基于ARM7和VC平臺(tái)的高分辨率紅外觸摸屏設(shè)計(jì)

　　為此，本文采用ARM7和VC提出了一種高分辨率的紅外觸摸屏的實(shí)現(xiàn)方案。該方法通過(guò)ARM7對(duì)接收管和發(fā)射管的控制，來(lái)實(shí)時(shí)采集與發(fā)射管一一對(duì)應(yīng)的接收管的光通量，然后計(jì)算鼠標(biāo)位置，最后通過(guò)VC編程來(lái)實(shí)現(xiàn)在Windows下的鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)。

　　1硬件平臺(tái)

　　1.1工作原理

　　紅外觸摸屏主要基于在屏幕四邊放置紅外發(fā)射管和紅外接收管。本系統(tǒng)中的微處理器控制驅(qū)動(dòng)電路依次接通紅外發(fā)射管并檢查相應(yīng)的紅外接收管，從而形成橫豎交叉的紅外線陣列，并得到定位的信息。本文通過(guò)ARM7對(duì)移位鎖存器的控制來(lái)對(duì)紅外發(fā)射管進(jìn)行逐個(gè)掃描，同時(shí)，ARM7通過(guò)地址線和數(shù)據(jù)線來(lái)尋址每個(gè)相應(yīng)的紅外接收管，從而得到相應(yīng)的光通量值。其控制原理如圖1所示。

　　本系統(tǒng)中的移位鎖存器具有移位和存儲(chǔ)兩個(gè)時(shí)鐘。ARM7通過(guò)IO口控制移位鎖存器的這兩個(gè)時(shí)鐘以及數(shù)據(jù)輸入端。通過(guò)數(shù)據(jù)輸入端將一個(gè)脈沖寫(xiě)入移位寄存器后，在移位時(shí)鐘的上升沿即可將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)移人寄存器，并在存儲(chǔ)時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)置入鎖存器中。利用移位鎖存器的這一特點(diǎn)，可在移位時(shí)鐘的上升沿將脈沖移至發(fā)射管，并在存儲(chǔ)時(shí)鐘的上升沿點(diǎn)亮發(fā)射管。寫(xiě)入的脈沖會(huì)隨移位時(shí)鐘上升沿的到來(lái)不斷的移位，直到從輸出端移出。將第一個(gè)移位鎖存器的輸出端與下一級(jí)的輸入端相連，可將寫(xiě)入的脈沖移人下一級(jí)。因此，通過(guò)移位鎖存器的級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)ARM7對(duì)更多的發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)。結(jié)合以上特點(diǎn)，即可將發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮。

　　在發(fā)射管被點(diǎn)亮的時(shí)刻，ARM7將通過(guò)地址線尋址與發(fā)射管位置上相對(duì)應(yīng)的接收管，并將接收感應(yīng)到的光通量通過(guò)放大器和AD轉(zhuǎn)換器放大并轉(zhuǎn)換成8位數(shù)據(jù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給ARM7進(jìn)行處理。通過(guò)這樣處理可使發(fā)射管與接收管一一對(duì)應(yīng)，從而為確定觸摸位置奠定基礎(chǔ)。紅外觸摸屏的具體工作流程如圖2所示。

　　1.2高分辨率的實(shí)現(xiàn)

　　早期的紅外觸摸屏的分辨率直接由紅外對(duì)管數(shù)決定，對(duì)于接收管來(lái)說(shuō)，只有接收到和沒(méi)有接收到信號(hào)兩種情況，觸摸分辨率就等于屏的物理分辨率。因此其觸摸屏的分辨率比較低。

　　但如果將接收的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行量化分級(jí)，那么，對(duì)于接收的信號(hào)，不僅要判斷是否被阻擋，還要判斷出被阻擋的程度，觸摸物的不同位置將決定是否有接收信號(hào)且接收信號(hào)的強(qiáng)度也有所不同，因此觸摸物的位置與接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即使觸摸物移動(dòng)非常小的距離也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生改變，從而可以得到極高的分辨率。該情況下的觸摸屏分辨率主要由紅外對(duì)管數(shù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換精度決定，其觸摸屏分辨率為紅外對(duì)管數(shù)與單對(duì)紅外管能實(shí)現(xiàn)的分辨率的乘積。觸摸屏坐標(biāo)由紅外管的物理坐標(biāo)和觸摸點(diǎn)在相應(yīng)管中的坐標(biāo)共同決定。基于以上原理，可以將每次采集到的紅外接收管的光通量進(jìn)行256級(jí)量化，這樣，得到的最小分辨率就是接收管的寬度／256，從而大大提高了紅外觸摸屏的分辨率，該方法可以達(dá)到2046×768的精度。

　　1.3觸摸位置的計(jì)算

　　為了得到準(zhǔn)確的觸摸位置，在計(jì)算觸摸位置時(shí)必須排除周圍環(huán)境光的干擾。為此，本文通過(guò)確定每對(duì)管子的域值來(lái)作為判斷是否有手指觸摸的依據(jù)。該域值的確定可通過(guò)對(duì)每對(duì)管子的“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。 “0”態(tài)，即將所有的發(fā)射管進(jìn)行一次清零，此時(shí)的發(fā)射管都為熄滅狀態(tài)，這樣，采樣得到的就是接收管接收到的周圍光的光通量；“1”態(tài)，即將所有的發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮，此時(shí)的發(fā)射管在某一時(shí)刻只有一只被點(diǎn)亮，采樣得到的是接收管接收對(duì)應(yīng)發(fā)射管及周圍光的光通量。