專利名稱：具有多處理單元的紅外觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及觸摸屏領(lǐng)域，具體是一種紅外線觸摸屏，尤指一種具有多處理單 元的紅外觸摸屏。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的紅外觸摸屏結(jié)構(gòu)，基本由矩形的電路板框架圍設(shè)形成，在電路板框架的X 軸與Y軸上焊接有若干一一對應(yīng)發(fā)射/接收的紅外發(fā)射與接收管，用以驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā) 射和用以處理紅外接收管輸出的光電信號并輸出掃描檢測結(jié)果的微控制器系統(tǒng)，在電路板 框架內(nèi)形成一個橫豎交叉的紅外線矩陣；焊接在電路板框架X軸與Y軸上的紅外發(fā)射與接 收管中的每一只紅外發(fā)射管，在微控制器系統(tǒng)的控制驅(qū)動下，沿著觸摸屏表面依次發(fā)射紅 外線，在顯示器的表面形成正交的紅外線的掃描網(wǎng)格，并被沿著觸摸屏另外兩個鄰邊排列 的紅外接收管陣列中對應(yīng)的紅外接收管所接收，如果所述的紅外線掃描網(wǎng)格中有觸摸物阻 斷了某些紅外線，則微控制器系統(tǒng)就可以根據(jù)哪些接收管沒有接收到其對應(yīng)的發(fā)射管所發(fā) 射的紅外線，計算出觸摸物在屏幕上的位置，并把這個位置數(shù)據(jù)通過輸出端口傳送到使用 觸摸屏的計算機中，以實現(xiàn)人機的交互。具體參考圖1 ；是現(xiàn)有技術(shù)紅外線觸摸屏的紅外線發(fā)射、接收管的位置分布圖。圖 中，紅外線發(fā)射陣列，分為兩部分，一部分102位于紅外觸摸屏左側(cè)的邊沿位置上，按序列 號排列，是用于Y軸發(fā)射掃描的；另一部分101位于紅外觸摸屏上邊沿位置，按序列號排列， 是用于X軸發(fā)射掃描的；另有紅外線接收陣列，分為兩部分，一部分103位于102對面邊沿 上，按序列號排列，是用于Y軸接收掃描的，另一部分104位于101對面邊沿上，按序列號排 列，是用于X軸接收掃描的，101、102、103、104都是以模塊形式，通過連接器連接形成，而每 個模塊是由發(fā)射、接收管單元構(gòu)成。其中在X軸上的每對發(fā)射、接收管都是一一對應(yīng)的，而且具有相同的X軸序號。當 沒用觸摸物體在發(fā)射管和接收管之間移動時，接收管是可以正常接收到發(fā)射管所發(fā)出的高 頻脈沖信號，如有觸摸物體開始在X軸方向移動時，X軸的某個或某些發(fā)射管所發(fā)出的紅外 線信號會被觸摸物體105阻斷，導致相對應(yīng)的那個或多個接收管所接收到的信號根據(jù)受遮 擋的寬度相對衰減，根據(jù)這個接收或發(fā)射管所在位置的序號，通過應(yīng)有A/D轉(zhuǎn)換程序，計算 出攔截物在光軸通道中遮擋部分的寬度，再利用坐標公式，便可以知道物體105在X軸上移 動的坐標X值了，同樣在Y軸上的每對發(fā)射、接收管都是一一對應(yīng)的，而且具有相同的Y軸 序號。當觸摸物體105在發(fā)射管和接收管之間移動時，有某個或某些Y軸上的接收無法接收 到對應(yīng)發(fā)射管高頻脈沖信號時，根據(jù)當時接收或發(fā)射的Y軸序號，通過上述方法便可以得 到觸摸物體105在Y軸上移動的坐標Y值了。通過周而復始的對X、Y軸上的每個紅外線發(fā) 射管輪流輸出脈沖信號，進行掃描，同時也對位于其對面相應(yīng)的每個接收管進行信號讀取， 觸摸物體105在X軸和Y軸的移動坐標軌跡便隨即可得。為了縮短掃描時間，快速的捕捉到觸摸目標，有許多國內(nèi)外的紅外線觸摸屏生產(chǎn) 商嘗試利用各種方法，不斷研究出新的技術(shù)來解決快速掃描問題。如圖2所述；有人提出在原來的順序掃描的基礎(chǔ)上，改成X軸與Y軸同時進行順序掃描。如圖3所述；還將X軸與Y 軸上的發(fā)射管分成兩路或多路并同時順序掃描；所需掃描時間按長軸計算。X軸與Y軸上 的紅外線接收管劃分越細，掃描所要的時間就越少。也有的則采用隔行掃描的方法來提高 掃描捕捉目標速度。另外的方法是縮短每對紅外發(fā)射和接收管的開通時間來實現(xiàn)的。這種 方法的缺陷在于以下幾個方面第一，隨著觸摸屏的尺寸的增加，完成一周掃描的時間必然 會隨之增加，但是由于器件速度的限制，所以每個光脈沖的持續(xù)時間不能無限的縮短，因此 對于尺寸較大的觸摸屏，反映速度慢的問題依然不能從根本上解決；第二，提高反應(yīng)速度就 要縮短光脈沖的持續(xù)時間，那么光脈沖持續(xù)時間縮短到一定程度以后，就難以采用高頻調(diào) 制的方式來增強觸摸屏抗光干擾能力，限制了觸摸屏使用范圍，第三；現(xiàn)有的檢測、調(diào)試方 法每次檢測都要完成整個一周的掃描，每一只發(fā)射管都要參與其中，程序相當復雜。再參考圖4是現(xiàn)有紅外觸摸屏的紅外線發(fā)射、接收管在電路板的布線結(jié)構(gòu)示意 圖；圖中可以看出觸摸屏電路板上密布有很多連接各發(fā)射/接收管的信號傳輸導線，觸摸 屏的尺寸越大所要布的線就越多，只能增加電路板的寬度或厚度來解決布線問題，因此就 無法將觸摸屏做成窄而薄，而且各線之間的信號的傳輸也會受到干擾。由于現(xiàn)有的紅外觸摸屏的所有接收/發(fā)射管只有一個微控制器系統(tǒng)控制，普遍存 在觸摸物檢測的響應(yīng)速度慢、生產(chǎn)調(diào)試難度高、延伸超大尺寸難度大的缺點；并且隨著觸摸 屏尺寸的增大，暴露的問題就越多。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有大尺寸紅外觸摸屏存在響應(yīng)速度慢、生產(chǎn)調(diào)試難度高、系統(tǒng)連接線 多、生產(chǎn)成本高、延伸超大尺寸觸摸屏難度大的不足，本實用新型的目的在于提供一種具有 多處理單元的紅外觸摸屏，它不僅具有掃描速響應(yīng)速度快、生產(chǎn)調(diào)試簡便、容易實現(xiàn)拓展大 尺寸觸摸屏，而且生產(chǎn)成本相對低廉。本實用新型是這樣實現(xiàn)上述發(fā)明目的的；設(shè)計一種具有多處理單元的紅外觸摸 屏，包括矩形的電路板框架，在電路板框架的X軸與Y軸上分別焊接有若干一一對應(yīng)發(fā)射 /接收的紅外發(fā)射與接收管，用以驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射和用以處理紅外接收管輸出的光電 信號并輸出掃描檢測結(jié)果的微控制器系統(tǒng)，在電路板框架內(nèi)形成一個橫豎交叉的紅外線矩 陣，所述的電路板框架由若干塊相對獨立的電路板組件對應(yīng)拼接構(gòu)成，每塊電路板組件上 焊接的紅外發(fā)射管或紅外接收管至少受一個微控制單元所控制其掃描，各電路板組件并聯(lián) 或串聯(lián)在一總線上，該總線還與微控制器系統(tǒng)電連接，所述的微控制器系統(tǒng)發(fā)送的指令經(jīng) 總線傳輸至各微控制單元，各微控制單元將執(zhí)行指令的的結(jié)果由總線再傳輸給微控制器系 統(tǒng)，實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)與各微控制單元之間信息的雙向傳遞，微控制器系統(tǒng)通過采集各微 控制單元數(shù)據(jù)，將綜合采集到的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成觸摸坐標，經(jīng)通信協(xié)議傳輸給計算機，實現(xiàn)人 機在顯示器界面的完美交互。更優(yōu)的所述紅外觸摸屏是由一個微控制器系統(tǒng)為主控單元和多個獨立的微控制單元為 副處理單元構(gòu)成，各獨立的副處理單元與主控單元是通過總線方式實現(xiàn)連接與通信。各電路板組件之間的拼接是通過電連接件的連接來實現(xiàn)電源和總線的聯(lián)通，這些 電連接件是排針或排線連接件。[0013]本實用新型的技術(shù)方案由于采用“一主微控制器系統(tǒng)與若干副微控制單元”模式， 來共同完成數(shù)據(jù)的采集與計算，與現(xiàn)有的紅外觸摸屏相比具有1、各微控制單元相對獨立，系統(tǒng)穩(wěn)定性高且同一時間內(nèi)完成掃描速度快；2、各電路板組件是并聯(lián)或串聯(lián)“掛”在總線上，理論上可以無限掛靠，因此很容易 地拓展大尺寸或超大尺寸紅外觸摸屏；3、由于各微控制單元是獨立負責該區(qū)域的工作，不會因為尺寸的擴大而降低速 度，因此大大提高紅外觸摸屏響應(yīng)速度等技術(shù)性能；4、由于各微控制單元所控制的電路板組件是獨立的處理單元，可以進行獨立調(diào) 試，極大地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

圖1是現(xiàn)有紅外觸摸屏的紅外線發(fā)射、接收管的位置分布圖。圖2是現(xiàn)有紅外觸摸屏的X軸與Y軸同時進行掃描的示意圖。圖3是現(xiàn)有紅外觸摸屏X軸與Y軸上的接收管分成兩路并同時順序掃描的示意 圖。圖4是現(xiàn)有紅外觸摸屏的紅外線發(fā)射、接收管在電路板的布線結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型具有具有多處理單元的紅外觸摸屏原理的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。參考圖5 ；為本實用新型具有具有多處理單元的紅外觸摸屏原理的平面結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中，紅外線發(fā)射和接收陣列；包括位于觸摸屏上方的三塊電路板組件01、02、03拼接 而成的X軸紅外發(fā)射區(qū)，相對應(yīng)的下方同樣是由三塊與其對應(yīng)電路板組件04、05、06拼接而 成的X軸接收區(qū)，以及在觸摸屏左邊的兩塊電路板組件07、08拼接而成的Y軸紅外發(fā)射區(qū)， 相對應(yīng)的右邊同樣是由兩塊電路板組件09、10拼接而成的Y軸接收區(qū)，共同圍設(shè)成一個矩 形的電路板框架，在電路板框架內(nèi)形成一個橫豎交叉的紅外線矩陣，各電路板組件之間通 過焊接排針插座或排線插座14的連接方式來實現(xiàn)與總線11的電源和通信聯(lián)通，當然也可 以采用其它的連接方式，各電路板組件上焊接有若干發(fā)射管或接收該15以及負責本電路 板組件區(qū)域進行驅(qū)動或掃描的微控制單元，各電路板組件并聯(lián)或串聯(lián)13在一總線11上，該 總線11還與電連接有用以驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射和用以處理紅外接收管輸出的光電信號并 輸出掃描檢測結(jié)果的微控制器系統(tǒng)12，所述的微控制器系統(tǒng)12發(fā)送的指令經(jīng)總線11傳輸 至各微控制單元，各微控制單元將執(zhí)行指令的的結(jié)果由總線11再傳輸給微控制器系統(tǒng)12， 實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)12與各微控制單元之間信息的雙向傳遞，微控制器系統(tǒng)12通過采集各 微控制單元數(shù)據(jù)，將綜合采集到的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成觸摸坐標，經(jīng)通信協(xié)議傳輸給計算機，實現(xiàn) 人機在顯示器界面的完美交互。本實用新型由于采用“一主微控制器系統(tǒng)12與若干副微控制單元”并存模式，來 共同完成數(shù)據(jù)的采集與計算，各微控制單元相對獨立，只要完成該區(qū)域的電路板組件掃描 工作即可，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性高且同一時間內(nèi)完成掃描速度快；各電路板組件是并聯(lián)或串聯(lián) “掛”在總線上，理論上可以無限掛靠，因此可以很容易地拓展大尺寸或超大尺寸紅外觸摸屏；由于各微控制單元是獨立負責該區(qū)域的工作，不會因為尺寸的擴大而降低速度，因此大 大提高紅外觸摸屏響應(yīng)速度等技術(shù)性能；由于各微控制單元所控制的電路板組件是獨立的 處理單元，就可以進行獨立調(diào)試，極大地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求1.具有多處理單元的紅外觸摸屏，包括矩形的電路板框架，在電路板框架的X軸與Y軸 上分別焊接有若干一一對應(yīng)發(fā)射/接收的紅外發(fā)射與接收管、用以驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射和 用以處理紅外接收管輸出的光電信號并輸出掃描檢測結(jié)果的微控制器系統(tǒng)，在電路板框架 內(nèi)形成一個橫豎交叉的紅外線矩陣，其特征在于所述的電路板框架由若干塊相對獨立的 電路板組件對應(yīng)拼接構(gòu)成，每塊電路板組件上焊接的紅外發(fā)射管或紅外接收管至少受一個 微控制單元所控制其掃描，各電路板組件并聯(lián)或串聯(lián)在一總線上，該總線還與微控制器系 統(tǒng)電連接，所述的微控制器系統(tǒng)發(fā)送的指令經(jīng)總線傳輸至各微控制單元，各微控制單元將 執(zhí)行指令的的結(jié)果由總線再傳輸給微控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)與各微控制單元之間 信息的雙向傳遞，微控制器系統(tǒng)通過采集各微控制單元數(shù)據(jù)，將綜合采集到的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換 成觸摸坐標，經(jīng)通信協(xié)議傳輸給計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多處理單元的紅外觸摸屏，其特征在于所述紅外觸摸 屏是由一個微控制器系統(tǒng)為主控單元和多個獨立的微控制單元為副處理單元構(gòu)成，各獨立 的副處理單元與主控單元是通過總線方式實現(xiàn)連接與通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多處理單元的紅外觸摸屏，其特征在于所述的各電路 板組件之間的拼接是通過電連接件的聯(lián)接來實現(xiàn)電源和總線的聯(lián)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有多處理單元的紅外觸摸屏，其特征在于所述的電連接 件為排針或排線連接件。
專利摘要本實用新型公開了一種有多處理單元的紅外觸摸屏，包括由若干塊相對獨立的電路板組件對應(yīng)拼接構(gòu)成的矩形的電路板框架，在電路板框架內(nèi)形成一個橫豎交叉的紅外線矩陣，每塊電路板組件上焊接的紅外發(fā)射管或紅外接收管至少受一個微控制單元所控制其掃描，各電路板組件并聯(lián)或串聯(lián)在一總線上，該總線還與微控制器系統(tǒng)電連接，所述的微控制器系統(tǒng)發(fā)送的指令經(jīng)總線傳輸至各微控制單元，各微控制單元將執(zhí)行指令的結(jié)果由總線再傳輸給微控制器系統(tǒng)，微控制器系統(tǒng)通過采集各微控制單元數(shù)據(jù)，將綜合采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成觸摸坐標，經(jīng)通信協(xié)議傳輸給計算機，采用這樣的結(jié)構(gòu)具有掃描速響應(yīng)速度快、生產(chǎn)調(diào)試簡便、容易實現(xiàn)拓展大尺寸觸摸屏，而且生產(chǎn)成本相對低廉。
文檔編號G06F3/042GK201903866SQ20102062406
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者吳正才, 彭振宏 申請人:深圳市正大盈拓識別技術(shù)有限公司