徵在於:現場可編程門陣列模塊通過中斷方式向數位訊號處理器傳遞採集數據。
5.如權利要求1所述高解析度紅外觸控螢幕觸摸響應模型，其特徵在於:紅外觸控螢幕的屏幕最小解析度為I個像素。
【文檔編號】G06F3/042GK104317461SQ201410607359
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】李泰國, 胡向宇, 李文新, 董義鵬, 馬文, 曹靚姝, 王棟, 金田, 夏加高 申請人:蘭州空間技術物理研究所