高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，包括依次連接的紅外觸摸屏、模擬數(shù)字采集器、現(xiàn)場可編程門陣列模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、數(shù)字信號處理器、紅外觸摸運(yùn)算器和圖形用戶界面。本發(fā)明是基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和數(shù)字信號處理（DSP）架構(gòu)的紅外觸摸屏，配合多點(diǎn)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(yīng)速度，而且可以獲得很高的屏幕分辨率。
【專利說明】高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型。

【背景技術(shù)】
[0002]紅外觸摸屏技術(shù)是在屏幕四周安裝紅外發(fā)射管和紅外接收管，形成紅外光矩陣，然后分別在橫、豎兩個方向上不斷的掃描并探測，當(dāng)觸摸物阻擋紅外光時進(jìn)行位置判斷的坐標(biāo)定位技術(shù)。紅外線觸摸屏安裝簡單，只需在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無需在屏幕表面加上涂層；特別是紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件。
[0003]由于太空環(huán)境是一個微重力、高真空、超高或超低溫、強(qiáng)輻射和等離子體的環(huán)境，作為航天電子產(chǎn)品不但要適應(yīng)苛刻的太空環(huán)境，還要經(jīng)過嚴(yán)格的沖擊、振動、熱真空及高低溫試驗(yàn)的考核，因此與現(xiàn)有的電容觸摸屏、電阻觸摸屏等其它觸摸屏相比較，紅外觸摸屏更適合應(yīng)用到航天儀表產(chǎn)品中。但現(xiàn)有還沒有相應(yīng)的技術(shù)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，以極大地提高觸摸事件的響應(yīng)速度，獲得很高的屏幕分辨率。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，包括依次連接的紅外觸摸屏、模擬數(shù)字采集器、現(xiàn)場可編程門陣列模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、數(shù)字信號處理器、紅外觸摸運(yùn)算器和圖形用戶界面，由現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過模擬數(shù)字采集器周期性地采集紅外觸摸屏紅外發(fā)射管在開關(guān)兩種狀態(tài)下的電壓值，現(xiàn)場可編程門陣列模塊將采集到的電壓值分組保存到數(shù)據(jù)緩存模塊中，數(shù)字信號處理器通過響應(yīng)中斷讀出數(shù)據(jù)緩存模塊中的電壓值；紅外觸摸運(yùn)算器根據(jù)數(shù)據(jù)緩存模塊中的電壓值確定本次觸摸事件的觸摸區(qū)間，并判斷是單點(diǎn)觸摸或多點(diǎn)觸摸；
當(dāng)判斷為多點(diǎn)觸摸時，視為本次操作無效；
當(dāng)判斷為單點(diǎn)觸摸時，由紅外觸摸運(yùn)算器根據(jù)觸摸區(qū)間電壓數(shù)據(jù)做拉格朗日插值運(yùn)算，由插值運(yùn)算后的極值確定本次觸摸的觸摸物理坐標(biāo)，將觸摸的物理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)后傳遞給圖形用戶界面，圖形用戶界面根據(jù)坐標(biāo)信息進(jìn)行相關(guān)的觸摸事件響應(yīng)。
[0006]進(jìn)一步地，紅外觸摸屏四周的紅外發(fā)射管中心距大于5cm。
[0007]進(jìn)一步地，現(xiàn)場可編程門陣列模塊的頻率為480MHz。
[0008]進(jìn)一步地，現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過中斷方式向數(shù)字信號處理器傳遞采集數(shù)據(jù)。
[0009]進(jìn)一步地，紅外觸摸屏的屏幕最小分辨率為I個像素。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和數(shù)字信號處理(DSP)架構(gòu)的紅外觸摸屏，配合多點(diǎn)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(yīng)速度，而且可以獲得很高的屏幕分辨率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1 一紅外觸摸屏、2—模擬數(shù)字采集器(AD采集)、3—現(xiàn)場可編程門陣列模塊(FPGA)、4 一數(shù)據(jù)緩存模塊、5 —數(shù)字信號處理器(DSP)、6 —紅外觸摸運(yùn)算器、7 —圖形用戶界面(⑶I)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0014]如圖1所示的一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，由依次連接的紅外觸摸屏1、AD采集2、FPGA 3、數(shù)據(jù)緩存模塊4、DSP 5、紅外觸摸運(yùn)算器6、⑶I 7組成。
[0015]其工作過程包括如下步驟:
(I)由FPGA 3控制紅外觸摸屏I紅外發(fā)射管的打開與關(guān)閉，通過AD采集2周期性地采集紅外觸摸屏I上紅外發(fā)射管在打開、關(guān)閉狀態(tài)下的電壓值；其中優(yōu)選使用中心距大于5cm的紅外發(fā)射管，紅外觸摸屏I的屏幕最小分辨率為I個像素。
[0016](2) FPGA 3將采集到的電壓值分組保存至數(shù)據(jù)緩存模塊4中；優(yōu)選采用頻率為480MHz的現(xiàn)場可編程門陣列模塊。
[0017](3) DSP 5通過響應(yīng)中斷從數(shù)據(jù)緩存模塊4中讀出電壓值。
[0018](4)紅外觸摸運(yùn)算器6可以通過數(shù)據(jù)緩存模塊4的電壓值確定本次觸摸事件的屏幕坐標(biāo)，通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
Ca)利用閾值法判斷是否為單點(diǎn)觸摸，若不是單線觸摸，則視為本次操作無效；
(b)當(dāng)為單點(diǎn)觸摸時，確定觸摸位置區(qū)間；
(c)在觸摸位置區(qū)間采用拉格朗日插值法找出區(qū)間內(nèi)的極值；
Cd)將縱橫坐標(biāo)的極值對作為本次觸摸事件的物理坐標(biāo)；
(e)通過線性變換校準(zhǔn)，將物理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為紅外觸摸屏的屏幕坐標(biāo)。
[0019](5)將屏幕坐標(biāo)傳遞給⑶I 7響應(yīng)觸摸操作。
[0020]本發(fā)明使用FPGA作為觸摸屏坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集器件，可以提高數(shù)據(jù)采集的效率；FPGA通過中斷方式向DSP傳遞采集數(shù)據(jù)，可以提高DSP的效率且提高觸摸事件的響應(yīng)速度；紅外觸摸運(yùn)算器作為單獨(dú)的封裝模型，可以完成觸摸區(qū)間的判斷及單點(diǎn)或多點(diǎn)觸摸判斷。在紅外觸摸運(yùn)算器中采用拉格朗日插值法計(jì)算觸摸坐標(biāo)，可以簡化運(yùn)算模型并提高觸摸坐標(biāo)的分辨率。
[0021]本發(fā)明高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，可以將該種高分辨率快速響應(yīng)的紅外觸摸響應(yīng)模型及方法應(yīng)用到航天儀表研發(fā)領(lǐng)域。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，其特征在于:包括依次連接的紅外觸摸屏、模擬數(shù)字采集器、現(xiàn)場可編程門陣列模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、數(shù)字信號處理器、紅外觸摸運(yùn)算器和圖形用戶界面，由現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過模擬數(shù)字采集器周期性地采集紅外觸摸屏紅外發(fā)射管在開關(guān)兩種狀態(tài)下的電壓值，現(xiàn)場可編程門陣列模塊將采集到的電壓值分組保存到數(shù)據(jù)緩存模塊中，數(shù)字信號處理器通過響應(yīng)中斷讀出數(shù)據(jù)緩存模塊中的電壓值；紅外觸摸運(yùn)算器根據(jù)數(shù)據(jù)緩存模塊中的電壓值確定本次觸摸事件的觸摸區(qū)間，并判斷是單點(diǎn)觸摸或多點(diǎn)觸摸； 當(dāng)判斷為多點(diǎn)觸摸時，視為本次操作無效； 當(dāng)判斷為單點(diǎn)觸摸時，由紅外觸摸運(yùn)算器根據(jù)觸摸區(qū)間電壓數(shù)據(jù)做拉格朗日插值運(yùn)算，由插值運(yùn)算后的極值確定本次觸摸的觸摸物理坐標(biāo)，將觸摸的物理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)后傳遞給圖形用戶界面，圖形用戶界面根據(jù)坐標(biāo)信息進(jìn)行相關(guān)的觸摸事件響應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，其特征在于:紅外觸摸屏四周的紅外發(fā)射管中心距大于5cm。
3.如權(quán)利要求1所述高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，其特征在于:現(xiàn)場可編程門陣列模塊的頻率為480MHz。
4.如權(quán)利要求1所述高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，其特征在于:現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過中斷方式向數(shù)字信號處理器傳遞采集數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述高分辨率紅外觸摸屏觸摸響應(yīng)模型，其特征在于:紅外觸摸屏的屏幕最小分辨率為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(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)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(shù)物理研究所