基于ARM7和VC平臺的高分辨率紅外觸摸屏設計

　　為此，本文采用ARM7和VC提出了一種高分辨率的紅外觸摸屏的實現(xiàn)方案。該方法通過ARM7對接收管和發(fā)射管的控制，來實時采集與發(fā)射管一一對應的接收管的光通量，然后計算鼠標位置，最后通過VC編程來實現(xiàn)在Windows下的鼠標驅動。

　　1硬件平臺

　　1.1工作原理

　　紅外觸摸屏主要基于在屏幕四邊放置紅外發(fā)射管和紅外接收管。本系統(tǒng)中的微處理器控制驅動電路依次接通紅外發(fā)射管并檢查相應的紅外接收管，從而形成橫豎交叉的紅外線陣列，并得到定位的信息。本文通過ARM7對移位鎖存器的控制來對紅外發(fā)射管進行逐個掃描，同時，ARM7通過地址線和數(shù)據(jù)線來尋址每個相應的紅外接收管，從而得到相應的光通量值。其控制原理如圖1所示。

　　本系統(tǒng)中的移位鎖存器具有移位和存儲兩個時鐘。ARM7通過IO口控制移位鎖存器的這兩個時鐘以及數(shù)據(jù)輸入端。通過數(shù)據(jù)輸入端將一個脈沖寫入移位寄存器后，在移位時鐘的上升沿即可將寫入的數(shù)據(jù)移人寄存器，并在存儲時鐘的上升沿將數(shù)據(jù)置入鎖存器中。利用移位鎖存器的這一特點，可在移位時鐘的上升沿將脈沖移至發(fā)射管，并在存儲時鐘的上升沿點亮發(fā)射管。寫入的脈沖會隨移位時鐘上升沿的到來不斷的移位，直到從輸出端移出。將第一個移位鎖存器的輸出端與下一級的輸入端相連，可將寫入的脈沖移人下一級。因此，通過移位鎖存器的級聯(lián)可實現(xiàn)ARM7對更多的發(fā)射管的驅動。結合以上特點，即可將發(fā)射管逐個點亮。

　　在發(fā)射管被點亮的時刻，ARM7將通過地址線尋址與發(fā)射管位置上相對應的接收管，并將接收感應到的光通量通過放大器和AD轉換器放大并轉換成8位數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)線傳送給ARM7進行處理。通過這樣處理可使發(fā)射管與接收管一一對應，從而為確定觸摸位置奠定基礎。紅外觸摸屏的具體工作流程如圖2所示。

　　1.2高分辨率的實現(xiàn)

　　早期的紅外觸摸屏的分辨率直接由紅外對管數(shù)決定，對于接收管來說，只有接收到和沒有接收到信號兩種情況，觸摸分辨率就等于屏的物理分辨率。因此其觸摸屏的分辨率比較低。

　　但如果將接收的信號強度進行量化分級，那么，對于接收的信號，不僅要判斷是否被阻擋，還要判斷出被阻擋的程度，觸摸物的不同位置將決定是否有接收信號且接收信號的強度也有所不同，因此觸摸物的位置與接收的紅外信號強度有直接的對應關系，即使觸摸物移動非常小的距離也會導致信號強度發(fā)生改變，從而可以得到極高的分辨率。該情況下的觸摸屏分辨率主要由紅外對管數(shù)和模數(shù)轉換精度決定，其觸摸屏分辨率為紅外對管數(shù)與單對紅外管能實現(xiàn)的分辨率的乘積。觸摸屏坐標由紅外管的物理坐標和觸摸點在相應管中的坐標共同決定。基于以上原理，可以將每次采集到的紅外接收管的光通量進行256級量化，這樣，得到的最小分辨率就是接收管的寬度／256，從而大大提高了紅外觸摸屏的分辨率，該方法可以達到2046×768的精度。

　　1.3觸摸位置的計算

　　為了得到準確的觸摸位置，在計算觸摸位置時必須排除周圍環(huán)境光的干擾。為此，本文通過確定每對管子的域值來作為判斷是否有手指觸摸的依據(jù)。該域值的確定可通過對每對管子的“0”態(tài)和“1”態(tài)時的數(shù)據(jù)采樣來實現(xiàn)。 “0”態(tài)，即將所有的發(fā)射管進行一次清零，此時的發(fā)射管都為熄滅狀態(tài)，這樣，采樣得到的就是接收管接收到的周圍光的光通量；“1”態(tài)，即將所有的發(fā)射管逐個點亮，此時的發(fā)射管在某一時刻只有一只被點亮，采樣得到的是接收管接收對應發(fā)射管及周圍光的光通量。