一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统的制作方法

1.本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统。


背景技术：

2.现有的红外触控屏主要由装设于触摸屏外框上的红外触控电路、板卡安卓系统以及大数据-站式运维管理(open pluggable specification，ops)系统组成。并且，红外触控屏往往是直接通过双usb接口分别将触摸信号上报给终端个人计算机(personal computer，pc)和安卓平板，但是其传输速率慢，并且设计成本高。随着红外触控行业的兴起，行业竞争越来越激烈，价格成本在其中主导地位占有相当大的比例。
3.为了降低设计成本同时在不减弱性能的基础上，亟需提出新的优化设计方案，以适应多种客户的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统，旨在解决传统技术中红外触控屏往往是直接通过双usb接口分别将触摸信号上报给终端pc和安卓平板，导致传输速率慢和设计成本高的问题。
5.本发明第一方面提供了一种红外触摸屏的数据传输处理电路，用于接入个人计算机和安卓平板，所述数据传输处理电路包括：
6.红外电路，用于感测到红外光线被遮挡后输出反馈信号；
7.逻辑控制电路，与所述红外电路连接，用于控制所述红外电路工作；
8.信号处理电路，与所述红外电路连接，用于对所述反馈信号进行放大处理和采样分析后进行输出；以及
9.主控电路，与所述逻辑控制电路及所述信号处理电路连接，用于根据放大处理和采样分析后的所述反馈信号，获取触摸物处于触摸区域内的坐标参数，并将所述坐标参数传输至所述个人计算机和所述安卓平板；
10.其中，所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片设有usb接口和uart串口，所述usb接口接入所述个人计算机，用于将所述坐标参数传输至所述个人计算机；所述uart串口通过转接头接入所述安卓平板，用于将所述坐标参数传输至所述安卓平板。
11.在其中一实施例中，所述转接头包括uart转usb芯片，所述uart转usb芯片的型号为ch340。
12.在其中一实施例中，所述红外电路包括：
13.红外发射灯管和红外接收灯管；
14.所述红外发射灯管用于发射红外线，所述红外接收灯管用于接收红外线，并当所述红外发射灯管发射的红外线被触摸物遮挡时，所述红外线被所述红外接收灯管所接收。
15.在其中一实施例中，所述逻辑控制电路采用可编程逻辑控制器实现。
16.在其中一实施例中，所述信号处理电路包括：
17.放大电路，用于对所述反馈信号进行放大处理；和
18.采样电路，与所述放大电路连接，用于对放大处理后的所述反馈信号进行采样分析。
19.在其中一实施例中，所述放大电路采用运算放大器实现。
20.在其中一实施例中，所述采样电路包括ad采样器。
21.本发明第二方面提供了一种数据传输处理系统，包括红外触摸屏、个人计算机以及安卓平板，所述红外触摸屏设有如上述所述的数据传输处理电路。
22.在其中一实施例中，所述个人计算机具备window系统，所述window系统用于将所述坐标参数转化为相应的操作指令，以根据所述操作指令进行响应动作。
23.在其中一实施例中，所述安卓平板具备android系统，所述android系统用于将所述坐标参数转化为相应的操作指令，以根据所述操作指令进行响应动作。
24.本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统，该数据传输处理电路包括红外电路、逻辑控制电路、信号处理电路以及主控电路，通过逻辑控制电路控制红外电路感测到红外光线被遮挡后输出反馈信号，并经过信号处理电路对反馈信号进行放大处理和采样分析，最后通过主控信号根据放大处理和采样分析后的反馈信号，获取触摸物处于触摸区域内的坐标参数，并将坐标参数传输至个人计算机和安卓平板，实现了触控功能；同时，主控电路包括主控芯片，主控芯片设有usb接口以接入个人计算机，用于将坐标参数传输至个人计算机，主控芯片还设有uart串口，通过转接头接入安卓平板，用于将坐标参数传输至安卓平板，由此实现了加快传输速率的效果，并且降低了设计成本，解决了传统技术中红外触控屏往往是直接通过双usb接口分别将触摸信号上报给终端pc和安卓平板，导致传输速率慢和设计成本高的问题。
附图说明
25.图1为本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路的模块结构示意图。
26.图2为对应图1提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路中信号处理电路的单元结构示意图。
27.图3为本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路的示例电路图。
28.图4为本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路中主控电路与转接头的具体电路设计示意图。
29.图5为本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路中主控电路与安卓平板的工作原理示意图。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.图1示出了本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
32.上述一种红外触摸屏的数据传输处理电路，用于接入个人计算机201和安卓平板202，该数据传输处理电路包括红外电路103、逻辑控制电路102、信号处理电路104以及主控电路101。
33.逻辑控制电路102与红外电路103连接，并控制红外电路103工作，以使红外电路103感测到红外光线被遮挡后输出反馈信号；信号处理电路104与红外电路103连接，用于对上述反馈信号进行放大处理和采样分析后输出至主控电路101；主控电路101与逻辑控制电路102及信号处理电路104连接，用于根据放大处理和采样分析后的反馈信号，获取触摸物处于触摸区域内的坐标参数，并将坐标参数传输至个人计算机201和安卓平板202；
34.其中，上述主控电路101包括主控芯片，主控芯片一般采用微型处理器(microcontroller unit，mcu)，比如：单片机；主控芯片设有usb接口和uart串口，usb接口接入个人计算机201，用于将坐标参数传输至个人计算机201；uart串口通过转接头203接入安卓平板202，用于将坐标参数传输至安卓平板202。
35.应理解，红外电路103经过逻辑控制电路102所控制，在屏幕表面上形成x、y方向上的红外线探测光网；当有触摸物出现在触摸区域内时，红外电路103发射红外线探测光网的某一部分光线被阻挡，通过缺失的光线即可定位触摸物在触摸区域内的坐标，并将该坐标通过主控电路101分别上报给个人计算机201和安卓平板202，从而实现触控功能。
36.示例性的，上述转接头包括uart转usb芯片，uart转usb芯片的型号为ch340。
37.因此设置上述数据传输处理电路，在双usb接口的方案上做了优化电路设计和流程设计，降低了设计成本同时性能也满足客户需求；将主控芯片设置为包括一个usb接口和一个uart串口，uart串口通过转接头接入安卓平板202，这样设计的作用为：一方面，比主控芯片设置双usb接口的设计成本更低；另一方面，采用转接头与主控芯片搭配实现更快的传输速率，满足了触控数据传输速度和数据准确性的要求。
38.图2示出了对应图1提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路中信号处理电路的单元结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
39.作为本发明一实施例，上述信号处理电路104包括放大电路1042和采样电路1041；
40.其中，放大电路1042对上述反馈信号进行放大处理；采样电路1041与放大电路1042连接，用于对放大处理后的反馈信号进行采样分析。
41.应理解，通过设置信号处理电路104中的放大电路1042和采样电路1041分别对反馈信号进行放大处理和采样分析，以方便主控电路101识别反馈信号并进一步对反馈信号进行处理。
42.图3示出了本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
43.作为本发明一实施例，上述红外电路103包括红外发射灯管1032和红外接收灯管1031；
44.红外发射灯管1032用于发射红外线，红外接收灯管1031用于接收红外线，并当红外发射灯管1032发射的红外线被触摸物遮挡时，红外线被红外接收灯管1031所接收。
45.作为本发明一实施例，上述逻辑控制电路102采用可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)实现。plc为一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。
46.或者，上述逻辑控制电路102也可采用高速cmos器件和高速硅门cmos器件的组合方式实现，该高速cmos器件的型号为74hc138，该高速硅门cmos器件的型号为74hc164；当然，高速cmos器件和高速硅门cmos器件的型号不作限定，只要能起到与该实施例中逻辑控制电路102所要的功能作用亦可。
47.作为本发明一实施例，上述放大电路1042采用运算放大器实现。
48.作为本发明一实施例，上述采样电路1041包括ad采样器，ad采样器是将模拟信号变成数字信号，便于主控电路101进行处理。
49.图4示出了本发明提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路中主控电路与转接头的具体电路设计，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
50.作为本发明一实施例，上述主控电路101采用主控芯片u1实现，并且主控芯片u1设有uart串口接uart转usb芯片u2。其中，主控芯片u1采用型号为at32系列的单片机实现，uart转usb芯片u2采用型号为ch340的转换芯片实现，优化后的设计成本降低约五分之二。主控芯片u1采集红外触摸物在触摸区域内的详细坐标，经过内部算法协议处理，将坐标点位置信息通过usb接口上报给个人计算机201的windows系统，同时也通过uart接口经过uart转usb芯片u2转成usb数据上报给安卓平板的android系统。当工作在windows系统界面时，实现触控功能；当系统切换到android系统界面时，触控功能可以无缝切换。
51.本发明还提供了一种数据传输处理系统，包括红外触摸屏、个人计算机201以及安卓平板201，该红外触摸屏设有如上述所述的数据传输处理电路。
52.需要说明的是，该数据传输处理系统是在上述数据传输处理电路的基础上增加了个人计算机201和安卓平板202，因此关于数据传输处理电路的主控电路101、逻辑控制电路102、红外电路103以及信号处理电路104的功能描述及原理说明可参照图1-图4的实施例，此处不再详细赘述。
53.作为本发明一实施例，个人计算机201具备window系统，window系统用于将坐标参数转化为相应的操作指令，以根据操作指令进行响应动作。
54.作为本发明一实施例，安卓平板202具备android系统，android系统用于将坐标参数转化为相应的操作指令，以根据操作指令进行响应动作。
55.应理解，上述操作指令包括开机、关机、音量调大、音量调小以及切换菜单等功能。当然，上述window系统和android系统也可以嵌入式的方式设于红外触摸屏内部。
56.上述数据传输处理系统，在双usb接口的方案上做了优化电路设计和流程设计，降低了设计成本同时性能也满足客户需求；将主控芯片u1设置为包括一个usb接口和一个uart串口，uart串口通过转接头接入安卓平板202，这样设计的作用为：一方面，比主控芯片u1设置双usb接口的设计成本更低；另一方面，采用转接头与主控芯片u1搭配实现更快的传输速率，满足了触控数据传输速度和数据准确性的要求。
57.当然，若主控芯片u1支持双usb接口并都采用usb2.0的方式，速率可以达到12mbps以上，对于触控数据坐标的压缩算法上报速率基本在1mbps，但带双usb接口的主控芯片u1成本比带单usb接口的贵百分之四十；本方案中通过uart转usb芯片u2模拟一路usb接口进行数据传输优化设计。基于1mbps上报速率，uart转usb芯片u2的传输速率可达到1.5mbps，有50％的冗余空间满足传数据性能。对于1.5mbps高波特率准确性调整校正，对传输中出现数据错误采用循环冗余校验(cyclic redundancy check，crc)，并在软件流程上作了优化，
保证数据的正确性。对于uart转usb芯片u2模拟usb上报数据信息，流程如图5所示：mcu对接收到的反馈信号依序进行数据处理、二值化、数据压缩、crc校验和打包、以及成组数据传送方式(direct memory access，dma)传输后通过uart转usb芯片u2输出至android系统，当然，android系统也可将操作指令依序进行数据处理、坐标指令、crc校验以及dma传输后通过uart转usb芯片u2输出至主控芯片u1。
58.上述一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统的优势体现在：
59.1、uart转usb芯片搭配主控芯片实现1.5mbps的速率，满足触控数据传输速度和数据准确性的要求；
60.2、实现了usb接口的功能并在设计成本上达到最优效果。
61.综上，本发明实施例提供的一种红外触摸屏的数据传输处理电路及数据传输处理系统，该数据传输处理电路包括红外电路、逻辑控制电路、信号处理电路以及主控电路，通过逻辑控制电路控制红外电路感测到红外光线被遮挡后输出反馈信号，并经过信号处理电路对反馈信号进行放大处理和采样分析，最后通过主控信号根据放大处理和采样分析后的反馈信号，获取触摸物处于触摸区域内的坐标参数，并将坐标参数传输至个人计算机和安卓平板，实现了触控功能；同时，主控电路包括主控芯片，主控芯片设有usb接口以接入个人计算机，用于将坐标参数传输至个人计算机，主控芯片还设有uart串口，通过转接头接入安卓平板，用于将坐标参数传输至安卓平板，由此实现了加快传输速率的效果，并且降低了设计成本，解决了传统技术中红外触控屏往往是直接通过双usb接口分别将触摸信号上报给终端pc和安卓平板，导致传输速率慢和设计成本高的问题。
62.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。