STM32与红外触摸屏

2万 · 2019-1-7 14:19

在当今触摸屏广泛应用的大背景下，工业控制甚至航空领域迫切需要进行技术提升，便
于人机交互，本文对比了目前流行的四种类型触摸屏，结合课题使用环境提出了高可靠红外
触摸屏的方案，从高分辨率、宽温工作、耐振性好、寿命长、抗强光干扰和支持多点触摸六
个方面进行了充分的调研与开发，配合课题使用的大尺寸显示器，进行了硬件和软件设计，
研制出功能完善的红外触摸屏。
传统的红外触摸屏主要存在分辨率低和抗光干扰能力差的缺点。课题研究的触摸屏
通过红外管双排布局的方式提高了物理分辨率，同时结合A/。转换原理，将接收管收到
的信号进行量化处理，提高了逻辑分辨率，设计出的触摸屏分辨率可达4096 X 4096。在抗
光干扰能力方面，通过箱位电路滤除环境光的干扰，在触摸屏的左右两侧分别布置了发
射管和接收管，利用光线方向的单一性，解决了强光干扰的问题。
在软件处理方面，采取了限幅滤波和滑动平均值滤波相结合的软件滤波方法，对数据进
行处理，有效地排除了干扰信号，提高数据的准确性，使得触摸屏的手写画线功能更加完善，
有效地去除了抖动，平滑了曲线。在实现多点触摸功能时，利用软件控制红外管斜向扫描，
通过计算距离的方法剔除伪点，识别真实触点;同时设计了移动跟踪算法，对移动点位
置进行快速判断，避免了画线延迟、断线等现象的出现。
通过上述方法研制的触摸屏经过常温测试、高低温试验、振动试验和强光照射试验的验
证，结果表明课题研制的红外触摸屏满足特殊环境的使用要求，达到了高可靠的性能，具有
较强的工程应用价值。

3万 · 2019-1-7 14:22

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2万 · 2019-1-7 14:45

在日常生活中，触摸屏随处可见，公共场所如查询机、自助售票机、取款机等，个
人应用如手机、平板电脑、导航仪等，应用相当普及。如今触摸屏己经成为人机界面的
标准配置，它给使用者带来极大的方便，人们无需再使用鼠标、键盘这些庞大而繁琐的
输入设备，只要用手指在屏幕上轻轻一点，即可完成对计算机的操作，非常直观，降低
了设备的使用门槛。
随着技术的成熟和进步，触摸屏的应用领域在不断拓展，从人们的日常生活升级到
工业控制系统，甚至航空航天领域。后者使用环境苛刻，对触摸屏的要求极高，从设计
方法到制作工艺都要进行改进。本课题就是要研制一种高可靠的触摸屏，能够适应特殊
的使用环境。本课题具有较强的工程价值，在开发和测试完成之后，可以在装备中实际
应用。由于摆脱了复杂的按键，因此设备的体积和重量得以减小，这在航空领域是最大
的优点;同时，触摸屏大大简化了操作方法，操作者要想达到控制的目的，只需面对屏
幕直观便捷地进行触摸，无需先看显示器，再找按键，这样不仅节约了操作时间，也省
去了对各种按键使用功能的培训和**。
1971年，世界上第一个触摸传感器诞生，是由美国人SamHurst发明的。虽然这个
仪器与我们如今见到的触摸屏不一样，却被视为触摸屏技术的开端。SamHurst和西门子
公司合作不断完善这项技术，并被美国军方采用。直到1982年，在美国一次科技展会
上，SamHurst展出了33台安装了触摸屏的电视机，平民百姓才第一次感受到神奇的触
摸屏[1] o
触摸屏的基本原理是用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸
的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通过接口(如RS-232串行口)送到主
机，从而确定输入的信息。
30多年来，触摸屏技术迅速发展，出现了多种类型的触摸屏，就技术成熟度和市场
占有率来说，按照工作原理主要分为四种:电阻触摸屏、电容触摸屏、红外触摸屏、表
面声波触摸屏[[Z10
1、电阻触摸屏
电阻触摸屏，直观地讲就是利用电阻的阻值来判断触摸位置。其屏体部分是由一层
玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层((1T0膜)，上面再盖有一层外表面
硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层!TO，在两层导电层之间有许多
细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当有接触发生时，两层!TO导
电层出现一个接触点，接触的位置不同，产生的等效电阻阻值不同，从而实现对触摸位
置的判断[[3]
不论四线、五线以及新出现的多线触摸屏，其工作原理相同，只是实现方法有所区
别，图1-1所示。