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红外触摸屏电缆的EMC问题分析与设计

电力电子技术 2020年第5期54卷 36-39页

作者：王晓辉程海新北京建筑大学电气与信息工程学院智慧城市国家级虚拟仿真实验教学中心北京100044 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

红外触摸屏因其触摸精度高、响应速度快、稳定可靠等优势,在各行各业具有广泛的应用前景。然而由于红外触摸屏的结构、设计成本等因素的限制,其电磁兼容(EMC)问题异常突出。以红外触摸屏电缆EMC问题为研究对象,通过对其线缆及结构的研究... 详细信息

红外触摸屏因其触摸精度高、响应速度快、稳定可靠等优势,在各行各业具有广泛的应用前景。然而由于红外触摸屏的结构、设计成本等因素的限制,其电磁兼容(EMC)问题异常突出。以红外触摸屏电缆EMC问题为研究对象,通过对其线缆及结构的研究,分析了电缆中产生辐射干扰的机理。结合接口电路的滤波设计,通过实验验证,设计了有效抑制电缆共模干扰的方法,保证了红外触摸屏的稳定、可靠运行。

关键词：电缆电磁兼容红外触摸屏辐射干扰

红外触摸屏LINUX平台驱动包的研究与实现

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红外触摸屏LINUX平台驱动包的研究与实现

作者：余弦涵北京邮电大学

学位级别：硕士

随着计算机科学技术的不断发展,人机交互技术的变化日新月异,传统的人机交互技术如鼠标、键盘等已明显无法满足用户需求,体感技术、语音识别、触摸屏等开始广泛应用于移动终端和桌面领域。针对当前人机交互技术的应用现状,并结合LINUX... 详细信息

随着计算机科学技术的不断发展,人机交互技术的变化日新月异,传统的人机交互技术如鼠标、键盘等已明显无法满足用户需求,体感技术、语音识别、触摸屏等开始广泛应用于移动终端和桌面领域。针对当前人机交互技术的应用现状,并结合LINUX开源平台普及的优势,本文研究了红外触摸屏的原理和开源平台下的驱动现状,设计并实现了一套基于LINUX平台的红外触摸屏驱动包软件,以满足用户良好使用体验和厂商在开源平台下的知识产权保护两方面的需求。本文首先进行了红外触摸屏驱动包的综述性研究,从用户和设备两个角度提出了LINUX平台下红外触摸驱动包三个主要关注点曲线平滑算法、校准算法、和LINUX平台驱动架构研究。其次,课题在综述性研究的基础上给出了红外触摸屏下的专用曲线平滑算法和校准算法,并对两种专用算法在WINDOWS8触摸徽标认证测试平台和MATLAB等平台下进行了验证,得到了专用算法足以满足红外触摸屏下实际使用效果和时间复杂度等方面要求的结论。在算法研究的基础上本文提出了红外触摸屏LINUX平台专用驱动包架构,并将其划分为应用层、专用算法层、内核驱动层三层体系结构。最后本文对驱动包各个功能模块进行了划分,研究了功能模块的业务处理流程,对其进行了详细设计与实现,并借助某企业平台对红外触摸驱动包在LINUX以及其衍生平台ANDROID进行了实机部署验证,结果表明红外触摸屏驱动包功能模块运行良好,可以满足用户需求。本文研究、设计并实现的LINUX下的红外触摸屏驱动包以及相关专用算法,具有高效性、安全性、易用性性等特点,对进一步促进了红外触摸屏LINUX平台下的广泛应用具有理论和实用价值,同时也对红外触摸屏的相关研究具有参考意义。

关键词：红外触摸屏 LINUX 曲线平滑校准算法驱动架构

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高分辨率多点触控红外触摸屏设计

液晶与显示 2015年第1期30卷 77-82页

作者：吕燚邓春健李文生电子科技大学中山学院广东中山528400 电子科技大学计算机科学与工程学院四川成都610054

红外触摸屏是大尺寸触摸屏的首选方案,但是实际应用中红外触摸屏普遍存在分辨率不高、响应速度较慢的不足,而且生产环节存在加工组装复杂的弊端。针对以上不足,提出了一种红外屏设计方案。硬件部分设计了二维选通红外扫描电路、接收电... 详细信息

红外触摸屏是大尺寸触摸屏的首选方案,但是实际应用中红外触摸屏普遍存在分辨率不高、响应速度较慢的不足,而且生产环节存在加工组装复杂的弊端。针对以上不足,提出了一种红外屏设计方案。硬件部分设计了二维选通红外扫描电路、接收电路和滤波电路,实现了发射与接收电路的模块化,为加工组装提供了便利。软件部分首先提出了脉冲式红外扫描方式,并给出了基于STM32F205片内Timer和ADC的脉冲扫描实现方法,提高了红外屏的扫描速度;然后介绍了细分扫描的设计思路,并通过二次细分扫描在不增加硬件成本的基础上提高了红外屏触点的定位精度。最后介绍了支持多点触摸的HID报告描述符的实现方法,实现了红外屏免驱安装。实际证明,该设计方案降低了加工制造复杂度,实现了红外屏即插即用,有效地提高了红外触摸屏的分辨率和响应速度。

关键词：红外触摸屏二维选通电路脉冲扫描多点触控

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新型并行扫描抗强光红外触摸屏模块设计

液晶与显示 2015年第3期30卷 472-483页

作者：夏厚胤吴亮黄子强电子科技大学电子科学技术研究院四川成都610054

红外触摸屏是通过红外发射管和红外接收管收发红外光来进行触摸位置的判断,其工作原理决定了太阳光会对它产生干扰。采用串行扫描方式的抗强光红外触摸屏的扫描周期很长。本文采用30.072kHz、36kHz、38kHz、38.4kHz、40kHz、48kHz、50kH... 详细信息

红外触摸屏是通过红外发射管和红外接收管收发红外光来进行触摸位置的判断,其工作原理决定了太阳光会对它产生干扰。采用串行扫描方式的抗强光红外触摸屏的扫描周期很长。本文采用30.072kHz、36kHz、38kHz、38.4kHz、40kHz、48kHz、50kHz、51.2kHz无源晶振分别设计并行扫描模块中红外发射管的信号源和红外接收电路的选频器。模块实现了8个检测通道的同时工作。提高了红外触摸屏抗强光能力,解决了相邻8个红外发射管同时工作而产生的串扰问题,缩短了扫描周期。

关键词：红外触摸屏抗强光并行扫描选频接收无源晶振

基于ARM Cortex-M3的红外触摸屏的设计

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基于ARM Cortex-M3的红外触摸屏的设计

作者：罗君成都理工大学

学位级别：硕士

红外触摸屏是结合液晶显示器或投影仪使用的一种绝对坐标定位系统，并为用户提供一种简单、直接、自然的人机交互方式。红外触摸屏技术作为触控技术中的一个重要分支，由于其透光率高、定位精度高、无漂移等优势一直备受各大行业的青睐... 详细信息

红外触摸屏是结合液晶显示器或投影仪使用的一种绝对坐标定位系统，并为用户提供一种简单、直接、自然的人机交互方式。红外触摸屏技术作为触控技术中的一个重要分支，由于其透光率高、定位精度高、无漂移等优势一直备受各大行业的青睐，并且红外触摸屏应用场合也越来越广泛。根据触摸产品市场数据显示,红外触控技术占交互式电子白板触摸方案的比例将会逐年增加。交互式电子白板应用到教育行业，可以代替传统黑板，进行无尘书写，自由触摸使用，随着材料学和生产工艺的快速发展，电子白板将会向大尺寸和超大尺寸的方向发展，故本文提出了一种主要针对大尺寸交互式电子白板的基于ARM Cortex-M3的红外触摸屏的设计。本文依据红外触摸屏的基本工作原理开展了红外传感器件红外发射管发射功率不能满足触摸框的尺寸要求以及触摸产品后期固件实时更新、故障诊断和定位方面的研究，利用单轴定位算法和红外触摸屏HID设备在线更新技术实现了受红外发射管发射功率本身限制的大尺寸触摸框的相应触摸功能，并为批量触摸产品的后期远程维护提供保障。本文采用基于ARM Cortex M3架构的STM32F103作为红外触摸设备的控制核心，STM32F103通过I/O接口输出一定宽度的脉冲信号，再结合移位寄存器74HC595和译码器74HC138可点亮任意位置的红外发射管，并经STM32F103相应的控制方式开启红外接收管接收红外光信号，红外信号经过信号调理电路的滤波和放大处理后直接送MCU内嵌的ADC进行采样，模拟信号经ADC量化处理后变成数字信号，再经过单轴定位算法的计算求出遮挡物当前位置坐标，最后MCU将得到的坐标信息及指令信息经自带的USB控制单元上传PC，PC接到信息后做出相应的响应操作。控制器也可接收PC端的数据和指令，并根据相应的指令做出相应，实现人机间接交功能。本文的硬件特点是在红外发射管控制电路中，将红外发射管进行分组处理，以求简化软件设计中对外部的压力，能有更多的时间执行算法代码。硬件电路系统是在现有红外触摸屏基本原理的基础上改进成为只有X轴或Y轴方向配置一一对应的红外对管电路，并在该硬件平台上验证单轴定位算法以及红外触摸HID设备的在线更新关键技术。本文在尊重基本的数学原理的基础上，更多的去通过实验数据去改进算法，以求该红外触摸产品能够应用于实际场合，并推广。

关键词：红外触摸屏 STM32 电子白板 HID设备单轴定位

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程控增益在红外触摸屏中的应用

电视技术 2013年第1期37卷 80-83页

作者：曾一雄蒋向东王继岷严亮电子科技大学光电信息学院四川成都610054

研究了程控增益在红外触摸屏中的应用。整个系统采用STM32微处理器作为主控制单元,信号处理部分增加了数字电位器,并使其与运算放大器构成增益可变放大器。通过实验,程控增益的方法能大大提高红外触摸屏的成品率和寿命,同时对抗环境光... 详细信息

研究了程控增益在红外触摸屏中的应用。整个系统采用STM32微处理器作为主控制单元,信号处理部分增加了数字电位器,并使其与运算放大器构成增益可变放大器。通过实验,程控增益的方法能大大提高红外触摸屏的成品率和寿命,同时对抗环境光干扰也有一定的改善作用。

关键词：程控增益 STM32 红外触摸屏增益可变放大器光干扰

基于ATmega88的大尺寸高分辨率红外触摸屏研究与实现

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基于ATmega88的大尺寸高分辨率红外触摸屏研究与实现

作者：郑磊北京邮电大学

学位级别：硕士

红外触摸屏作为触摸技术的一种,因为不受电流、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,因此成为触摸屏产品最终的发展趋势。但传统的红外触摸屏分辨率很低,往往由其红外管对数决定,因此必须提高其分辨率以满足各种行业的需求。另一方面,红... 详细信息

红外触摸屏作为触摸技术的一种,因为不受电流、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,因此成为触摸屏产品最终的发展趋势。但传统的红外触摸屏分辨率很低,往往由其红外管对数决定,因此必须提高其分辨率以满足各种行业的需求。另一方面,红外触摸屏因采用红外接收管作为传感器件,当用于户外时,若环境中阳光强度较高,则会干扰其正常工作。这些缺陷都影响了红外触摸屏的应用。伴随科技进步,红外触摸屏也有了极大发展。目前国内商用触摸屏分辨率一般在1000×720,有些高端产品甚至达到更高。国外的部分产品可以达到4096×4096,但其抗光干扰的能力并不强。对于国内部分行业使用的大屏幕显示器,国内的红外触摸屏技术还无法正常实现其触摸及其他功能,而抗光干扰方面就更差。针对这种情况,本文提出了一种抗强光干扰的高分辨率红外触摸屏设计及研制方案。本文分别概括介绍了各种触摸屏的原理,对其性能进行了相应比较,并提出了抗强光干扰的高分辨率红外触摸屏的设计方案。其通过AD转换器对红外接收电路的输出电压变化进行精确量化,从而转化为坐标的相应变化。采用74HC138及74HC238来灵活控制整个电路,相比其他方案,大大减少了元件使用量,降低了成本,而性能更加稳定。通过硬件电路设计和软件方式共同提高了红外触摸屏的抗光干扰能力。设计中完成的工作主要如下：1.在设计中需要用到多种芯片,根据要求选择不同芯片,并通过实验验证红外发射及接收电路的可行性,经过不同方案的对比,提出设计方法。2.对电路进行原理设计,并分析局部电路特性。对由于触摸位置变化引起的电路输出部分进行量化处理以提高触摸精度。使用Protel 99SE软件绘制出原理图,并进行手工布线。3.根据电路设计,使用c语言编写程序。从程序方面对以往的触摸屏缺陷进行改进。改进了信号处理方式,提高了系统抗外界干扰能力。从测试结果看性能相比同类产品及以往产品有很大提升。4.使用AVR仿真器JTAG ICE MK-Ⅱ进行调试,软件调试平台是AVR Studio 4.0。调试结果从总体上看性能稳定,测试抗干扰能力提高显著,基本达到设计目标。设计完成后,通过实验进行了验证分析,最后分别通过软件及硬件调试的方法完成最终产品。通过老化测试、户外验证等测试手段,证明设计的方案达到了预期目标。本文设计的红外触摸屏分辨率达到、了2048×1024,良好的抗光干扰性能使其在户外或者频闪灯照射下可正常使用,具有定位准确无漂移,响应速度快等特点。尺寸上由于采用的电路结构简单大大节约了PCB面积,触摸屏的边框宽度降低到了17mm。经过各种测试表明此型号的红外触摸屏均达到了预期设计目标,兼具高精度和稳定性。

关键词：红外触摸屏分辨率抗光干扰低成本

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基于HID类的红外触摸屏的研究与实现

基于HID类的红外触摸屏的研究与实现

作者：王允安徽大学

学位级别：硕士

如今,触摸和多点触摸技术已经普遍应用于各类电子产品中,从小型的移动互联网终端到展厅的大型显示屏幕,越来越多的设备开始从硬件上满足用户期望的更加自然、直观的人机交互要求。红外式触摸在中大型尺寸屏幕应用中有其独特的优势,其安... 详细信息

如今,触摸和多点触摸技术已经普遍应用于各类电子产品中,从小型的移动互联网终端到展厅的大型显示屏幕,越来越多的设备开始从硬件上满足用户期望的更加自然、直观的人机交互要求。红外式触摸在中大型尺寸屏幕应用中有其独特的优势,其安装简单,成本低廉,透光性好,且不易造成显示图像质量的下降。本文在研究各类常见触摸技术实现原理和优缺点的基础上,设计并实现一种尤其适用于超大屏幕的基于USB HID类协议的红外式触摸屏。为了支持多点触摸识别,传统的红外式触摸屏在屏幕的四周排列两组红外发射接收对管,有的甚至通过额外增加一层红外发射接收对管以构成三个坐标轴,从而消除伪触点,这些技术不仅造成红外屏的结构更加复杂,更长的扫描时间,而且对于超大型屏幕来说,由于红外发射管和红外接收管相隔距离过大,会造成发射出的红外光线严重衰减,影响相对红外接收管的正常感应。由于用户的操作高度受其身高水平的影响,一般高度在两米左右,位于红外光线传播的有效距离范围。因此,本系统只在屏幕的上下两边安装一组红外发射接收对管,并提出一种新的对应结构的多点触摸定位算法,这样便可以将其应用于超大尺寸显示屏上。常见的红外式触摸屏通常采用RS-232串口与主机进行通信,不仅需要外接额外的电源,还要开发相应的驱动程序。尽管也有采用USB供电并使用USB接口与主机通信的红外触摸屏,但仍需开发相应的USB设备驱动程序。本文中的红外触摸屏系统是基于USB HID协议开发的。自Windows98操作系统开始操作系统就自带有HID类设备的驱动程序,当该类设备接入主机后,只需依据HID协议返回主机请求的描述符,使主机成功识别设备后,USB总线驱动程序就能自动加载系统中的驱动程序使其正常工作。基于HID类协议的触摸设备可以真正实现即插即用功能,无需安装任何的上位机程序。高分辨率和抗光干扰能力是红外触摸屏设计与生产者不得不考虑的问题。传统的红外式触摸屏的分辨率较低,主要通过简单地增加红外二极管的数量来提高系统的分辨率。在本系统中,将接收到的红外光线强度进行量化分级,使得原本一个像素点,可以细分为更多的像素点,从而有效提高了系统的单位分辨率。红外式触摸屏的红外接收管很容易受到环境中红外光源的影响,所以本系统结合环境中红外光的特点,对提高系统的抗光干扰能力做了几点改进：第一,由于环境中的红外光比较稳定,所以通过使红外发射管发出高频的红外光,再通过RC高通滤波器就可以有效的过滤环境中低频的稳定的红外光源;第二,由于环境中红外光可能会在不同的时间,其强弱也不同,所以为了更好的进行A/D转换,电路中添加了一个可选不同倍数的放大电路,以均匀地映射到ADC的输入电压值范围;最后,考虑环境中的光源大多由上方照射下来,所以将系统的红外接收管放置在屏幕的上边,可以在一定程度上减少其对环境光的接收,提高系统的抗光干扰能力。

关键词：红外触摸屏多点触摸 USB HID 光干扰分辨率

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抗强光干扰的高精度红外触摸屏设计与实现

抗强光干扰的高精度红外触摸屏设计与实现

作者：张明电子科技大学

学位级别：硕士

触摸屏是结合显示器使用的一种绝对坐标定位系统,作为一种简单、便利的输入设备已经得到越来越广泛的应用。红外触摸屏作为触摸屏技术中的一种由于其透光率高,定位精确无漂移等优势一直备受关注。但传统的红外触摸屏分辨率只有几十,随... 详细信息

触摸屏是结合显示器使用的一种绝对坐标定位系统,作为一种简单、便利的输入设备已经得到越来越广泛的应用。红外触摸屏作为触摸屏技术中的一种由于其透光率高,定位精确无漂移等优势一直备受关注。但传统的红外触摸屏分辨率只有几十,随着显示技术的不断发展,大屏幕显示的普及,这种分辨率已经不能满足应用需求。而且红外触摸屏采用红外接收管作为传感器件,当使用环境中的太阳光强度较高时,就会干扰红外接收管的正常工作。这些缺陷给红外触摸屏的应用带来极大的影响。现在,红外触摸屏技术得到极大发展,国内商用的红外触摸屏分辨率已经达到1000×720,国外的达到4096×4096,但抗强光干扰性能并不理想。对于长为610mm的大屏幕显示,在国内使用红外触摸技术还无法实现正常触摸定位。针对这种情况下的应用,本文提出了一种抗强光干扰的高分辨率红外触摸屏设计和实现方案。本文概括性介绍了各种触摸屏的特征和定位原理,对各种触摸屏性能进行比较,其中重点介绍了红外触摸屏的结构、定位原理、优势和劣势以及发展的趋势。本文立足于触摸屏领域取得的进展,创新地采用AD转换器对红外接收电路输出的反映光强变化的电压信号进行量化处理,通过触摸位置移动而引起的AD转换器输出数据的精确变化实现触摸屏的高分辨率。红外发射电路则采用移位寄存器和存储寄存器的控制方式实现了红外点光源的灵活扫描。采用对传播方向敏感的准直沟道提高红外触摸屏抗光干扰能力。在实现红外触摸屏高分辨率和抗强光干扰性能的过程中,先通过理论确立了总体设计方案可行性,然后由实验验证其有效性,最后在系统完成之后进行实际测试验证是否达到预期目标。本文设计的红外触摸屏采用内置结构安装在无缝拼接的多功能显示屏上,分辨率达到2048×768,抗光干扰性能达到正常环境下不影响使用,定位准确稳定无漂移,响应速度快等特点。尺寸上由于采用了简洁的电路结构和I2C总线极大地缩小了电路板面积,使触摸屏边框宽度降低至15mm,并通过对器件的加工处理使触摸屏厚度降到5mm而不影响触摸屏的性能。上述红外触摸屏已应用到某仪器的多功能显示器上,经用户一年的使用证明上述功能的红外触摸屏兼具高精度与可靠性。

关键词：红外触摸屏分辨率光干扰 I2C ARM