专利名称：一种触控检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于触摸控制领域，尤其涉及一种触控检测系统。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，为了能够提升对于各种带有显示屏的电子设备的操作便捷性和增强用户体验，摆脱传统的物理按键控制，现有技术提供了一种红外触摸技术，其通过在触摸面板的四周按照安装红外发射管和红外接收管，红外发射管与红外接收管是按照一一对应的映射关系组成相互垂直的红外发射与接收阵列，并通过检测红外发射管与红外接收管之间的红外光束是否被阻断以判断是否发生触摸动作。然而，虽然上述现有技术能够识别触摸动作，但随着显示屏尺寸的增大，触摸面板的尺寸也要相应增大，且需要相应地增加红外发射管和红外接收管，这样就会造成生产成 本的增加。同时，随着触摸面板尺寸的增大，控制系统扫描红外发射管和红外接收管的时间会越来越长，这样又会使控制系统对触摸动作的识别时间加长，导致响应速度变慢。此外，控制系统在扫描红外发射管和红外接收管的过程中，如果触摸动作中发生多点触摸，会无法准确识别触摸动作所发生的准确坐标位置，从而导致无法为用户提供多点触摸功能。因此，上述现有技术存在无法为用户提供多点触摸功能、响应速度慢且成本高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种触控检测系统，旨在解决现有技术所存在的无法为用户提供多点触摸功能、响应速度慢且成本高的问题。本发明是这样实现的，一种触控检测系统，与主控电脑相连接，所述主控电脑与带有显示屏的电子设备进行数据通信并对所述电子设备进行控制，所述触控检测系统包括触控笔，包括第一光电编码器和第二光电编码器，用于根据用户在所述电子设备的显示屏上所执行的点击操作对外发送射频数据，并由所述第一光电编码器和所述第二光电编码器在用户执行位移操作时生成相应的脉冲数据，且根据所述脉冲数据对外发送相应的方向信息、速度信息及距离信息；触控检测框，与所述电子设备的显示屏的边框的尺寸和形状相同，并设置贴合于所述显示屏的边框，且通过通信接口模块与所述主控电脑相连接，包括三个射频接收模块、一个无线接收模块及中央处理模块，所述触控检测框通过所述三个射频接收模块接收所述射频数据，通过所述无线接收模块对所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行接收，由所述中央处理模块根据射频数据进行运算后生成并存储所述触控笔的位置数据，当所述触控笔继续在显示屏上发生位移操作时对所述位置数据、所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行处理后生成所述触控笔移动后的移动位置数据，且将所述移动位置数据输出至所述主控电脑。在本发明中，通过采用包括所述触控笔和所述触控检测框的所述触控检测系统，在所述触控笔中由两个光电编码器根据用户所执行的位移操作输出相应的脉冲数据，然后根据所述脉冲数据生成方向信息、速度信息和距离信息，随后由所述触控检测框对所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行接收和处理后向所述主控电脑发送相应的位置数据，进而达到快速识别用户的触控操作，并在用户通过多个触控笔实现多点触控操作时也能准确定位和识别位移操作，且在不需要随着显示屏尺寸的增大而增加任何电路功能模块，成本大大降低，从而解决了现有技术所存在的无法为用户提供多点触摸功能、响应速度慢且成本高的问题。
图I是本发明实施例所提供的触控检测系统的结构 示意图；图2是本发明实施例所提供的触控检测系统的触控笔的结构示意图；图3是本发明实施例所提供的触控检测系统的触控检测框的结构示意图；图4是本发明实施例所提供的触控检测系统中的三角定位算法示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明实施例中，通过采用包括触控笔和触控检测框的触控检测系统，在触控笔中由两个光电编码器根据用户所执行的位移操作输出相应的脉冲数据，然后根据脉冲数据生成方向信息、速度信息和距离信息，随后由触控检测框对方向信息、速度信息及距离信息进行接收和处理后向主控电脑发送相应的位置数据，进而达到快速识别用户的触控操作，并在用户通过多个触控笔实现多点触控操作时也能准确定位和识别位移操作，且在不需要随着显示屏尺寸的增大而增加任何电路功能模块，成本大大降低。图I示出了本发明实施例所提供的触控检测系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下触控检测系统与主控电脑200相连接，主控电脑200与带有显示屏的电子设备300进行数据通信并对电子设备300进行控制，触控检测系统包括触控笔110，包括第一光电编码器和第二光电编码器，用于根据用户在电子设备300的显示屏上所执行的点击操作对外发送射频数据，并由第一光电编码器和第二光电编码器在用户执行位移操作时生成相应的脉冲数据，且根据该脉冲数据对外发送相应的方向信息、速度信息及距离信息；触控检测框120，与电子设备300的显示屏301的边框的尺寸和形状相同，并设置贴合于显示屏301的边框，且通过通信接口模块与主控电脑200相连接，包括三个射频接收模块、一个无线接收模块及中央处理模块，触控检测框120通过三个射频接收模块接收触控笔110发送的射频数据，及通过无线接收模块对触控笔110发送的方向信息、速度信息及距离信息进行接收，由中央处理模块根据射频数据进行运算后生成并存储触控笔110的初始位置数据，当触控笔110继续在显示屏301上发生位移操作时对所述初始位置数据、所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行处理后生成所述触控笔移动后的移动位置数据，且将所述移动位置数据输出至主控电脑200。
在本发明实施例中，触控检测框120为矩形形状，其相邻且互相垂直的两边分别对应二维坐标系的横轴(X轴)和纵轴(Y轴)，其中，第一边I对应Y轴，第二边2对应X轴。图2示出了本发明实施例所提供的触控检测系统的触控笔的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下触控笔110包括滚球111、第一光电编码器112、第二光电编码器113、微处理器114、射频发射模块115及无线发射模块116。 滚球111位于触控笔110的笔尖，其随着用户使用触控笔110于电子设备300的显示屏上执行位移操作时进行相应的转动。第一光电编码器112的滑柱触头和第二光电编码器113的滑柱触头分别紧贴于滚球111的相邻两侧，第一光电编码器112用于在滚球111沿X轴方向转动时生成相应的脉冲数据，第二光电编码器113用于在滚球111沿Y轴方向转动时生成相应的脉冲数据。微处理器114的输入端同时与第一光电编码器112的输出端和第二光电编码器113的输出端相连接,微处理器114用于对第一光电编码器112和第二光电编码器113所输出的脉冲数据进行处理并输出方向信息、速度信息及距离信息，并在滚球111不发生转动时输出射频数据。射频发射模块115的输入端接微处理器114的第一输出端，射频发射模块115用于对微处理器114所输出的射频数据进行发送。射频发射模块115是基于Zigbee技术实现射频数据发送的。无线发射模块116的输入端接微处理器114的第二输出端，无线发射模块116用于将微处理器114输出的方向信息、速度信息及距离信息以无线传输方式进行发送。无线发射模块116是基于WIFI无线通信协议实现信息发送的，采用WIFI无线通信协议能够快速发送数据量较大的信息，提高信息发送速率。在本发明实施例中，当用户使用触控笔110在电子设备300的显示屏执行水平或垂直位移操作(即沿X轴正负方向或Y轴正负方向)时，第一光电编码器112或第二光电编码器113根据滚球111的滚动生成相应的脉冲数据，脉冲数据的频率和数量分别与滚球111的滚动速度和触控笔110的移动距离相关，滚球111的滚动速度越大，脉冲数据的频率越高，触控笔110的移动距离越大，脉冲数据中所包含的脉冲数量也越多，然后由微处理器114根据脉冲数据生成相应的速度信息和距离信息；此外，当触控笔110偏离X轴正负方向或Y轴正负方向移动时,第一光电编码器112和第二光电编码器113根据滚球111的滚动同时生成脉冲数据，则微处理器114会根据第一光电编码器112和第二光电编码器113两者输出的脉冲数据生成方向信息、速度信息及距离信息。图3示出了本发明实施例所提供的触控检测系统的触控检测框的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下触控检测框120中的三个射频接收模块分别为第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123，第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123分别设置于触控检测框120的任意三个顶角，第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123用于同时接收触控笔110所发送出来的射频数据，并分别根据该射频数据生成各自与触控笔110之间的距离数据。其中第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123是基于Zigbee技术实现射频数据接收的。无线接收模块124设置于触控检测框120的内部，用于接收触控笔110发送出来的方向信息、速度信息和距离信息。无线接收模块124是基于WIFI无线通信协议实现信息接收的，采用WIFI无线通信协议能够快速接收数据量较大的信息，提高信息接收速率。中央处理模块125内置于触控检测框120中，中央处理模块125的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别接第一射频接收模块121的输出端、第二射频接收模块122的输出端、第三射频接收模块123的输出端及无线接收模块124的输出端，中央处理模块125用于根据三角定位算法对第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123各自所生成的距离数据进行运算以获得触控笔110首次在电子设备的显示屏上发生点击的初始位置数据并对其进行存储，且在触控笔110继续在显示屏上发生位移操作时根据初始位置数据以及无线接收模块124所接收到的方向信息、速度信息及距离信息获取触控笔110移动后的移动位置数据。在本发明实施例中，初始位置数据和移动位置数据都是触控笔110的滚球111于 显示屏的二维平面坐标系中的坐标值。当触控笔110在显示屏上发生点击操作时，中央处理模块125都会将触控笔110的初始位置数据进行存储，如果触控笔110在发生点击操作后继续在显示屏上进行位移操作，则中央处理模块125会结合该初始位置数据以及方向信息、速度信息和距离信息获取触控笔110移动后的移动位置数据；如果触控笔110在发生点击操作后不继续进行位移操作，则中央处理模块125会清除原先存储的初始位置数据，并等待触控笔110下次点击操作的发生。触控检测框120中还包括与中央处理模块125连接，用于向主控电脑200传输初始位置数据和移动位置数据的通信接口模块126 ;通信接口模块126能够提供基于RS485、RS232、SPI (Serial Peripheral Interface,串行外设接口)及USB等通信接口协议的数据传输接口，从而使触控检测框120除了能够与主控电脑200进行数据通信，还能与其他主控设备实现数据交互，从而使触控检测框120能够支持多种格式的数据通信，提升其与多种设备的兼容性。以下结合图4对中央处理模块125中所执行的三角定位算法进行详细描述设定第一射频接收模块121与第二射频接收模块122之间的距离为D1，第二射频接收模块122与第三射频接收模块123之间的距离为D2，用户使用触控笔110于电子设备300的显示屏上执行首次点击操作时滚球111与第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123之间的距离分别为Rl、R2及R3，触控笔110中的滚球111在二维坐标系中的坐标为P(x，y)，那么滚球111的坐标算法如下X= (D2 X D2+R2 X R2-R3 X R3) /2 X D2 (I)y= (D1 XD1+R2 X R2-R1 X Rl) /2 XDl (2)由于Dl、D2均为已知数据，Rl、R2及R3均是由第一射频接收模块121、第二射频接收模块122及第三射频接收模块123基于常规的Zigbee射频数据处理方法分别对触控笔110发出的射频数据进行处理后所获得的，所以，由上述关系式(I)和(2)即可计算出滚球111在二维坐标系中的坐标为P (X，y)。例如，当Dl=30，D2=40, Rl=IO, R2=5 及 R3=15 时，滚球 111 在 X 轴上的坐标值为X= (40 X 40+5 X 5-15 X 15)/2 X 40=17. 5，滚球111在Y轴上的坐标值为y= (30X30+2X2-10X 10)/2X30=13. 4，所以滚球 111 的坐标为 P(17. 5，13. 4)。因此，通过上述三角定位算法能够对触控笔110在显示屏上的位置进行准确定位，提高了触控检测系统100的触控检测精度。本发明实施例所提供的触控检测系统主要应用于带有显示屏而不具备数据处理功能的电子设备(如电视机)。此外，该触控检测系统也可以应用于具备数据处理功能而无法实现触控操作的电子设备(如台式电脑)。在本发明实施例中，通过采用包括触控笔和触控检测框的触控检测系统，在触控笔中由两个光电编码器根据用户所执行的位移操作输出相应的脉冲数据，然后根据脉冲数据生成方向信息、速度信息和距离信息，随后由触控检测框对方向信息、速度信息及距离信息进行接收和处理后向主控电脑发送相应的位置数据，进而达到快速识别用户的触控操作，并在用户通过多个触控笔实现多点触控操作时也能准确定位和识别位移操作，且在不需要随着显示屏尺寸的增大而增加任何电路功能模块，成本大大降低，从而解决了现有技术所存在的无法为用户提供多点触摸功能、响应速度慢且成本高的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种触控检测系统，与主控电脑相连接，所述主控电脑与带有显示屏的电子设备进行数据通信并对所述电子设备进行控制，其特征在于，所述触控检测系统包括 触控笔，包括第一光电编码器和第二光电编码器，用于根据用户在所述电子设备的显示屏上所执行的点击操作对外发送射频数据，并由所述第一光电编码器和所述第二光电编码器在用户执行位移操作时生成相应的脉冲数据，且根据所述脉冲数据对外发送相应的方向信息、速度信息及距离信息； 触控检测框，与所述电子设备的显示屏的边框的尺寸和形状相同，并设置贴合于所述显示屏的边框，且通过通信接口模块与所述主控电脑相连接，包括三个射频接收模块、一个无线接收模块及中央处理模块，所述触控检测框通过所述三个射频接收模块接收所述射频数据，通过所述无线接收模块对所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行接收，由所述中央处理模块根据射频数据进行运算后生成并存储所述触控笔的位置数据，当所述触控笔继续在显示屏上发生位移操作时对所述位置数据、所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息进行处理后生成所述触控笔移动后的移动位置数据，且将所述移动位置数据输出至所述主控电脑。
2.如权利要求I所述的触控检测系统，其特征在于，所述触控笔包括滚球、第一光电编码器、第二光电编码器、微处理器、射频发射模块及无线发射模块； 所述滚球位于所述触控笔的笔尖，所述滚球随着用户使用所述触控笔于所述电子设备的显示屏上执行位移操作时进行相应的转动； 所述第一光电编码器的滑柱触头和所述第二光电编码器的滑柱触头分别紧贴于所述滚球的相邻两侧，所述第一光电编码器用于在所述滚球沿X轴方向转动时生成相应的脉冲数据，所述第二光电编码器用于在所述滚球沿Y轴方向转动时生成相应的脉冲数据； 所述微处理器的输入端同时与所述第一光电编码器的输出端和所述第二光电编码器的输出端相连接，所述微处理器用于对所述第一光电编码器和所述第二光电编码器所输出的脉冲数据进行处理并输出方向信息、速度信息及距离信息，并在所述滚球不发生转动时输出射频数据； 所述射频发射模块的输入端接所述微处理器的第一输出端，所述射频发射模块用于对所述射频数据进行发送； 所述无线发射模块的输入端接所述微处理器的第二输出端，所述无线发射模块用于将所述微处理器输出的方向信息、速度信息及距离信息以无线传输方式进行发送。
3.如权利要求2所述的触控检测系统，其特征在于，所述射频发射模块是基于Zigbee技术实现射频数据发送的；所述无线发射模块是基于WIFI无线通信协议实现信息发送的。
4.如权利要求I所述的触控检测系统，其特征在于，所述三个射频接收模块分别为第一射频接收模块、第二射频接收模块及第三射频接收模块，所述第一射频接收模块、所述第二射频接收模块及所述第三射频接收模块分别设置于所述触控检测框的任意三个顶角，所述第一射频接收模块、所述第二射频接收模块及所述第三射频接收模块用于同时接收所述射频数据，并分别根据所述射频数据生成各自与所述触控笔之间的距离数据； 所述无线接收模块设置于所述触控检测框的内部，用于接收所述触控笔发送出来的方向信息、速度信息和距离信息。
5.如权利要求4所述的触控检测系统，其特征在于，所述第一射频接收模块、所述第二射频接收模块及所述第三射频接收模块是基于Zigbee技术实现射频数据接收的；所述无线接收模块是基于WIFI无线通信协议实现信息接收的。
6.如权利要求4所述的触控检测系统，其特征在于，所述中央处理模块内置于所述触控检测框中，所述中央处理模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别接所述第一射频接收模块的输出端、所述第二射频接收模块的输出端、所述第三射频接收模块的输出端及所述无线接收模块的输出端，所述中央处理模块用于根据三角定位算法对所述第一射频接收模块、所述第二射频接收模块及所述第三射频接收模块各自所生成的距离数据进行运算以获得所述触控笔首次在电子设备的显示屏上发生点击的初始位置数据并对其进行存储，且在所述触控笔继续在显示屏上发生位移操作时根据所述初始位置数据以及所述方向信息、所述速度信息及所述距离信息获取所述触控笔移动后的移动位置数据。
全文摘要
本发明适用于触摸控制领域，提供了一种触控检测系统。在本发明中，通过采用包括触控笔和触控检测框的触控检测系统，在触控笔中由两个光电编码器根据用户所执行的位移操作输出相应的脉冲数据，然后根据脉冲数据生成方向信息、速度信息和距离信息，随后由触控检测框对方向信息、速度信息及距离信息进行接收和处理后向主控电脑发送相应的位置数据，进而达到快速识别用户的触控操作，并在用户通过多个触控笔实现多点触控操作时也能准确定位和识别位移操作，且在不需要随着显示屏尺寸的增大而增加任何电路功能模块，成本大大降低，从而解决了现有技术所存在的无法为用户提供多点触摸功能、响应速度慢且成本高的问题。
文档编号G06F3/033GK102799312SQ201210259678
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年6月27日
发明者王维, 姜新华 申请人:创维光电科技(深圳)有限公司