红外触控屏固件扫描算法的设计与实现

发布时间：2017-07-02 06:12

  本文关键词：红外触控屏固件扫描算法的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：触控屏是可以检测在显示区域内触摸位置的电子系统,它是人机交互的最简单、最直接的方式。与传统的人机交互接口相比,通过触摸屏,可以实现节省空间、用户接口方式多样化、设计更美观等特性。在目前的触控技术中,由于红外触控技术具有安装简单、环境适应性强、可识别触摸点数多、寿命长等优点,从而成为当代触控设备中的主流。传统红外触控技术具有分辨率低、扫描时间长、响应速度慢、多点识别正确率低等缺点。响应时间已成为衡量当代红外触控屏的一种重要性能指标,研究能够提高扫描速率及信号采集准确性的固件扫描算法具有非常重要的意义,从而本文提出了一种采用STM32芯片的能够提高响应速度的固件扫描算法,并以改进的控制装置来验证实现。为解决当代触摸屏扫描速度慢等问题,采用的关键技术与创新如下：(1)触控系统的硬件设计中采用STM32芯片为主控制器,并结合逻辑芯片来实现红外发射模块与红外接收模块的矩阵扫描,两者相结合显现了各自的性能优势,从而提高了系统的扫描速度,为后续多点识别正确率的提高奠定了基础。(2)本文通过对全屏串行依次扫描和全屏串行间隔扫描的研究,设计并提出了一种新型的固件扫描算法——跟踪与预测扫描算法,该算法通过跟踪当前触摸点的坐标,来预测下一时刻触摸点的触摸区域,针对目标区域进行重点扫描,略去不必要的扫描,从而提高了扫描速度,大大节省了固件扫描的时间。当多点触摸时,采用多线扫描的跟踪预测扫描方法,并采用斜扫描的方法来去除鬼点,提高触控技术响应速率的同时也提高了红外屏的触摸精度。(3)设计并提出了采用基于STM32单片机的DMA功能的固件扫描控制装置,其中DMA控制器以DMA方式依次获取数据组控制IO模块引脚调整为高电平或低电平,使扫描控制信号线产生有序且连续的信号进行扫描,无需利用控制器通过软件指令控制,就可以让CPU进行触摸点的判断,从而使得扫描程序和触摸点计算程序并行执行,在没有增加外部硬件的前提下提高了红外触控屏的响应速度。基于上述关键技术与创新点,搭建了一个红外触控屏系统,并通过软件仿真和在线调试等方法验证了此方案的可行性,结果表明,达到了设计预期目标。
【关键词】：红外触控技术 STM32芯片 固件扫描算法 DMA控制器 响应时间
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN219
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 触控技术的发展12-13
• 1.3 本论文的主要内容及工作13-15
• 2 系统总体方案设计15-29
• 2.1 红外触控屏15-17
• 2.1.1 红外触控屏的原理15-16
• 2.1.2 红外触控屏的性能特点16-17
• 2.2 系统总体架构17
• 2.3 系统硬件电路设计17-23
• 2.3.1 硬件电路总体设计17-18
• 2.3.2 发射电路设计18-21
• 2.3.3 接收电路设计21-23
• 2.4 系统软件方案23-28
• 2.4.1 程序总体流程23-24
• 2.4.2 固件扫描设计24-26
• 2.4.3 上层算法设计26-27
• 2.4.4 USB软件设计27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 红外触控屏固件扫描算法的设计29-40
• 3.1 基本的扫描算法29-31
• 3.1.1 一对一的扫描方式29-30
• 3.1.2 一对多的扫描方式30-31
• 3.1.3 常用扫描方法31
• 3.2 传统的扫描算法31-33
• 3.2.1 全屏串行依次扫描31-32
• 3.2.2 全屏串行间隔扫描32-33
• 3.3 改进的固件扫描算法33-39
• 3.3.1 单点跟踪&预测扫描33-35
• 3.3.2 多点跟踪&预测扫描35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 红外触控屏固件扫描算法的实现40-49
• 4.1 传统的扫描算法实现方法40-41
• 4.2 改进的扫描算法实现方法41-48
• 4.2.1 扫描控制装置41-43
• 4.2.2 TIM(定时器)43-44
• 4.2.3 DMA控制器44-45
• 4.2.4 STM32通用和复用IO端口45-46
• 4.2.5 ADC(模/数转换器)46
• 4.2.6 控制装置内部关联46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 系统调试49-55
• 5.1 软件仿真49-50
• 5.2 程序下载50-51
• 5.3 在线调试51-53
• 5.4 整机性能调试53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 总结55-57
• 6.1 目前工作总结55-56
• 6.2 未来工作展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 个人简历62

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本文编号：508787