红外触摸屏的控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种红外触摸屏的控制电路，其包括：控制器；多个发射板U1、U2、...和Un，每个发射板均包括：时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端D0～D5连接2个译码器，由2个译码器的多个输出端构成控制多对红外线发射管和红外接收管的控制矩阵；由控制器通过D_CLK和D_DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，并通过控制COUNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的正脉冲数量来选通控制矩阵中对应该正脉冲数量的一对红外线发射管和红外接收管。本发明电路结构简单，连接线数量较少，便于将串行控制电路布置在物理尺寸较窄的电路板上。
【专利说明】红外触摸屏的控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种红外触摸屏控制技术，尤其是涉及一种红外触摸屏的控制电路。【背景技术】
[0002]红外触摸技术是一种比较成熟的人机交互技术。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在显示屏幕四边均匀排布一对对的红外线发射管和红外接收管，在每对红外线发射管和红外接收管之间的红外线构成了一个红外线的光线网格，这个网络覆盖在触摸表面。任何不透光的物体接触到触摸屏表面就会阻挡到红外线，导致接收不到信号或信号变弱，通过对信号强弱及红外器件的位置计算，即可判定触摸的位置。
[0003]红外触摸屏的控制电路控制数字逻辑电路，依次选中每一个红外线发射管和红外接收管使其工作。为了选中不同的红外线发射管和红外接收管，需要给每个红外线发射管和每个红外接收管分配一个地址。分配地址的方式经历了以下几种变革:
[0004]I)绝对地址方式:每对红外线发射管和红外接收管都分配I个地址，比如一个82寸的红外触摸屏共有576对红外线发射管和红外接收管，就需要576个地址，这样需要10条地址线来控制576对红外线发射管和红外接收管。
[0005]2)串行地址方式:每个电路板内部使用绝对地址，电路板与电路板之间使用D触发器达到串行依次选通的目的。通常I块电路板上分布64对红外线发射管和红外接收管，就需要6条地址线开控制，再加上串行选通需要的2条线，共需要使用8条连接线。
[0006]综上，现有的红外触摸屏普遍存在如下:由于红外触摸屏需要数量较大的若干对红外线发射管和红外接收管，控制电路为了控制选通各对红外线发射管和红外接收管，需要使用较多数量的地址线来连接各对红外线发射管和红外接收管，从而导致控制电路在电路板上占有较大位置而导致导致电路板的宽度较大，限制了触摸屏的应用，比如要求触摸框比较窄的地方，就无法满足客户要求。
【发明内容】
[0007]本发明提出一种红外触摸屏的控制电路，以解决目前红外触摸屏需要较多连接线(或地址线)来控制数量众多的各对红外线发射管和红外接收管的技术问题。
[0008]本发明采用如下技术方案实现:一种红外触摸屏的控制电路，其包括:多个发射板Ul、U2、...和Un，每个发射板均包括:时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接C0UNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端DO?D5连接2个译码器的输入端，D触发器的输出端Q连接2个译码器的芯片使能端CE，且C0UNTER_CLK信号连接其中一个译码器上为高电平有效的片选控制端G1，由2个译码器的多个输出端构成控制矩阵，控制矩阵中的每个矩阵点对应控制一对红外线发射管和红外接收管；
[0009]其中，发射板Ul上的D触发器Dl的数据输入端D连接D_CLK信号线，发射板Ui上的D触发器Di的输出端Q连接发射板Ui+1上D触发器Di+1的数据输入端D，i为小于η的正整数；
[0010]D_CLK、D_DATA和C0UNTER_CLK这3条信号均连接控制器，由控制器通过D_CLK和D.DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，通过控制C0UNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的正脉冲数量来选通控制矩阵中对应该正脉冲数量的一对红外线发射管和红外接收管，并由C0UNTER_CLK信号控制其中一个译码器的片选控制端Gl来控制该对红外线发射管和红外接收管的工作。
[0011]其中，2个译码器均为3-8译码器，其中一个译码器的输入端连接在计数器的输出端DO~D2，另一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D3~D5，且2个3_8译码器的输出端构成8x8的控制矩阵。
[0012]其中，控制器为单片机或FPGA。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0014]1、本发明通过在每个发射板上设置一个D触发器，通过D_CLK和D_DATA两条信号线控制D触发器的输出端Q输出电平来实现发射板板的片选，从而不会因为发射板的数量增加而需要增加地址线的数量。
[0015]2、在每个发射板中，本发明利用计数器与2个3-8的译码器结合控制形成8x8矩阵的64对红外线发射管和红外接收管，控制器通过C0UNTER_CLK信号向计数器输出下降沿的方波的数量，相应在该发射板中选通对应的一对红外线发射管和红外接收管，具有控制简单且占用控制器控制端口较少的特点。
[0016]3、本发明可以实现包含电源在内总共5个连接线控制所有对的红外线发射管和红外接收管，从而可以减少了发射板与发射板之间连接线的数量，可以使整个控制电路设计在一个物理尺寸较小、较窄的电路板上，适应红外触摸屏需要使用窄电路板的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明红外触摸屏的控制电路的示意图。
[0018]图2是图1中发射板Ul的具体电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明提出一种红外触摸屏的控制电路，其包括:控制器(比如单片机、FPGA等，图1中未画出)；n(n为大于I的正整数)块连接在地址总线上的发射板U1、U2、...和Un ;地址总线包括分别连接控制器的D_CLK、D_DATA和C0UNTER_CLK这条信号线，以及电源线(图1中未画出)和地线(图1中未画出)，总共需要5条连接线就可以控制分布在各个发射板上的各对红外线发射管和红外接收管。
[0020]现对每个发射板的片选说明如下:
[0021]1、D触发器挂在地址总线上，通过0_0^和0_0々1々两条信号线来控制，每个发射板Ul~Un上分别设置I路D触发器Dl~Dn。D触发器Di的输出端Q分别作为每个发射板Ui的片选信号(D触发器Di的输出端Q分别分别连接到每个发射板Ui中两个3-8的译码器Eli和E2i的芯片使能端CE)，也同时做为下一个发射板Ui+1上D触发器Di+1的输入，其中i为大于I且小于η的正整数。工作方式如下:首先控制器向D_DATA信号线输出一个低电平，然后再向D_CLK信号线输出一个上升沿脉冲，这时发射板Ul中D触发器翻转使发射板Ul中D触发器Dl的输出Q = D_DATA =低电平；控制器再向D_DATA脚输出一个高电平完成发射板Ul的片选动作。这时由于发射板Ul中D触发器的输出Q = 0V，发射板Ul处于选中状态。发射板Ul被选中后，控制器可以通过COUNTER_CLK和CE两条信号线来控制发射板Ul。
[0022]2、当需要选择发射板U2时，由于刚才选择了发射板U1，发射板Ul上的D触发器Dl的输出是低电平。这时控制器只需要向D_CLK信号线输出一个上升沿脉冲，这时发射板U1、发射板U2上的D触发器的状态:发射板Ul上的D触发器的输出是高电平，发射板U2的D触发器的输出是低电平；当D_CLK信号线上出现一个上升沿时，发射板Ul和发射板U2上的两个D触发器同时翻转，发射板Ul上的D触发器的输出是高电平，发射板U2上的D触发器输出是低电平。这样就实现了发射板U2的片选，而同时发射板Ul不被选中。
[0023]3、按照上述工作方式，当控制器再向0_0^信号线输出I个上升沿后，可以实现发射板板U3的片选。依此类推,就可以实现所有发射板Ul~Un的片选。
[0024]综上，本发明只需通过D_CLK和D_DATA两条信号线就可以实现所有发射板U1、U2、...和Un的片选，而不会因为发射板总数的增加而需要额外增加地址线的条数。
[0025]各个发射板Ul~Un具有相同的电路结构。结合图2所示，以发射板Ul的具体电路进一步描述本发明的实现原理。
[0026]发射板Ul包括:D触发器Dl，其数据输入端D连接D_CLK信号线、时钟输入端CP连接D_CLK信号线、输出端Q连接发射板U2上D触发器D2的数据输入端D ；D触发器Dl的输出端Q连接计数器Cl的清零端RST、两个3-8的译码器Ell和E21的芯片使能端CE ；C0UNTER_CLK信号线连接计数器Cl的时钟输入端CLK和译码器E21的片选控制端Gl ;计数器Cl输出端分别是D0-D5，其中输出端D0、D1和D2作为3_8的译码器Ell的3个输入端，而输出端D3、D4和D5作为3-8的译码器E21的3个输入端。
[0027]计数器Cl的工作特点是:当清零端RST输入高电平时，计数器Cl不工作，所有输出端D0-D5均为低电平；当清零端RST输入低电平时，计数器Cl开始工作，每当C0UNTER_CLK输入I个下降沿时，计数器输出加I。计数器Cl的输出端D0、D1和D2连接到I个3_8译码器Ell ;计数器的输出端D3、D4和D5连接到另I个3_8的译码器E21 ;两个3_8的译码器Ell和E21分别输出8路信号，组成8x8的矩阵，从而控制8x8 = 64对红外线发射管和红外接收管。
[0028]而3-8的译码器Ell和E21均采用74HC238的译码芯片，它地第6脚为片选控制端G1，且高电平有效。因此，译码器E21的片选控制端Gl是高电平时则选中。
[0029]其中，C0UNTER_CLK信号线在初始时(平时不用时)的电平是0，所有发射板Ul、U2、...和Un均选中时，C0UNTER_CLK信号线的电平为O。
[0030]当发射板Ul的片选信号无效时，即D触发器Dl的输出端Q = I时，发射板Ul是不工作的；当发射板Ul的片选信号有效时，即D触发器Dl的输出端Q = O时，发射板Ul开始工作。通过C0UNTER_CLK信号线控制发射板Ul上中两个译码器Ell和E21的输出端形成的8x8控制矩阵(各个矩阵点对应为一对红外线发射管和红外接收管)的控制方式如下:
[0031]1、当需要选中发射板Ul上地址为I的第I个矩阵点时，做如下几步:a)由控制器使C0UNTER_CLK = I ；b)延时；c)C0UNTER_CLK = O ；d)延时，此时计数器Cl的输出DO~D5再通过2个译码器Ell和E21译码后，选中第I个矩阵点对应的第I对红外线发射管和红外接收管。以上4步相当于由控制器给COUNTER_CLK连接线输送I个正脉冲(比如方波信号)。当COUNTER_CLK = I时，由于COUNTER_CLK连接到译码器E21的片选控制端Gl，COUNTER_CLK = I以后可以选中译码器E21，使译码器E21工作，执行了这个动作以后，选择矩阵点对应的红外线发射管就开始工作(发光)了。当COUNTER_CLK = O时，由于COUNTER_CLK连接到译码器E21的片选控制端Gl，COUNTER_CLK = O以后可以不选中译码器E21，执行了这个动作以后，选择该矩阵点对应的红外线发射管就不工作(不发光)了。
[0032]2、当需要选中下一个矩阵点时，重复上述步骤，译码器Ell和E21可以选中下一个矩阵点对应的一对红外线发射管和红外接收管。当需要选择第m(m小于或等于63)号矩阵点对应的第m对红外线发射管和红外接收管时，需要通过C0UNTER_CLK连接线发出m个正脉冲，经过两个译码器Ell和E21进行地址译码后，即可选中第m号矩阵点对应的第m对红外线发射管和红外接收管。
[0033]综上，与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果:
[0034]1、本发明通过在每个发射板上设置一个D触发器，通过D_CLK和D_DATA两条信号线控制D触发器的输出端Q输出电平来实现发射板板的片选，从而不会因为发射板的数量增加而需要增加地址线的数量。
[0035]2、在每个发射板中，本发明利用计数器与2个3-8的译码器结合控制形成8x8矩阵的64对红外线发射管和红外接收管，控制器通过C0UNTER_CLK信号向计数器输出下降沿的方波的数量，相应在该发射板中选通对应的一对红外线发射管和红外接收管，具有控制简单且占用控制器控制端口较少的特点。
[0036]3、本发明可以实现包含电源在内总共5个连接线控制所有对的红外线发射管和红外接收管，从而可以减少了发射板与发射板之间连接线的数量，可以使整个控制电路设计在一个物理尺寸较小、较窄的电路板上，适应红外触摸屏需要使用窄电路板的场合。
[0037]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】
1.一种红外触摸屏的控制电路，其特征在于，该串行控制电路包括: 多个发射板U1、U2、...和Un，每个发射板均包括:时钟输入端CP连接D_CLK信号的D触发器；清零端RST连接D触发器的输出端Q、时钟输入端CLK连接COUNTER_CLK信号的计数器；计数器的输出端DO?D5连接2个译码器的输入端，D触发器的输出端Q连接2个译码器的芯片使能端CE，且COUNTER_CLK信号连接其中一个译码器上为高电平有效的片选控制端G1，由2个译码器的多个输出端构成控制矩阵，控制矩阵中的每个矩阵点对应控制一对红外线发射管和红外接收管； 其中，发射板Ul上的D触发器Dl的数据输入端D连接D_CLK信号线，发射板Ui上的D触发器Di的输出端Q连接发射板Ui+1上D触发器Di+1的数据输入端D，i为小于η的正整数； D_CLK、D_DATA和COUNTER_CLK这3条信号均连接控制器，由控制器通过D_CLK和D_DATA这两条信号控制某个D触发器的输出端Q输出电平来片选该D触发器所在的发射板，通过控制COUNTER_CLK信号向该发射板上的计数器输出的正脉冲数量来选通控制矩阵中对应该正脉冲数量的一对红外线发射管和红外接收管，并由COUNTER_CLK信号控制其中一个译码器的片选控制端Gl来控制该对红外线发射管和红外接收管的工作。
2.根据权利要求1所述红外触摸屏的控制电路，其特征在于，2个译码器均为3-8译码器，其中一个译码器的输入端连接在计数器的输出端DO?D2，另一个译码器的输入端连接在计数器的输出端D3?D5，且2个3-8译码器的输出端构成8x8的控制矩阵。
3.根据权利要求1所述红外触摸屏的控制电路，其特征在于，控制器为单片机或FPGA。
【文档编号】G06F3/042GK103809812SQ201210436543
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2012年11月5日
【发明者】许军 申请人:许军