红外触摸屏原理与设计

1万 · 2019-1-10 12:56

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由图中可以看出，STM32F103C8通过11个I/O口提供给红外发射电路11个控制信
号，提供给红外接收电路也是11个控制信号，需要11个I/0口。设计中使用的是8MHz
的外部时钟源，复位电路采用阻容复位，使用在线调试功能，方便系统调试，程序烧录
时只需将电阻R21短接即可。另外，设计时在处理器的旁边设置了一个LED指示灯，正
常工作时，指示灯以1S为周期闪烁，方便观察系统是否运转正常。由于STM32F103C8
自带可。转换功能，省去了外置A/。转换芯片的麻烦。
3、通信接口电路
本系统采用RS-232这种嵌入式系统中常用的接口完成与主机之间的通信。RS-232
接口的软硬件开发与调试工作方便简单，由于红外触摸屏向主机发送的数据是坐标值及
触摸状态，数据量较小，因此RS-232的传输速率足以满足要求。
主控制器STM32F103C8具有USART接口，所以通信电路实现起来较为简单，只需
使用串口芯片MAX3232ES〔将STM32F103C8的 USART接口进行电平转换即可与主机相
连。电路原理图如图2-10所示。
MAX3232ESE是MAXIM公司生产的专门为电脑RS-232标准串口设计的单电源电平
转换芯片。

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上一章研究了红外触摸屏的基本工作原理，本章将开始研究高可靠的六大性能之一—
高分辨率。早期红外触摸屏的分辨率较低，红外管对的数量即为触摸屏的分辨率。经过几十
年的发展，红外触摸屏在高分辨率方面己经取得了很大进展，本课题研究的触摸屏分辨率可
达到4096 X 4096，为此展开了一系列研究工作。
3. 1提高分辨率的方法分析
分辨率分为物理分辨率和逻辑分辨率两个概念，物理分辨率是指硬件所支持的分辨率，
逻辑分辨率是指软件所能达到的分辨率。对于红外触摸屏来说，物理分辨率即为红外管对的
数量，逻辑分辨率为算法处理后的数值，这个值远高于物理分辨率。
通常所说的分辨率指标是指逻辑分辨率，以往提高分辨率的方法也都是通过设计软件，
来提高逻辑分辨率，而上述分析了分辨率的概念后，本文提出了从物理分辨率和逻辑分辨率
两个方面来提高红外触摸屏的分辨率的方法，其中提高物理分辨率是本文的创新。

1万 · 2019-1-10 13:00

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图32中，发射管和接收管都是双祠沛局的，后排的管子分布在前排每两颗管子的间隙
处，相当于使公式3-2中的a减小为。，此时N等于N };e o
双排布局还带来一个好处，就是提高触摸定位的准确度。以图3-3为例，当触摸物较小，
且正好位于两对红外管之间的空隙处时，传统的布局方式无法有效识别。当然，通常是用手
指进行触摸，不会出现无法识别的情况，但是，当手指移动到红外管之间的空隙处，坐标值
将会出现跳跃，表现为画线呈锯齿状。这种情况在新型的双抖沛局中完全不存在问题，因为
整个触摸区域都分布了红外管，都有红外线扫描，因此很容易识别出真实的触摸位置。

1万 · 2019-1-10 13:01

值得注意的是，提高触摸屏物理分辨率带来的副作用是随着管子数量的增加，导致整屏
扫描时间加长，随之触摸屏的响应时间变长。这个问题可通过选择电压上升速度快的红外管
来解决，在具体实现时会进行详细说明。

1万 · 2019-1-10 13:02

同，表现为接收到的电压值不同，将不同的电压值通过A/。转换，与触点坐标对应，可以达
到提高分辨率的效果。目前流行的A/D转换芯片位数很多，8位、10位、12位甚至更高的
都有，可以根据使用条件具体选择。这样即使触摸物移动了很小的距离，触摸屏也能识别出
来。该方法技术成熟，应用广泛，目前大部分红外触摸屏都使用该方沼31]。