专利名称：带有可按键和/或滚轮输入的触笔的pc触摸屏系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到PC触摸屏系统，属于人机交互设备与系统技术领域，尤其涉及到带 有可按键和/或滚轮输入的触笔的PC触摸屏系统。
背景技术：
目前触摸屏单点定位技术十分成熟，其本质是以触摸的方式代特传统的鼠标。但 是鼠标的操作包含"移动指针"和"按下按键"等不同的操作以及其组合。而现有的PC触 摸屏均是 —、以一次触摸实现"移动指针"并"按下左键"两个操作，并不能区分用户的意图 是仅"移动指针"还是"移动指针"并"按下按键"，也不能区分用户想要按左键还是右键。
二、以一次触摸实现"移动指针"并"按下某按键"两个操作，通过某种方式切换触 摸所实现的功能，包括"移动指针并按左键"、"移动指针并按右键"两种功能。在实际使用 中，需要频繁地切换。 如上所述，目前的触摸屏系统尚不能完全地模拟鼠标的行为。 因此需要有一种方法和设备，能够允许PC触摸屏同时支持"只移动指针"、"只按下 或抬起左键"、"只按下或抬起右键"、"移动指针并按下或抬起左键"、"移动指针并按下或抬 起右键"、"滚动滚轮"等多种类似鼠标的操作，免去频繁地切换，实现对传统鼠标的完全替 代。
发明内容
本发明的目的在于实现一种支持可按键和/或滚轮输入的触笔的PC触摸屏系统，
实现对传统鼠标的完全替代。 本发明的特征在于 1.带有可按键和/或滚轮输入的触笔的PC触摸屏系统，其特征在于，含有触摸 屏、可按键和/或滚轮输入的触笔以及控制器，其中 触摸屏，含有带指针显示的显示器件和触摸面板，所述显示器件的图像信号输入 端与PC机上显示器接口的图像信号输出端相连，所述触摸面板是安装在该显示器件外层 的透明板，用于检测所述触笔笔尖的碰触位置，输出表示笔尖碰触位置的纵、横两路模拟电 压信号； 所述触笔，含有所述笔尖、左键、右键和滚轮，无线编码发射电路，设有输入端 D0，输入用户按下左键或抬起左键的信号，输入端D1 D3，分别输入滚轮上滚信号、滚轮下滚 信号以及滚轮按下或抬起信号，输入端D4，输入右键抬起或按下信号，又设有一个无线输出 端，并成一路输出编码后的下述信号左键按下/抬起信号、右键按下/抬起信号、滚轮按下 /抬起信号、滚轮上滚信号以及滚轮下滚信号； 控制器，设有模/数转换电路、无线接收解码电路、主控电路以及接口电路，在所 述主控电路中设有碰触定位模块、USB编码模块以及输出模块，其中
模/数转换电路设有接收所述触摸面板输出的纵、横两路表示笔尖碰触位置的 模拟电压信号的输入端，接收所述碰触定位模块发出的时钟控制信号(CLK)和输入控制信 号(DIN)的两个输入端，还设有发向所述碰触定位模块的位置坐标值串行信号的输出端 D0UT以及碰触信号的输出端PENIRQ各一个； 无线接收解码电路，接收所述无线编码发射电路所发射的无线信号，经解码后，还 原成表示用户按下/抬起左键、按下/抬起右键、按下/抬起滚轮、滚轮上滚以及滚轮下滚 的各个信号，输入到所述USB编码模块； 碰触定位模块，在收到所述模/数转换电路输出的坐标位置值串行信号后，从中 读取碰触位置的坐标值X、 Y，经过修正后，最终得到所述指针的目的地坐标值，输出到所述 USB编码模块； USB编码模块，接收到所述指针的目的地坐标值，或者接收到所述按键和/或滚轮 的五种操作信号，就编码为USB协议要求的格式，输出到所述输出模块；
输出模块，设有USB信号输入端，接收所述USB编码模块发出的USB协议要求的格 式的信号，还设有发向所述输出模块的接口电路控制信号输出端，以及数据流输出端；
接口电路，设有控制信号输入端，接收所述输出模块发出的接口电路控制信号，还
设有数据流输入端，接收所述输出模块发出的移动指针或按键和/或滚轮操作信号，还设 有输入、输出双向端，从所述PC接口接收数字通信信号、向所述PC接口发送数字通信信号。
图1是本发明的示例性实施例的系统方框图； 图2是本发明的示例性实施例的主控电路133的89C52的程序模块示意图；
图3是本发明的示例性实施例的工作原理示意图。
具体实施例方式
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案 —种触摸屏系统，包括触摸屏、可按键和/或滚轮输入的触笔、控制器三部分。
触摸屏，由触摸面板和显示器件组成。触摸面板是安装在显示器件外层的透明板， 用于检测可按键和/或滚轮输入的触笔的笔尖触碰的位置，输出横、纵两路由模拟电压量 表示的触碰位置信号到模/数转换电路；显示器件作为PC的显示设备，与PC的显示器接口 连接，显示PC输出的图像信号，包括指针位置。 可按键和/或滚轮输入的触笔，用其笔尖碰触触摸屏的触摸面板以确定显示器件 上指针的移动目的地的位置，并且笔上的按键和滚轮实现类似于PC鼠标的按键和滚轮功 能，用户按下、抬起按键或滚动滚轮产生数字的电压信号，经由无线编码发射电路编码并发 射无线信号给控制器上的无线接收解码电路。 控制器，包含模/数转换电路、无线接收解码电路、主控电路、接口电路。 模/数转换电路，包含一个两路12位(或12位以上)模/数转换芯片，接收主控
电路输出的控制信号，将触摸面板输出的横、纵两路模拟电压量表示的触碰位置信号转换
为横、纵两路数字电压量表示的位置坐标值，输出给主控电路。 无线接收解码电路接收可按键和/或滚轮输入的触笔上无线编码发射电路所发射的无线信号，对其解码，还原成表示用户按下、抬起按键或滚动滚轮的数字电压信号，输 出到主控电路。 主控电路，包括一个MCU，作为主控部分，用于处理信号、控制整个系统。主控电路 输出对模/数转换电路的控制信号，接收模/数转换电路返回的横、纵两路数字电压量表示 的位置坐标值，并接收无线接收解码电路输出的表示用户按下、抬起按键或滚动滚轮的数 字电压信号。经过处理，输出需要发送给PC的控制指针移动和控制按键和滚轮功能的数字 信号到接口电路。 接口电路，包括一个接口芯片，用于与PC外设接口连接，实现与PC的通信。接口
电路接收主控电路输出的需要发送给PC的控制信号，依据接口类型进行编码，并发送编码
后的电信号给PC接口 ，让PC移动显示器件上显示的指针，并实现按键和滚轮操作。 —种触摸屏系统对PC实现控制的方法，包括初始化过程、用户输入过程、信号传
递和处理过程、主控处理过程、与PC通信过程和PC处理过程。 初始化过程 系统通过控制器中接口电路上的接口与PC外设接口连接，控制器中的主控电路 通过数字信号控制接口电路与PC进行通信，让PC完成设备识别与驱动过程。然后主控电
路输出数字的控制信号给控制器中的模/数转换电路，让其做好工作准备。
用户输入过程 用户使用可按键和/或滚轮输入的触笔的笔尖碰触触摸屏的触摸面板，以向系统 表示期望显示器件上的指针的移动到的位置。触摸面板将此位置以横、纵两路由模拟电压 量表示的触碰位置信号的形式输出到模/数转换电路。 用户也可以按下、抬起可按键和/或滚轮输入的触笔上的按键或滚动可按键和/ 或滚轮输入的触笔上的滚轮，以向系统表示自己希望PC实现类似于PC鼠标的按键和滚轮 功能。这些功能包括"按下左键"、"抬起左键"、"按下右键"、"抬起右键"、"上滚滚轮"、"下 滚滚轮"、"按下中键(按下滚轮)"、"中键抬起(滚轮抬起)"。这些操作产生数字的电压信 号，这些信号输入到无线编码发射电路中。
信号传递和处理过程 模/数转换电路接收主控电路输出的控制信号开始工作，如果触摸面板输出了 横、纵两路模拟电压量表示的触碰位置信号，则将其转换为横、纵两路数字电压量表示的位 置坐标值，输出到主控电路。 可按键和/或滚轮输入的触笔的无线编码发射电路对按下、抬起可按键和/或滚 轮输入的触笔上的按键或滚动可按键和/或滚轮输入的触笔上的滚轮产生数字的电压信 号进行编码并发射编码后的无线信号给控制器上的无线接收解码电路。控制器上的无线接 收解码电路接收可按键和/或滚轮输入的触笔上无线编码发射电路所发射的无线信号，对 其解码，还原成表示用户按下、抬起按键或滚动滚轮的数字电压信号，输出到主控电路。
主控处理过程 主控电路中的MCU依据时间先后顺序，将横、纵两路数字电压量表示的位置坐标 值或表示用户按下、抬起按键或滚动滚轮的数字电压信号分别计算、处现成为控制PC移动 显示器件上的指针的数字信号和控制PC完成按键和滚轮功能的数字信号，并发送给接口 电路。
与PC通信过程 接口电路接收主控电路输出的需要发送给PC的控制信号，依据接口类型进行编 码，并发送编码后的电信号给PC外设接口 。
PC处理过程 PC处理PC外设接口接收到的信号，依据信号所表示的指针移动位置移动显示器 件上显示的指针，并依据PC外设接口接收到的信号中表示的按下、抬起按键或滚动滚轮操 作，完成按键和滚轮操作对应的PC功能。 PC处理过程结束后，系统回到用户输入过程循环工作。
在下文中，将参照附图来详细描述本发明。
图1是本发明的示例性实施例的系统方框图。 参照图l，触摸屏系统100具有触摸屏110、可按键和/或滚轮输入的触笔120、控 制器130三部分。 —、触摸屏110，由触摸面板111和显示器件112组成。触摸面板111可以是四线 电阻式触摸面板，用于检测可按键和/或滚轮输入的触笔120的笔尖121触碰 的位置，输出 横、纵两路由模拟电压量表示的触碰位置信号到控制器130中模/数转换电路131 ;显示器 件112可以是PC本来的显示器或额外的显示屏。显示器件112作为PC200的显示设备，与 PC200的显示器接口 220连接，显示PC200输出的图像信号，图像信号包括指针113的位置。
二、可按键和/或滚轮输入的触笔120具有笔尖121、左键122、右键123、滚轮124、 无线编码发射电路125。 笔尖121碰触触摸屏110的触摸面板111以确定显示器件112上的指针113的移 动目的地的位置，碰触由触摸面板111感受。 左键122、右键123可以按下/抬起。滚轮124既可以按下/抬起，也可以向上/ 下滚动。左键122、右键123、滚轮124分别产生3路数字信号，信号分别表示左键、右键、中 键(滚轮)的按下/抬起，1电平为按下，0电平为抬起。另外滚轮124向上/下滚动时，分 别产生两路不同方波数字信号，方波数字信号每个周期表示向上/下滚动一个单位，方波 信号的有无表示是上滚还是下滚。 无线编码发射电路125采用无线编码发射芯片PT2262，从管脚DO到D4接收用户 按下、抬起按键或滚动滚轮的数字电压信号，其中DO接收左键按下/抬起信号，Dl接收滚 轮上滚信号，有方波为上滚，无方波不滚动，D2接收滚轮下滚信号，有方波为下滚，无方波不 滚动，D3接收中键(滚轮)按下/抬起信号，1电平为按下，O电平为抬起，D4接收右键按 下/抬起信号，1电平为按下，0电平为抬起。这5路数字电压信号被PT2262编码成1路串 行数字信号，串行数字信号中从高位到低位排列如下5位数字信号D4右键按下/抬起信 号、D3中键(滚轮)按下/抬起信号、D2滚轮下滚信号、Dl滚轮上滚信号、DO左键按下/ 抬起信号，串行数字信号无线传输给控制器130中无线接收解码电路132，无线信号频率是 315MHz，采用ASK调制方式。 三、控制器130，包含模/数转换电路131、无线接收解码电路132、主控电路133、 接口电路134。 模/数转换电路131，包含一个两路12位模/数转换芯片ADS7843，从CLK和DIN 端口接收主控电路输出的控制信号，从X+、 X-、 Y+、 Y-四个端口接收触摸面板111输出的横、纵两路模拟电压量表示的触碰位置信号，将其转换为横、纵两路数字电压量表示的位置 坐标值，编码成1路串行数字信号，输出给主控电路133，并从PENIRQ端口输出1路数字信 号表示是否发生碰触，输出给主控电路133。 无线接收解码电路132包含一个无线接收解码芯片PT2272，用于接收可按键和 /或滚轮输入的触笔120上无线编码发射电路125所发射的无线信号，无线信号频率是 315MHz，是采用ASK调制方式调制的。对无线信号解码成表示用户按下、抬起按键或滚动滚 轮的数字电压信号，从管脚D0到D4输出，其中D0输出左键按下/抬起信号，Dl输出滚轮 上滚信号，D2输出滚轮下滚信号，D3输出中键(滚轮)按下/抬起信号，D4输出右键按下 /抬起信号，这5路数字信号分别传输到主控电路133中89C52的输入端口 P10 P14。
主控电路133，包括一个MCU，型号89C52,作为主控部分，用于处理信号、控制整个 系统。主控电路的89C52从端口 P20、P21输出对模/数转换电路131的控制信号(时钟和 控制字)，从端口 P22接收模/数转换电路131返回的横、纵两路数字电压量表示的位置坐 标值(数字串行信号)，从P23接收模/数转换电路131返回的PENIRQ信号(数字信号)， 并从端口 P10 P14接收无线接收解码电路132输出的表示用户按下、抬起按键或滚动滚轮 的数字电压信号(共5个数字信号，P10接收左键按下/抬起信号，Pll接收右键按下/抬 起信号，P12接收中键(滚轮)按下/抬起信号，P13接收滚轮上滚信号，P14接收滚轮下滚 信号)。主控电路依据接口类型(如USB接口 )进行编码处理，主控电路的89C52从端口 P00 P07输出控制信号和数据流(共8位数字信号)到接口电路134。
接口电路134，包括一个USB接口芯片PDIUSB D12，用于与PC200外设接口 210 (对 应USB接口芯片PDIUSB D12，则为USB接口 )连接，实现与PC200的通信。接口电路134从 PDIUSB D12的端口 D0 D7接收主控电路输出的控制信号和数据流(共8位数字信号)，并 通过双向端口 XI和X2和PC接口 210进行数字通信，让PC200通过显示器接口 220传输图 像数据，移动显示器件112上显示的指针113，并实现PC上的按键和滚轮操作功能。
图2是本发明的示例性实施例的主控电路133的89C52的程序模块示意图。
如图2所示，89C52的程序模块包括碰触定位模块M100、USB编码模块M200、输出 模块M300。 —、碰触定位模块M100不断产生模/数转换电路控制信号，从端口 P20、 P21输出 给模/数转换电路，如果P23接口接收到的数字信号PENIRQ显示发生碰触，则从端口 P22 接收模/数转换电路输出的1路串行数字信号D0UT，从中读取出碰触位置的坐标值X、Y，经 过如下计算修正X' =kl*X+X0、Y' 二k2承Y+Y0(其中kl、k2、X0、Y0是用户给定参数，取 值范围以修正结果不超出显示范围为准)，最终得到移动指针的目的地坐标值X' 、Y'，输 送给USB编码模块M200。 二、USB编码模块M200—旦接收到碰触定位模块M100输出的移动指针的目的地坐 标值X' 、Y'，或接收到按键和/或滚轮操作信号时，就将其编码为USB协议要求的格式， 传递给输出模块。 三、输出模块M300将接口电路控制信号和移动指针或按键和/或滚轮操作共8位
数字信号通过端口 P00 P07输出给接口电路。 图3是本发明的示例性实施例的工作原理示意图。 如图3所示，工作原理包含6个过程初始化过程S100、用户输入过程S200、信号
7传递和处理过程S300、主控处理过程S400、与PC通信过程S500和PC处理过程S600。
—、初始化过程S100包含子过程物理连接S110、设备识别和驱动S120、模/数转 换控制SI30 物现连接S110 :触摸屏系统100通过控制器130中接口电路134上的接口与PC200 外设接口 210连接； 设备识别和驱动S120 :控制器130中的主控电路133通过数字信号控制接口电路 134与PC200进行通信，本例中采用USB协议，让PC200完成USB设备识别与USB设备驱动 的过程。 模/数转换控制S130 :控制器130中的主控电路133输出数字的控制信号，即模/
数转换芯片控制字给控制器130中的模/数转换电路131，让其做好工作准备。 二、用户输入过程S200包含两个相互独立的过程碰触定位S210、按键滚轮操作
S220。 碰触定位S210 :用户使用可按键和/或滚轮输入的触笔120的笔尖121碰触触摸 屏110的触摸面板111，以向触摸屏系统IOO表示期望显示器件112上的指针113的移动到 的位置。触摸面板111将此位置以横、纵两路由模拟电压量表示的触碰位置信号的形式输 出到模/数转换电路131。 按键滚轮操作S220 :用户按下、抬起可按键和/或滚轮输入的触笔120上的按键 122、 123或滚动124，以向触摸屏系统100表示自己希望PC200实现类似于PC鼠标的按键和 滚轮功能。这些功能包括"按下左键"、"抬起左键"、"按下右键"、"抬起右键"、"滚轮上滚"、 "滚轮下滚"、"按下中键(按下滚轮)"、"抬起中键(抬起滚轮)"。这些操作由按键122、123 和滚轮124产生数字的电压信号，这些信号输入到无线编码发射电路125中。
三、信号传递和处理过程S300包含两个独立的处理过程模/数转换S310和无线 收发S320。 模/数转换S310 :模/数转换电路131接收主控电路133输出的控制信号后开始
工作，如果触摸面板111输出了横、纵两路模拟电压量表示的触碰位置信号，ADS7843则将
其转换为横、纵两路12位数字电压量表示的位置坐标值，输出到主控电路133。 无线收发S320 :可按键和/或滚轮输入的触笔120的无线编码发射电路125对按
下、抬起可按键和/或滚轮输入的触笔120上的按键122、 123或滚动可按键和/或滚轮输
入的触笔120上的滚轮124产生数字的电压信号进行编码S321并发射S322编码后的无线
信号给控制器上的无线接收解码电路。控制器上的无线接收解码电路接收S323可按键和/
或滚轮输入的触笔上无线编码发射电路所发射的无线信号，对其解码S324，还原成表示用
户按下、抬起按键或滚动滚轮的数字电压信号，输出到主控电路。 四、主控处理过程S400全部在89C52的程序模块中完成 碰触定位模块M100从端口 P23接收模/数转换电路输出的l路串行数字信 号DOUT，从中读取出碰触位置的坐标值X、 Y，经过如下计算修正X' =kl*X+X0、Y'= k2*Y+Y0 (其中kl、k2、X0、Y0是用户给定参数，取值范围以修正结果不超出显示范围为准)， 最终得到移动指针的目的地坐标值X' 、Y'，输送给USB编码模块M200。
USB编码模块M200 —旦接收到碰触定位模块M100输出的移动指针的目的地坐标 值X' 、Y'，或接收到按键和/或滚轮操作信号时，就将其编码为USB协议要求的格式，传递给输出模块。 输出模块M300将接口电路控制信号和移动指针或按键和/或滚轮操作共8位数 字信号通过端口 P00 P07输出给接口电路。 五、与PC通信过程S500 :接口电路134受主控电路133输出的控制信号控制，接 收主控电路133输出的数据流，发送给PC外设接口 210 。 六、PC处理过程S600包含信号解译S610、移动指针S620和实现按键滚轮功能 S630 : 信号解译S610 :PC200处理PC外设接口 210接收到的USB信号，解码得到依据用
户期望的指针移动位置和按下、抬起按键或滚动滚轮操作的意图。 移动指针S620 :移动显示器件上显示的指针。 实现按键滚轮功能S630 :依据PC外设接口 210接收到的信号中表示的，完成按键 和滚轮操作对应的PC功能。 PC处理过程S600结束后，系统回到用户输入过程S200循环工作。
权利要求
带有可按键和/或滚轮输入的触笔的PC触摸屏系统，其特征在于，含有触摸屏、可按键和/或滚轮输入的触笔以及控制器，其中触摸屏，含有带指针显示的显示器件和触摸面板，所述显示器件的图像信号输入端与PC机上显示器接口的图像信号输出端相连，所述触摸面板是安装在该显示器件外层的透明板，用于险测所述触笔笔尖的碰触位置，输出表示笔尖碰触位置的纵、横两路模拟电压信号；所述触笔，含有所述笔尖、左键、右键和滚轮，无线编码发射电路，设有输入端D0，输入用户按下左键或抬起左键的信号，输入端D1～D3，分别输入滚轮上滚信号、滚轮下滚信号以及滚轮按下或抬起信号，输入端D4，输入右键抬起或按下信号，又设有一个无线输出端，并成一路输出编码后的下述信号左键按下/抬起信号、右键按下/抬起信号、滚轮按下/抬起信号、滚轮上滚信号以及滚轮下滚信号；控制器，设有模/数转换电路、无线接收解码电路、主控电路以及接口电路，在所述主控电路中设有碰触定位模块、USB编码模块以及输出模块，其中模/数转换电路设有接收所述触摸面板输出的纵、横两路表示笔尖碰触位置的模拟电压信号的输入端，接收所述碰触定位模块发出的时钟控制信号(CLK)和输入控制信号(DIN)的两个输入端，还设有发向所述碰触定位模块的位置坐标值串行信号的输出端DOUT以及碰触信号的输出端PENIRQ各一个；无线接收解码电路，接收所述无线编码发射电路所发射的无线信号，经解码后，还原成表示用户按下/抬起左键、按下/抬起右键、按下/抬起滚轮、滚轮上滚以及滚轮下滚的各个信号，输入到所述USB编码模块；碰触定位模块，在收到所述模/数转换电路输出的坐标位置值串行信号后，从中读取碰触位置的坐标值X、Y，经过修正后，最终得到所述指针的目的地坐标值，输出到所述USB编码模块；USB编码模块，接收到所述指针的目的地坐标值，或者接收到所述按键和/或滚轮的五种操作信号，就编码为USB协议要求的格式，输出到所述输出模块；输出模块，设有USB信号输入端，接收所述USB编码模块发出的USB协议要求的格式的信号，还设有发向所述输出模块的接口电路控制信号输出端，以及数据流输出端；接口电路，设有控制信号输入端，接收所述输出模块发出的接口电路控制信号，还设有数据流输入端，接收所述输出模块发出的移动指针或按键和/或滚轮操作信号，还设有输入、输出双向端，从所述PC接口接收数字通信信号、向所述PC接口发送数字通信信号。
全文摘要
带有可按键和/或滚轮输入的触笔的PC触摸屏系统，属于人机交互设备与系统技术领域。其特征在于包括触摸屏、可按键和/或滚轮输入的触笔、控制器。所述触笔上的按键和滚轮实现类似于PC鼠标的按键和滚轮功能。系统工作时，用户使用所述触笔的笔尖碰触触摸屏的触摸面板，以向系统表示期望显示器件上的指针的移动到的位置。同时用户也可以按下、抬起所述触笔上的按键或滚动所述触笔上的滚轮，以向系统表示自己希望PC实现类似于PC鼠标的按键或滚轮功能。系统最终控制PC移动显示器件上显示的指针，或完成按键和滚轮操作对应的PC功能。系统通过碰触操作与按键、滚轮操作的分离进行，实现对PC鼠标的模拟和替代，有广阔的应用前景。
文档编号G06F3/041GK101719035SQ20091024141
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者于欣馨, 伍冬, 康佳昊, 朱茂华 申请人:清华大学