電源電路：
        電源在整個(gè)系統(tǒng)中也起著很重要的作用，將很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)是否能夠正常的工作。本文中的電源電路中主要由5V和3.3V電源模塊構(gòu)成。
        5V電壓是通過(guò)外部的電源來(lái)提供，它一部分主要提供給紅外發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)芯片74HC595,并驅(qū)動(dòng)所有的紅外發(fā)射管。還需提供給紅外接收電路的驅(qū)動(dòng)芯片ADS7830。另一部分則被轉(zhuǎn)換為3. 3V提供給微處理器芯片LPC2132，串口通信接口芯片Max3490。由于每支紅外發(fā)射管的電流在10-100mA間變化，所以外部的電源模塊必須滿足輸出電流為2A。在5V轉(zhuǎn)換為3.3V電路中是通過(guò)SPX1117M3和濾波電路輸出得到的。其中，SPX 1117M3是Sipex公司生產(chǎn)的,輸出電流可達(dá)800mA,輸出電壓的精度在士 1%以內(nèi)，還具有電流限制和熱保護(hù)功能。SPX1117系列的芯片有很低的靜態(tài)電流，在滿負(fù)載時(shí)其低壓差僅為1.1V,當(dāng)輸出電流減少時(shí)，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率。轉(zhuǎn)換電路如下圖： 

 

       在其輸入端和輸出端使用一個(gè)0.1 uF及470uF的鈕電容來(lái)改善SPX1117的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
       高分辨率的實(shí)現(xiàn)：
        觸換屏的分辨率是通過(guò)在屏上x方向所能探測(cè)的點(diǎn)數(shù)與Y方向上所能探測(cè)的點(diǎn)數(shù)的乘積來(lái)表示的。早期紅外觸摸屏是根據(jù)接收管有無(wú)接收到光信號(hào)來(lái)判斷是否被觸換的，其分辨率則由紅外管的對(duì)數(shù)決定，因此它的分辨率就等十屏的物理分辨率，即當(dāng)紅外觸摸屏的X方向上有120對(duì)紅外管，Y方向上有45對(duì)紅外管時(shí)，它的分辨率為120X45。這樣觸換屏的分辨率比較低。
        但實(shí)際上當(dāng)物體觸換后，不同的觸摸位置不僅會(huì)影響到紅外接收管是否能接收到信號(hào)，會(huì)影響到其接收信號(hào)的強(qiáng)度有所不同。即觸摸物的位置與接收的紅外光信號(hào)強(qiáng)度有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。岡此如果將接收的紅外光信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行量化分級(jí)處理，對(duì)十接收管不僅要判斷是否收到信號(hào)，還要判斷出接收到的信號(hào)的具_(dá)體強(qiáng)度，這樣即使觸摸物移動(dòng)非常小的距離，由十收到的信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生了改變，也可探測(cè)到觸摸位置，從而可以得到極高的分辨率。此時(shí)的觸摸屏分辨率主要由紅外管對(duì)數(shù)和每對(duì)紅外管的光強(qiáng)量化級(jí)數(shù)決定。觸摸屏坐標(biāo)則由紅外管的物理坐標(biāo)和觸換點(diǎn)在相應(yīng)管中的坐標(biāo)共同決定為了驗(yàn)證并得到觸摸物的位置與接收的紅外光信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系，本文中做了遮擋位置和接收電壓的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如下所示：
 

 

        位置與電壓關(guān)系

        通過(guò)曲線可以看出遮擋的位置與輸出電壓是一種近似的線性關(guān)系，閃此觸摸物的位置與接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度建立起了一種線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。基于以上的原理，在“0”狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)作為零點(diǎn)值，在“1”狀態(tài)下采集紅外接收管的光強(qiáng)信號(hào)作為滿度值，這樣將兩次釆集到的紅外接收管的光強(qiáng)歸一化進(jìn)行256級(jí)量化，即接收到的光強(qiáng)信的值的取值范圍為0～255。這樣得到的最小的分辨率為0.0195，即在0.0195mm的距離上即可探測(cè)到一個(gè)點(diǎn)。由設(shè)計(jì)的紅外觸摸屏的尺寸為600mmX225，所以理論上可以在屏上探測(cè)到30769X11538個(gè)點(diǎn)，大大提高了紅外觸摸屏的分辨率.但由于顯示屏的分辨率為2048X768,所以只需將光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行32級(jí)量化即可實(shí)現(xiàn)。
        抗強(qiáng)光干擾的實(shí)現(xiàn)：
        紅外觸摸屏主要依靠紅外光工作，對(duì)環(huán)境光照因素的變化比較敏感。太陽(yáng)光中紅外光約占50%，在有太陽(yáng)光的環(huán)境使用紅外觸換屏?xí)艿綐O大干擾，在光照變化較大時(shí)會(huì)引起誤動(dòng)作。為了更奵增強(qiáng)紅外觸摸屏的抗光干擾的性能，現(xiàn)有的技術(shù)中主要釆用兩種方式:一種是在電路上進(jìn)行修改調(diào)整;另一種是不讓或少讓外界光照射在紅外管，即物理防光。下面介紹幾種方案：
       1、脈沖方式抗干擾。紅外探測(cè)采用脈沖方式，即紅外發(fā)射管發(fā)射一個(gè)固定頻率的信號(hào)，接收方只對(duì)這一頻率進(jìn)行檢測(cè)。為提高抗干擾能力，對(duì)發(fā)射管和接收管均釆用相同固定頻率掃描，發(fā)射管發(fā)射固定頻率的信號(hào)，同時(shí)以同樣頻率對(duì)相對(duì)應(yīng)的接收管進(jìn)行信號(hào)的釆集。
       2、采用差動(dòng)輸入濾除干擾信號(hào)，在接收管附近設(shè)少蛍同型號(hào)紅外接收管接收環(huán)境光中的紅外信號(hào)，對(duì)十釆集的紅外脈沖和環(huán)境光中紅外光的混合信號(hào)，釆用差動(dòng)輸入的方式濾除干擾信號(hào)。
       3、對(duì)接收管可加裝紅外濾光片或進(jìn)行環(huán)氧封裝以濾除部分光干擾。紅外發(fā)射管前端加裝凸透鏡有利十增加接收光的強(qiáng)度，從而增加各等級(jí)信號(hào)間強(qiáng)度的差值，減弱接收信號(hào)對(duì)干擾信號(hào)的“敏感度”，提高抗光干擾能力。
       本文設(shè)計(jì)中為了排除周圍環(huán)境光的干擾得到準(zhǔn)確的觸摸位置，在計(jì)算觸摸位置時(shí)確定每對(duì)管子的域值作為判斷是否有手指觸摸的依據(jù)。域值的選定對(duì)于紅外觸摸屏是否能夠正常的工作，是否能夠正確的判斷觸摸起著至關(guān)重要的作用。
       域值的確定是通過(guò)對(duì)每對(duì)管子的“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)釆樣實(shí)現(xiàn)，并默認(rèn)設(shè)定“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)之和的一半為域值。"0”態(tài)，即將所有的發(fā)射管進(jìn)行一次淸零，此時(shí)的發(fā)射管都為熄火狀態(tài)，理想狀態(tài)下采樣得到的光強(qiáng)轉(zhuǎn)換值應(yīng)全部為0;"1”態(tài)，即將所有的發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮，此時(shí)的發(fā)射管在某一時(shí)刻只有一支被點(diǎn)亮，理想狀態(tài)下采樣得到的是接收管接收相對(duì)應(yīng)發(fā)射管的光強(qiáng)信號(hào)。
       但在實(shí)際應(yīng)用中，這兩種狀態(tài)的光強(qiáng)信號(hào)都會(huì)不同程度上受到外界光的影響。對(duì)于“0”態(tài)，所有的紅外發(fā)射管都是未被點(diǎn)亮的，但由于外界光的干擾，接收的這些轉(zhuǎn)換值并不是0，對(duì)于“1”態(tài)，紅外發(fā)射管逐個(gè)點(diǎn)亮，由于外界光的干擾存在，使得紅外接收管接收的是接收管接收相對(duì)應(yīng)發(fā)射管的光強(qiáng)信號(hào)及外界光信號(hào)。同時(shí)，在整個(gè)掃描的過(guò)程中，外界光是實(shí)時(shí)變化的，這樣不同時(shí)刻采集到的數(shù)據(jù)和最初得到的域值相比較后就可能造成錯(cuò)誤的觸換判斷，引起觸摸屏的誤操作。這些因素導(dǎo)致紅外觸摸屏無(wú)法正常正確的判斷觸換位置。
       本文中主要釆用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)域值和安裝對(duì)傳播方向敏感的光準(zhǔn)直溝道相結(jié)合的方法增強(qiáng)了紅外觸摸屏的抗干擾能力。
具體的方法如下：
       1、安裝對(duì)傳播方向敏感的光準(zhǔn)直溝道進(jìn)行過(guò)濾，可以實(shí)現(xiàn)在水平方向上光透過(guò)率很高對(duì)于傾斜方向入射的光衰減極大，盡可能的衰減外界光
       2、對(duì)每支紅外接收管得到的“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值進(jìn)行歸一化處理，則“0”態(tài)時(shí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對(duì)應(yīng)值為0，"1”態(tài)時(shí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值對(duì)應(yīng)為 OxFF;
       3、當(dāng)觸摸屏上未發(fā)生任何觸換動(dòng)作時(shí)，微處理器將不停的采集每支紅外接收管“0”態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)，并確定域值，作為判斷是否被觸換以及計(jì)算觸換位置的依據(jù)；
       4、當(dāng)微處理器探測(cè)到發(fā)生抬手動(dòng)作后，將不停的采集每支紅外接收管“0"態(tài)和“1”態(tài)時(shí)的光強(qiáng)信號(hào)，并確定域值，作為下一次判斷是否被觸摸以及觸換位置的依據(jù)；
       利用自動(dòng)量程照度計(jì)測(cè)量得到:未進(jìn)行以上的抗強(qiáng)光處理時(shí)，紅外觸摸屏只能工作在低于3500勒克司的環(huán)境光下;當(dāng)安裝光準(zhǔn)直溝道后，紅外觸摸屏可工作在7500勒克司的環(huán)境光下;當(dāng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)域值并結(jié)合光準(zhǔn)直溝道后，紅外觸摸屏可工作在17600勒克司的環(huán)境光下。
       通過(guò)以上的抗強(qiáng)光處理，紅外觸換屏的抗強(qiáng)光干擾能力提高了近3倍。
       多觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：
       由于在給定的時(shí)間里，觸摸屏檢測(cè)系統(tǒng)只接收唯一的一組位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，如果在給定時(shí)間內(nèi)把兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸摸點(diǎn)都按下，則多個(gè)觸摸信號(hào)就會(huì)在該時(shí)段重疊起來(lái)，釆集得到的觸摸地點(diǎn)不是實(shí)際觸摸的地點(diǎn)。如下圖所示 

 

       A點(diǎn)為第一個(gè)發(fā)生觸摸事件的地點(diǎn)，經(jīng)探測(cè)后生成第一組定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可釆集到第一個(gè)觸摸事件發(fā)生的實(shí)際地點(diǎn)。當(dāng)用戶離開A點(diǎn)后觸摸D點(diǎn)生成第二組觸摸信號(hào)，可以采集到第二個(gè)觸摸事件的實(shí)際地點(diǎn)。在給定的時(shí)間里，將A點(diǎn)和D點(diǎn)都按下,則第一組信號(hào)和第二組信號(hào)就會(huì)在該時(shí)間內(nèi)重疊起來(lái)，微處理器會(huì)算出多個(gè)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，由此得到的觸摸點(diǎn)可能是A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)中的一個(gè)，使得觸換屏不能正確地響應(yīng)用戶的操作。
       隨著觸換屏技術(shù)的發(fā)展，多點(diǎn)觸換的電阻觸換屏和電容觸摸屏相繼問世。與此同時(shí)，在機(jī)載顯示中，很多情況下需要調(diào)節(jié)局部區(qū)域的亮度或是處理局部區(qū)域的圖像信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，需要在觸換屏操作過(guò)程中必須能夠進(jìn)行多觸點(diǎn)的動(dòng)作來(lái)劃定所需要的區(qū)域。多點(diǎn)觸摸的紅外觸摸屏的開發(fā)設(shè)計(jì)迫在眉睫?，F(xiàn)在市場(chǎng)上推出了幾種關(guān)于紅外觸摸屏的多點(diǎn)觸摸設(shè)計(jì)方案：
       1，設(shè)計(jì)一復(fù)雜的輔助判斷電路來(lái)增強(qiáng)紅外觸摸屏對(duì)多個(gè)觸摸點(diǎn)的判斷力；
       2、在紅外觸摸屏的外邊緣額外附加一個(gè)或兩個(gè)攝像頭來(lái)區(qū)分多個(gè)觸摸點(diǎn)
       3、不改變硬件通過(guò)檢測(cè)觸摸事件發(fā)生的先后順序來(lái)識(shí)別多個(gè)觸摸點(diǎn)；
       4、在一個(gè)掃描周期內(nèi)，一個(gè)紅外接收元件在不同的時(shí)刻來(lái)接收來(lái)自兩個(gè)不同位置的紅外發(fā)射元件來(lái)發(fā)出的光線，從而來(lái)區(qū)分多個(gè)觸摸點(diǎn)；
       5、利用同軸和離軸的發(fā)射和接收管之間的被觸摸物隔斷的光線，在一個(gè)掃描方向上觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值，在另一個(gè)方向上確定觸摸點(diǎn)的大致坐標(biāo)值并初步剔除偽觸點(diǎn);然后再在另一個(gè)方向上使用相同的方法，最終得到所有的觸摸點(diǎn)的精確坐標(biāo)值，同時(shí)剔除偽觸摸點(diǎn)
      本文中釆用判斷記錄觸摸的位置，然后再根據(jù)被觸摸的先后順序來(lái)剔除偽觸摸點(diǎn)，從而得到精確的坐標(biāo)點(diǎn)。只體的實(shí)現(xiàn)方法如下:對(duì)于所示，當(dāng)A點(diǎn)和D點(diǎn)同時(shí)被觸摸，首先根據(jù)觸摸動(dòng)作在A點(diǎn)和D點(diǎn)上發(fā)生的事件上的先后差別，記錄下第一個(gè)觸摸動(dòng)作的位置坐標(biāo)，記為A點(diǎn)(X1，Y1),并保存這個(gè)觸換點(diǎn)。當(dāng)?shù)诙€(gè)觸摸動(dòng)作疊加在第一個(gè)觸摸動(dòng)作上時(shí)，微處理器會(huì)得到多組的位置坐標(biāo)(X1, X1，X2，Y2)，從而判斷出有新的觸摸點(diǎn)加入，通過(guò)比較現(xiàn)有的位置坐標(biāo)(X1，Y1)，D點(diǎn)的坐標(biāo)不可能與A點(diǎn)在任一方向上平行從而排除其他的坐標(biāo)(X1，Y1)，（X2，Y2)的可能。由此確定另外的一個(gè)觸摸點(diǎn)D點(diǎn)的坐標(biāo)為(X2，Y2)，
這樣實(shí)現(xiàn)區(qū)分出了兩個(gè)觸摸點(diǎn)。
       具體的工作流程如下圖:
 

 

       本文分別從微控制器電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、電源電路幾個(gè)方面描述了整個(gè)紅外觸換屏的硬件架構(gòu)，并主要闡述了紅外觸觸屏的高分辨率、抗強(qiáng)光干擾、多觸摸點(diǎn)的眞體實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)這樣的硬件設(shè)計(jì)，釆集處理得到觸換的位置信息，并傳送給主機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。