红外线触摸屏信号采集电路、触摸屏及交互式显示设备的制作方法

本申请涉及红外触摸技术领域，更具体的说是涉及一种红外线触摸屏信号采集电路、一种采用该电路的红外线触摸屏和一种采用该电路的交互式显示设备。

背景技术：

如附图1所示，红外触摸装置是利用X、Y轴方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸，包括滤光条、电路板、外框、红外发射管和红外接收管等，红外发射管和红外接收管分别安装在电路板上的两个相对的方向，形成一个不可见的红外线光栅，滤光条通过外框固定在红外发射管和红外接收管前方。当用户在触摸时，手指或其它物体就会挡住经过该位置上方的横竖两条红外线，阻断了光束，由控制器判断出触摸点在触摸区域的位置，从而达到触摸和手写效果。

为了保证识别点的速度达到一定程度，整个红外线触摸屏扫描完所有灯管的时间必须控制在20ms以内，而现有的红外线触摸屏的尺寸越来越大，最大尺寸已经可以做到120寸，每个红外发射灯管和接收灯管的尺寸一般在 3mm-5mm之间，传统的红外线触摸屏信号采集方法是从n个接收管中选出8个，然后从选中的8个灯管中筛选出一个或者两个进行AD转换，而大尺寸的红外线触摸屏的红外发射灯管和接收灯管的数量可以达到一千以上，如何在短时间内扫描完更多的红外灯管成为制约红外线触摸屏的一个重点难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种红外线触摸屏信号采集电路，包括：红外信号接收电路、多个红外信号处理电路、红外接收管选择电路和微控制器单元；

所述红外信号接收电路与多个红外信号处理电路连接，所述红外接收管选择电路分别与所述红外信号接收电路及所述微控制器单元连接，所述多个红外信号处理电路分别与所述微控制器单元连接；

所述红外信号处理电路包括运算放大电路和模数转换器，所述运算放大电路与所述模数转换器连接；

每一红外信号处理电路的所述运算放大电路的输入端连接到所述红外信号接收电路，每一红外信号处理电路的模数转换器连接到所述微控制器单元。

优选地，所述红外信号接收电路包括M行N列红外接收管电路；所述红外信号处理电路的数量与所述红外接收管电路的列数N相同；所述红外接收管选择电路用于同时选择不同列中的红外接收管电路，同时选择不同列中的红外接收管电路的数量小于等于N。

优选地，在所述的红外线触摸屏信号采集电路中，还包括第一信号开关和电压保持器；所述运算放大电路与所述模数转换器连接具体为：所述运算放大器的输出端通过所述第一信号开关与所述模数转换器连接；所述第一信号开关与所述模数转换器的连接线上连接有电压保持器，所述电压保持器的另一端连接到地线。

优选地，在所述的红外线触摸屏信号采集电路中，所述红外接收管选择电路包括移位寄存器电路，所述移位寄存器电路具有多个输出端；

所述红外接收管选择电路与所述红外信号接收电路的连接具体为：每一行所述红外接收管电路共同连接到移位寄存器电路的一个输出端，或者每一行所述红外接收管电路中的若干个红外接收管电路共同连接到移位寄存器电路的一个输出端。

优选地，在所述的红外线触摸屏信号采集电路中，所述红外接收管选择电路包括3线-8线译码器电路；

所述红外接收管选择电路与所述红外信号接收电路的连接具体为：每一行所述红外信号接收电路共同连接到所述3线-8线译码器电路的8线端的一端，或者每一行所述红外接收管电路中的若干个红外接收管电路共同连接到所述3线-8线译码器电路的8线端的一端。

优选地，所述的红外线触摸屏信号采集电路还包括第二信号开关，所述第二信号开关的一端连接到所述运算放大电路的同相输入端，所述第二信号开关的另一端连接到所述运算放大电路反向输入端。

同时本申请还提供了一种红外线触摸屏，该红外线触摸屏包括红外线发射电路和本申请提供的红外线触摸屏信号采集电路。

同时本申请还提供了一种交互式显示设备，该交互式显示设备包括显示面板和触摸屏，所述触摸屏为本申请中提供的红外线触摸屏。

本申请通过同时采集多个红外接收管接收到的红外光，并将多个红外光信号经过处理和转换后给到微控制器单元，从而成倍的提高了红外线触摸屏的扫描速度。并且增加第二信号开关还可以收集环境光信号，通过运算放大器电路的处理从而实现抗环境光干扰的问题，大幅度的提高了用户使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1示出了现有红外触摸装置的原理示意图；

附图2示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的原理框图；

附图3示出了本申请另一种红外线触摸屏信号采集电路的原理框图；

附图4示出了本申请另一种红外线触摸屏信号采集电路的原理框图；

附图5示出了本申请另一种红外线触摸屏信号采集电路的原理框图；

附图6示出了本申请另一种红外线触摸屏信号采集电路的原理框图；

附图7示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的红外信号接收电路的部分原理图；

附图8示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的另一种红外信号接收电路的部分原理图；

附图9示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的红外接收管选择电路的部分原理图；

附图10示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的另一种红外接收管选择电路的部分原理图；

附图11示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的运算放大器电路、第一信号开关和电压保持器的原理图；

附图12示出了本申请一种红外线触摸屏信号采集电路的运算放大器电路、第一信号开关、第二信号开关和电压保持器的原理图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，本申请提供一种红外线触摸屏信号采集电路，其特征在于，包括：红外信号接收电路、多个红外信号处理电路、红外接收管选择电路和微控制器单元；

所述红外信号接收电路与多个红外信号处理电路连接，所述红外接收管选择电路分别与所述红外信号接收电路及所述微控制器单元连接，所述多个红外信号处理电路分别与所述微控制器单元连接；

所述红外信号接收电路用于接收红外线触摸屏上的红外发射管发射出的红外光信号，并将红外光信号转换成对应的红外电信号。通过多个红外信号处理电路同时接收并处理对应个数的红外电信号，并转换成微控制器单元可识别的信号供微控制器单元处理和控制。多个红外信号处理电路并行工作可以提高单位时间内采集红外光信号的数量，从而提高红外线触摸屏的采样速率。

如图3所示，所述红外信号处理电路包括运算放大电路和模数转换器，所述运算放大电路与所述模数转换器连接；

每一红外信号处理电路的所述运算放大电路的输入端连接到所述红外信号接收电路，每一红外信号处理电路的模数转换器连接到所述微控制器单元。

所述运算放大电路为由运算放大器组成的同相放大器电路、反向放大器电路和/或差分放大器电路。

优选地，如图5所示，所述红外信号处理电路包括运算放大电路、第一信号开关、电压保持器和模数转换器，所述运算放大电路通过所述第一信号开关和所述模数转换器连接；所述第一信号开关与所述模数转换器的连接线上连接有电压保持器，所述电压保持器的另一端连接到地线；

每一红外信号处理电路的所述运算放大电路的输入端连接到所述红外信号接收电路，每一红外信号处理电路的模数转换器连接到所述微控制器单元。

所述运算放大电路为由运算放大器组成的同相放大器电路、反向放大器电路和/或差分放大器电路。

优选地，所述电压保持器为电容。在第一信号开关闭合时对电容进行充电，在电容充好电后断开第一信号开关；断开后让红外接收管选择电路选中需要的红外接收电路，提前进行红外信号进行采集，断开后模数转换器同时电容两端的电压进行采集，从而实现边采集信号2的同时转换信号1，大幅度的提高了红外信号的采集速度。

如图4和图6所示，优选地，在其中一种红外线触摸屏信号采集电路中，所述红外信号接收电路包括M行N列红外接收管电路；

所述红外信号处理电路的数量与所述红外接收管电路的列数N相同；

所述红外接收管选择电路用于同时选择不同列中的红外接收管电路，同时选择不同列中的红外接收管电路的数量小于等于N。

N的取值常见为4、6、7、8、12、14、16、20、24、28、32几种情况。

如图7所示的红外信号接收电路包括M行N列的红外接收管电路，每一行中具有N个红外信号接收管电路，在大部分情况下红外接收管电路的数量不是列数N的整数倍，若第M行的红外接收管电路的数量小于N，在此情况下也应该理解为该红外信号接收电路包括M行N列的红外接收管电路。例如红外接收管电路个数为60并且N为8，此时总共有8行，其中第八行只有4 个红外接收管电路。

如图8所示的红外信号接收电路包括M行N列的红外接收管电路，第一行具有n个红外接收管电路，第二行具有N-n个红外接收管电路，并且奇数行中的红外接收管电路数量与偶数行中的红外接收管电路数量之和为N。同理，红外信号接收电路中的N可以等于多行红外接收管电路数量之和。

优选地，如图9所示，上述的红外线触摸屏信号采集电路中，所述红外接收管选择电路包括移位寄存器电路，所述移位寄存器电路具有多个输出端；

所述红外接收管选择电路与所述红外信号接收电路的连接具体为：每一行所述红外接收管电路共同连接到移位寄存器电路的一个输出端，或者每一行所述红外接收管电路中的若干个红外接收管电路共同连接到移位寄存器电路的一个输出端。

如图7和图9组成的电路中或如图8和图9组成的电路中，所述移位寄存器电路中的CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、CS8至CSM均与红外信号接收电路的CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、CS8至CSM对应连接。

在如图7和图9组成的电路中，移位寄存器电路可以输出一个周期时间内的高电平，并且通过移动该高电平的方式使得每次只选中其中一行红外接收管电路进行工作，从而实现N个红外接收管电路同时工作。

在如图8和图9组成的电路中，移位寄存器电路可以输出2个周期时间的高电平，并且通过移动该两个高电平的方式使得每个周期内N各红外接收管电路同时工作。并且还可以实现采集前面n个红外接收灯管的信号时，后面N-n个灯管处于准备阶段，在下一个周期时可以对这N-n个灯管进行信号采集。

在另一个实施例中，所述红外接收管选择电路包括3线-8线译码器电路，如图7和图10组成的电路中或如图8和图10组成的电路中，通过3线-8线译码器电路可以通过A0、A1、A2三个输入端对应的选择8线端的CS1、CS2、 CS3、CS4、CS5、CS6、CS7、CS8与红外信号接收电路的CS1、CS2、CS3、 CS4、CS5、CS6、CS7、CS8对应连接。

如图11所示，上述的红外线触摸屏信号采集电路中，IRn为与红外接收管电路的连接端，通过由运算放大器op、电阻R1、电阻R2、电容C1和电容 C2组成的减法运算放大电路与第一信号开关UX1的一端连接，第一信号开关 UX1的另一端与模数转换器ADCn连接。所述第一信号开关UX1与所述模数转换器ADCn的连接线上连接有电压保持电容C3，所述电压保持电容C3 的另一端连接到地线。所述电压保持电容C3的作用在于使模数转换器采集的信号保持稳定，并且降低因为第一信号开关UX1开关造成的信号波动，提高信号采集的稳定性和准确性。

如图12所示，上述的红外线触摸屏信号采集电路中，还包括第二信号开关UX2，所述第二信号开关UX2的一端连接到所述运算放大电路的同相输入端，所述第二信号开关的另一端连接到所述运算放大电路反向输入端。在关闭红外发射灯的情况下若闭合第二信号开关UX2，可以使得红外接收管电路采集到当前环境中的环境光信号，并将该环境光信号以电压的形式保存到ZBn 上，之后在红外线触摸屏正常工作时可以通过将接收到的红外光电信号与环境光电信号相减，从而可以提高红外线触摸屏的抗光干扰能力。

本专利申请还提供了一种红外线触摸屏，该红外线触摸屏包括红外线发射电路和上述所述的红外线触摸屏信号采集电路。

本专利申请还提供了一种交互式显示设备，该红外线触摸屏包括显示面板和触摸屏，所述触摸屏为上述包括上述红外线触摸屏信号采集电路的红外线触摸屏。

经由上述的技术方案可知，本申请实施例通过硬件电路的改进使得可以同时接收并采集多个红外接收管电路的红外光信号从而提高红外线触摸屏的扫描速度，在保证红外线触摸屏识别速率的情况下使得红外线触摸屏的尺寸可以做的更大。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。