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基于STM32的抗强光多点红外触摸屏的设计与实现

作　者: 曾一雄
导　师: 蒋向东
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 多点触摸 抗强光干扰 STM32 伪点 高精度
分类号: TP334.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要


单点触摸技术已经不能满足人们对工作、学习以及娱乐的要求，因此发展多点触摸技术变得势在必行。目前已经有多种触摸屏能够实现多点触摸功能，且根据各自的技术特点而被应用于不同的领域。红外触摸屏的发展已经有几十年历史了，由于红外屏没有漂移现象，不受电流、电压和静电干扰，透光率好等优点，已经越来越受到人们的青睐，但是其存在的一些缺陷却一直未被解决，例如抵抗环境光干扰的问题，因此也使红外屏的应用领域一直局限在环境光干扰较小的场合。本课题通过研究各种触摸屏的工作原理和适用领域，特别是研究了红外屏的工作原理和存在的一些缺陷，最终设计并开发了基于STM32芯片的抗强光多点红外触摸屏，并对设计方案进行了验证。本系统的硬件设计以STM32芯片为主控制器，通过控制逻辑芯片来实现红外触摸屏的矩阵扫描。信号采集部分通过电容与模拟开关构成的高通滤波器来提高红外屏抵抗环境光干扰的能力。选用高性能的运放芯片与数字电位器构成程控增益放大器，一方面提高了红外屏的使用寿命，另一方面也提高了红外屏抵抗环境光干扰的能力。整个系统采用USB通信和供电，设备即插即用，支持XP和WIN7系统，在WIN7系统下能直接实现多点触摸功能。系统在软件设计上更是采用了多种方法来提高红外屏的性能：采用一发两收的思想和移动平均滤波器的方法来提高红外屏的触摸精度。提出了冗余设计思想来提高红外屏的使用寿命。在实现真多点触摸过程中，首先分析了不同触摸点数时存在的伪点的情况，然后提出了采用斜扫描的方法来剔除伪点，最后从算法的角度阐述了怎样剔除伪点，实现真正的多点触摸。本课题设计的红外触摸能实现真两点触摸，具有很高的抗光干扰能力，能抵抗50,000勒克斯（Lx）以上的太阳光干扰，完全适用于户外环境。分辨率达到了4096*4096，而且触摸精度小于5mm，同时还具有较快的响应时间，较长的使用寿命以及较低的成本，因此具有很高的工程意义和商业价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 研究的背景  11
  1.2 触摸屏的发展现状  11-15
  1.3 本论文的主要内容及主要工作  15-17
第二章 系统方案设计  17-32
  2.1 红外触摸屏的原理及性能特点  17-18
  2.2 系统总体设计  18
  2.3 基本硬件电路设计  18-24
    2.3.1 发射电路  18-21
    2.3.2 接收电路  21
    2.3.3 控制电路  21-23
    2.3.4 USB 电路设计  23-24
  2.4 系统软件设计  24-31
    2.4.1 程序总体流程设计  24-25
    2.4.2 扫描控制设计  25-26
    2.4.3 坐标定位设计  26-29
    2.4.4 USB 软件设计  29-31
      2.4.4.1 USB 设备描述符定义  29-30
      2.4.4.2 USB 数据传输处理  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 红外触摸屏关键技术的设计与实现  32-59
  3.1 高精度的实现  32-36
    3.1.1 移动平均滤波器的应用  32-35
    3.1.2 一发两收设计  35-36
  3.2 提高响应时间的实现  36-39
  3.3 提高使用寿命的实现  39-46
    3.3.1 冗余设计  39-41
    3.3.2 程控增益设计  41-45
      3.3.2.1 程控增益放大器  41-42
      3.3.2.2 数字电位器的应用  42-43
      3.3.2.3 软件实现  43-44
      3.3.2.4 实验结果分析  44-45
    3.3.3 低功耗设计  45-46
  3.4 抗光干扰的实现  46-52
    3.4.1 常用抗光干扰方法分析  46-47
    3.4.2 抗光干扰的硬件电路设计  47-49
    3.4.3 实验测试及结果分析  49-52
  3.5 真多点触摸的实现  52-58
    3.5.1 真多点触摸难点分析  52-54
    3.5.2 斜扫描原理分析  54-56
    3.5.3 两点触摸的实现  56-58
  3.6 本章小结  58-59
第四章 抗强光多点红外触摸屏设计制作与系统调试  59-69
  4.1 系统特点  59-60
  4.2 硬件电路调试  60-62
    4.2.1 电源电路调试  60
    4.2.2 发射电路调试  60-61
    4.2.3 接收电路调试  61
    4.2.4 主控电路调试  61-62
    4.2.5 USB 调试  62
  4.3 软件调试  62-63
  4.4 系统性能测试  63-68
    4.4.1 抗太阳光干扰测试  63-65
    4.4.2 多点测试  65-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章 总结  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
攻硕期间取得的研究成果  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备 > 输出设备
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