基于多功能觸筆的PC觸摸屏系統(tǒng)

2.1 初始化過程

初始化過程包含子過程物理連接、設(shè)備識別和驅(qū)動。

物理連接：觸摸屏系統(tǒng)通過控制器中接口電路上的接口與電腦外設(shè)接口連接。

設(shè)備識別和驅(qū)動：控制器中的主控電路通過數(shù)字信號控制接口電路與電腦進(jìn)行通信,本系統(tǒng)采用USB協(xié)議，使電腦完成USB設(shè)備識別與USB設(shè)備驅(qū)動的過程。

2.2 用戶輸入過程

用戶輸入過程包含兩個相互獨立的過程:碰觸定位和按鍵滾輪操作。

(1)碰觸定位：用戶使用帶有按鍵和滾輪的觸筆的筆尖碰觸觸摸屏的觸摸面板，以向觸摸屏系統(tǒng)表示期望顯示器件上的指針移動到的位置。觸摸面板將此位置以橫、縱兩路由模擬電壓量表示的觸碰位置信號的形式輸出到A/D轉(zhuǎn)換電路。

(2)按鍵滾輪操作：用戶按下、抬起帶有按鍵和滾輪的觸筆上的按鍵或滾動滾輪，以向觸摸屏系統(tǒng)表示自己希望電腦實現(xiàn)類似于電腦鼠標(biāo)的按鍵和滾輪功能。這些操作產(chǎn)生數(shù)字的電壓信號,輸入到無線編碼發(fā)射電路中。

2.3 信號傳遞和處理過程

信號傳遞和處理過程包含兩個獨立的處理過程：A/D轉(zhuǎn)換和無線收發(fā)。

A/D轉(zhuǎn)換：A/D轉(zhuǎn)換電路接收主控電路輸出的控制信號后開始工作，如果觸摸面板輸出了橫、縱兩路模擬電壓量表示的觸碰位置信號，ADS7843則將其轉(zhuǎn)換為橫、縱兩路12位數(shù)字電壓量表示的位置坐標(biāo)值，輸出到主控電路[6]。

無線收發(fā)：觸筆的無線編碼發(fā)射電路對按下、抬起觸筆上的按鍵或滾動滾輪產(chǎn)生數(shù)字的電壓信號并進(jìn)行編碼，將編碼后的無線信號發(fā)射給控制器上的無線接收解碼電路?？刂破魃系臒o線接收解碼電路接收此無線信號，并對其解碼，還原成表示用戶按下、抬起按鍵或滾動滾輪的數(shù)字電壓信號，輸出到主控電路。

2.4 主控處理過程

主控處理過程全部在89C52的程序模塊中完成。圖3是主控電路89C52的程序模塊示意圖。89C52的程序模塊包括：碰觸定位模塊、USB編碼模塊和輸出模塊。

碰觸定位模塊以一定頻率輸出數(shù)字的控制信號，即A/D轉(zhuǎn)換芯片的時鐘和控制字，從端口P20、P21輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路。如果P24接口接收到的1位數(shù)字信號PENIRQ顯示發(fā)生碰觸[5]，則從端口P23接收A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的一路1位串行數(shù)字信號DOUT，從中讀取出碰觸位置的坐標(biāo)值X、Y，經(jīng)過如下計算修正：X′=k1×X+X0、Y′=k2×Y+Y0（其中k1、k2、X0、Y0是給定參數(shù)，可設(shè)計校準(zhǔn)功能以確定這些參數(shù)），最終得到移動指針的目的地坐標(biāo)值X′、Y′，輸送給USB編碼模塊。

USB編碼模塊一旦接收到碰觸定位模塊輸出的移動指針的目的地坐標(biāo)值X′、Y′，或接收到按鍵和/或滾輪操作信號時，則將其編碼為USB協(xié)議要求的格式，傳遞給輸出模塊。具體如何編碼，取決于USB報告中將觸摸屏系統(tǒng)描述為何種設(shè)備，設(shè)計者可以自行決定設(shè)備類型。

輸出模塊將移動指針、按鍵操作、滾輪操作信號和接口電路控制信號共8位數(shù)字信號通過端口P00~P07輸出給接口電路。

2.5 與電腦通信過程

如圖1所示，接口電路受主控電路輸出的控制信號控制，接收主控電路輸出的需要發(fā)送給電腦的數(shù)據(jù)流，發(fā)送給電腦外設(shè)接口。

2.6 電腦處理過程

如圖2所示,該過程包含信號解碼和兩個獨立過程(移動指針和/或?qū)崿F(xiàn)按鍵滾輪功能)：

電腦處理電腦外設(shè)接口接收到的USB信號，解碼得到依據(jù)用戶期望的指針移動位置和按下、抬起按鍵或滾動滾輪操作的意圖,根據(jù)此意圖，移動顯示器件上顯示的指針和/或完成按鍵和滾輪操作對應(yīng)的電腦功能(見圖1)。電腦處理過程結(jié)束后，系統(tǒng)回到用戶輸入過程循環(huán)工作。

本文介紹的系統(tǒng)經(jīng)過產(chǎn)品化設(shè)計后，生產(chǎn)出的產(chǎn)品與市場同類產(chǎn)品相比，具備相似的成本，但性能更優(yōu)，能夠?qū)崿F(xiàn)市場同類產(chǎn)品難以實現(xiàn)的功能；系統(tǒng)可以廣泛地應(yīng)用于電腦操作、文字錄入、圖文制作、游戲控制等方面，其即插即用無需驅(qū)動和鼠標(biāo)模擬的特點為用戶提供更多方便；支持帶有按鍵和滾輪的觸筆的電腦觸摸屏系統(tǒng)將改變設(shè)計師和用戶的觀念，成為電腦觸摸屏的革新者，將會推動觸摸屏更廣泛的應(yīng)用。