本文關鍵詞：基于HID類的紅外觸摸屏的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：如今,觸摸和多點觸摸技術已經(jīng)普遍應用于各類電子產(chǎn)品中,從小型的移動互聯(lián)網(wǎng)終端到展廳的大型顯示屏幕,越來越多的設備開始從硬件上滿足用戶期望的更加自然、直觀的人機交互要求。紅外式觸摸在中大型尺寸屏幕應用中有其獨特的優(yōu)勢,其安裝簡單,成本低廉,透光性好,且不易造成顯示圖像質量的下降。本文在研究各類常見觸摸技術實現(xiàn)原理和優(yōu)缺點的基礎上,設計并實現(xiàn)一種尤其適用于超大屏幕的基于USB HID類協(xié)議的紅外式觸摸屏。 為了支持多點觸摸識別,傳統(tǒng)的紅外式觸摸屏在屏幕的四周排列兩組紅外發(fā)射接收對管,有的甚至通過額外增加一層紅外發(fā)射接收對管以構成三個坐標軸,從而消除偽觸點,這些技術不僅造成紅外屏的結構更加復雜,更長的掃描時間,而且對于超大型屏幕來說,由于紅外發(fā)射管和紅外接收管相隔距離過大,會造成發(fā)射出的紅外光線嚴重衰減,影響相對紅外接收管的正常感應。由于用戶的操作高度受其身高水平的影響,一般高度在兩米左右,位于紅外光線傳播的有效距離范圍。因此,本系統(tǒng)只在屏幕的上下兩邊安裝一組紅外發(fā)射接收對管,并提出一種新的對應結構的多點觸摸定位算法,這樣便可以將其應用于超大尺寸顯示屏上。 常見的紅外式觸摸屏通常采用RS-232串口與主機進行通信,不僅需要外接額外的電源,還要開發(fā)相應的驅動程序。盡管也有采用USB供電并使用USB接口與主機通信的紅外觸摸屏,但仍需開發(fā)相應的USB設備驅動程序。本文中的紅外觸摸屏系統(tǒng)是基于USB HID協(xié)議開發(fā)的。自Windows98操作系統(tǒng)開始操作系統(tǒng)就自帶有HID類設備的驅動程序,當該類設備接入主機后,只需依據(jù)HID協(xié)議返回主機請求的描述符,使主機成功識別設備后,USB總線驅動程序就能自動加載系統(tǒng)中的驅動程序使其正常工作。基于HID類協(xié)議的觸摸設備可以真正實現(xiàn)即插即用功能,無需安裝任何的上位機程序。 高分辨率和抗光干擾能力是紅外觸摸屏設計與生產(chǎn)者不得不考慮的問題。傳統(tǒng)的紅外式觸摸屏的分辨率較低,主要通過簡單地增加紅外二極管的數(shù)量來提高系統(tǒng)的分辨率。在本系統(tǒng)中,將接收到的紅外光線強度進行量化分級,使得原本一個像素點,可以細分為更多的像素點,從而有效提高了系統(tǒng)的單位分辨率。 紅外式觸摸屏的紅外接收管很容易受到環(huán)境中紅外光源的影響,所以本系統(tǒng)結合環(huán)境中紅外光的特點,對提高系統(tǒng)的抗光干擾能力做了幾點改進：第一,由于環(huán)境中的紅外光比較穩(wěn)定,所以通過使紅外發(fā)射管發(fā)出高頻的紅外光,再通過RC高通濾波器就可以有效的過濾環(huán)境中低頻的穩(wěn)定的紅外光源；第二,由于環(huán)境中紅外光可能會在不同的時間,其強弱也不同,所以為了更好的進行A/D轉換,電路中添加了一個可選不同倍數(shù)的放大電路,以均勻地映射到ADC的輸入電壓值范圍；最后,考慮環(huán)境中的光源大多由上方照射下來,所以將系統(tǒng)的紅外接收管放置在屏幕的上邊,可以在一定程度上減少其對環(huán)境光的接收,提高系統(tǒng)的抗光干擾能力。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP334.3

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