一种提高红外触摸屏抗强光干扰的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种红外触摸屏，具体涉及一种提高红外触摸屏在强光照射情况下， 抗强光干扰的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 红外触摸屏因其稳定性，成为了在各种恶劣环境应用场合的首选触摸方案，但在 有太阳光直射情况下，因红外接收三极管强光饱和会导致红外触摸屏触摸识别失灵。
[0003] 现有抗强光红外触摸屏通常采取两种方案：其一，采用红外接收三极管(简称PT) 后移的减少阳光照射概率方法(如附图1所示)，该方法有相当的局限性，如阳光直射干扰 的可能性，抗光效果很差；其二，采用红外发射二极管（简称LED)和红外接收三极管(简称 PT)交错布局排布方式通过识别阳光照射方向，进行发射管和接收管对边轮换的来躲避阳 光，该方法局限在于若阳光快速掠过两条相对接收边及两条以上接收边或阳光在强反射或 散射的情况下，两条相对接收边及两条以上接收边受到照射时，触摸屏同样失灵(如附图2 所示)。
[0004] 通常红外触摸屏主要通过PT接收对面的LED的光信号工作。若有触摸物体遮挡 光信号，则PT接收不到光信号。而在太阳光的能量分布中，红外波段约占48. 3%，所以在太 阳光强度入射到PT表面，并达到一定值时，即使没有接收LED发出的红外光，PT也能产生 很大的光电流，PT将达到饱和，此时无论是否有触摸物体，采样端总是得到高电平信号，通 常三极管采样电路(如附图3所示)。经过试验验证，在阳光光照度在10000LUX，光线在小于 30°情况下，PT将饱和。
[0005] 为使PT避免饱和，采用图1所示PT后移的减少阳光照射概率方法，阳光与屏小于 一定角度入射，PT还是会饱和。如图2所示，采用LED和PT交错布局排布方法，通过对采 样值进行分析判断强光入射方位，再进行发射管和接收管对边的轮换来躲避阳光，但该方 法不能判断阳光快速掠过两条相对的接收边或阳光在强反射或散射的情况下，两条相对的 接收边受到照射时的情况，而且，由于环境光强变化是随机的，触摸屏的每个LED和PT的参 数特性都是有差异性的，很容易强光判断出现错误。
[0006] 传统强光检测方式是通过复杂的算法(统计平均，差分，均方差等方式）对数据进 行分析判断，但由于经过放大过的采样信号幅值接近AD转换最大值(原始采样信号需经过 千级以上倍数放大以后才能使用)，而发射管和接收管的自身及安装非一致性直接导致复 杂的算法判断强光的准确性。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种提高红外触摸屏抗强光干扰的装 置及方法，采用与传统强光检测不同的技术，采集每组8颗ro的3颗信号作为检测强光位 置及强度的采样信号，不对强光采样信号进行放大，而是直接送到主控芯片单独的AD转换 端口，通过AD端采样数据能很明显发现是否是强光照射，甚至可以细分出强光对接收管的 影响程度。涉及的装置包括采用双冗余交错间隔排布方式安装在显示屏周围的发射管和接 收管及控制电路，本装置及方法可使红外触摸屏在阳光光照度小于70000LUX下任意角度 入射，红外触摸屏仍可正常工作，可使红外触摸屏在多数大气环境下使用。
[0008] 本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的： 一种提高红外触摸屏抗强光干扰的装置及方法，采用发射管和接收管双冗余交错间隔 排布方式来提高红外触摸屏抗强光干扰，其中所述的发射管为红外发光二极管，所述的接 收管为红外光电二极管，电路上增加强光检测模块，进行单独采样，采集每组8颗ro的3 颗信号作为检测强光位置及强度的采样信号，不对强光采样信号进行放大，而是直接送到 主控芯片单独的AD转换端口，通过AD端采样数据能很明显发现是否是强光照射，甚至可以 细分出强光对接收管的影响程度。
[0009] 具体地，所述的红外发射管二极管(简称LED)和红外接收二级管(简称PD)交错布 局排布，为降低强光照射，LED放在前排，ro放在后排，此排布方式好处是，每颗ro前有2颗 LED，它们遮挡住左右两侧照射来的强光，ro相对后移了红外对管高的距离，可非常有效的 降低F1D被强光照射的概率。
[0010] 具体的，所述的采样电路中的强光检测装置通过模拟开74HC4051将红外接收二 极管每8个为一组分时采样3颗组成采样电路送给型号为STM32103的主控芯片AD采样端 □。
[0011] 本发明中采用带强光检测电路模块的双冗余抗强光红外触摸屏电路，采用两套 A，B两套工作电路，每套工作电路红外接收二级管电路和红外发射二极管管电路阵列、LED 驱动电路、采样控制电路、放大电路，每套电路对采样红外光电二极管状态单独进行检测。 两套电路及强光检测电路均由型号为STM32103的主控芯片控制。A套电路，LED分布在上 边和右边，ro分别在下边和左边；B套，LED分布在下边和左边，ro分别在上边和右边。
[0012] 本发明提供的方法包括以下流程： 1、强光检测流程：红外触摸屏正常工作状态时，将调用强光检测程序模块。设当前为A 套电路进行工作，对A套所有接收灯进行扫描，判断是否已经扫描完所有A套的接收灯，完 成后对A套扫描数据进行分析，判断A套接收灯位置是否有强光照射，若无强光照射，根据 A套采样数据计算得到坐标数据，若有强光照射，主控单元关闭对A套电路的控制，并开启B 套控制，重新对B套所有接收灯进行扫描，判断是否已经扫描完所有B套的接收灯，完成后 对B套扫描数据处理，根据B套采样数据计算得到坐标数据。当前为B套电路时的工作流 程同理。
[0013] 2、强光检测流程中所涉及到的强光判断流程为：扫描完成后，对每个强光采样AD 值进行判断，当该值大于设定的强光判断阈值时，变量LA+1，否则，变量LA不变，进行下一 个数据，当LA大于9时(认为干扰接收灯数为超过9颗时，触摸屏受到强光较大影响，需要 进行A，B套互换)，强光判断程序直接退出，否则判断是否所以强光采样AD值都完成，所以 采样AD值都完成了，退出程序。后面的程序将根据LA的数值判断是否进行强光切换。
[0014] 3、强光检测流程中所涉及到的切换流程为：首先判断强光影响灯数LA是否大于 9,如果是假，直接退出强光切换程序，如果是真，判断当前工作状态Sa，当Sa大于0时，红 外触摸屏电路工作在B套，此时将控制B套电路的IO拉到高阻态，然后开启A套电路的IO 口，并且将Sa置0 ;当Sa小于0时，红外触摸屏电路工作在A套，此时将控制A套电路的IO 拉到高阻态，然后开启B套电路的IO 口，并且将Sa置1。
[0015] 采用本发明的抗强光技术方案可有效降低强阳光对红外触摸屏的影响，通过理论 及试验验证方式，有如下优点 ： (1)通过将红外接收器件PT换成PD，采用四条边冗余交错布局方式，软件上采用A、 B套强光判断，及相互切换功能，在阳光光照度接近100000LUX下任意角度入射红外触摸屏 仍可正常工作。在试验条件下采用2块反射镜（95%的反射率)，调整反射镜使红外触摸屏3 条边都被阳光正入射，阳光光照度接近70000LUX发现红外触摸屏失灵。通过一系列的试验 发现，在通常的地面情况下空气散射或常规物体反射，均很难超过70000LUX，红外触摸屏仍 可正常工作。当存在高反射率（90%及以上反射率）的镜面反射，且同时阳光直射以及反射 光反射覆盖到红外触摸屏的3条边条件时，红外触摸才被阳光干扰失灵。但在红外触摸屏 通常使用条件下，此状况出现的概率极低。
[0016] (2)采用在采样电路中加入强光检测模块对原始信号进行单独采样，仅仅是采集 每8颗ro的3颗信号，原始信号没有经过放大，强光条件下的原始信号值相比正常情况下 幅值变化非常显著。准确率高，准确率几乎达到100%。
[0017] (3)本发明中所提供的强光检测方法及与之配套的强光判断方法、切换方法与传 统强光检测方法相比，算法简单，准确率高。
【附图说明】
[0018] 图1为红外接收三级管后