趙晗 顏曌恩 王弘旭 閆旭 林恩志

天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：基于紅外線技術(shù)的顯示屏轉(zhuǎn)觸控外設(shè)設(shè)計(jì)，項(xiàng)目編號：201810057126。

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于紅外線技術(shù)的顯示屏轉(zhuǎn)觸摸屏系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要運(yùn)用紅外線收、發(fā)管掃描屏幕，當(dāng)某點(diǎn)的紅外線被遮擋時，由紅外線傳感器采集數(shù)據(jù)從而計(jì)算觸摸點(diǎn)位置，并通過藍(lán)牙模塊將位置數(shù)據(jù)發(fā)送至終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了屏幕和終端設(shè)備的無線連接。該系統(tǒng)也可以應(yīng)用于電視屏幕、宣傳屏幕等其他領(lǐng)域，使普通顯示屏擁有觸摸屏的功能，且解決了外加觸屏與終端設(shè)備距離遠(yuǎn)、布線難的問題。

關(guān)鍵詞：紅外觸摸屏;無線連接;STM32;藍(lán)牙模塊

中圖分類號：TN219 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2018）15-0083-01

Abstract： This paper designs a display-to-touch screen system based on infrared technology. The system mainly uses infrared light to send and scan the screen. When the infrared of a certain point is blocked， the infrared sensor collects data to calculate the touch point position. The location data is transmitted to the terminal device through the Bluetooth module， and the wireless connection between the screen and the terminal device is realized. The system can also be applied to other fields such as a television screen， a publicity screen， etc.， so that the ordinary display screen has the function of a touch screen， and solves the problem that the distance between the touch screen and the terminal device is far and the wiring is difficult.

Keywords： infrared touch screen; wireless connection; STM32; Bluetooth module

1 引言

隨著科技的發(fā)展，人們對硬件的應(yīng)用體驗(yàn)及電腦的精度和操作簡潔程度的要求越來越高，人機(jī)交互技術(shù)也得到越來越多的重視，觸摸屏作為最新的一種電腦輸入設(shè)備，是目前最簡單、最方便、最自然的一種人機(jī)交互方式，所以我們設(shè)計(jì)了一款新型基于紅外線技術(shù)的顯示屏轉(zhuǎn)觸摸屏的外部設(shè)備來輔助傳統(tǒng)電腦工作，使普通顯示屏擁有觸摸屏的功能。同時，該設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用于電視屏幕、宣傳屏幕等其他領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用價值。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在比較了電阻觸摸屏、電容觸摸屏、聲表面波觸摸屏、紅外觸摸屏的優(yōu)缺點(diǎn)后，選擇了紅外觸摸屏，它具有定位精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、不易受靜電干擾等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)通過紅外線收發(fā)管采集到觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)，經(jīng)過MCU處理后由藍(lán)牙發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號，再由藍(lán)牙接收模塊接收到主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)觸摸輸入。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

觸屏系統(tǒng)主控部分選用了STM32最小系統(tǒng)，由MCU、晶振電路、復(fù)位電路、啟動模式選擇電路和JTAG接口電路構(gòu)成。啟動模式選擇電路用于決定復(fù)位后從哪種模式啟動;通過JTAG接口電路可以方便地進(jìn)行程序燒寫和代碼調(diào)試。

掃描電路由紅外線發(fā)射管、接收管組成矩陣，共128對，實(shí)現(xiàn)了掃描對精準(zhǔn)定位。MCU的I/O口數(shù)量不夠，通過移位寄存器和譯碼器進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。無線數(shù)據(jù)所采用的藍(lán)牙收發(fā)模塊采用CC2541芯片， 觸屏系統(tǒng)電路與藍(lán)牙模塊采用統(tǒng)一電平，由于系統(tǒng)主控芯片的供電電壓是3.3V，輸出的電平也是3.3V，而系統(tǒng)供電電壓是5V，故在系統(tǒng)中增加了電平轉(zhuǎn)換，使用SN74LVC4245A電平轉(zhuǎn)換芯片，輸入處理器的信號通過電平轉(zhuǎn)換將5V變成3.3V。

4 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電后進(jìn)行軟硬件初始化，然后開始掃描定標(biāo)，記錄下沒有觸摸點(diǎn)遮擋的情況下所有紅外線接收器的信號接收情況，然后將接下來的掃描定位結(jié)果的變化量與之進(jìn)行對比，用以判斷接觸點(diǎn)的存在及位置。枚舉是建立屏幕與主機(jī)之間的通信，建立正常通信后進(jìn)行屏幕掃描，將掃描結(jié)果的數(shù)據(jù)與掃描定標(biāo)時的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而確定出觸摸點(diǎn)坐標(biāo)，再將坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙發(fā)送模塊發(fā)給主機(jī)，其流程圖如圖2所示。

5 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用Cortex-M3內(nèi)核的STM32為主控制器，通過藍(lán)牙發(fā)送與接受模塊及其軟件驅(qū)動，即可實(shí)現(xiàn)無線觸摸屏輸入。設(shè)計(jì)的觸摸屏安裝簡便，連接藍(lán)牙即可使用，抗干擾能力強(qiáng)，具有一定的市場價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]程孝磊 王愷 李平俊 陳煥亮 陳志彬. 高分辨率紅外式觸摸屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子制作， 2015（13）：60-61.