專利名稱：自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏坐標(biāo)溫差漂移的校正方法及裝置，尤其是一種能自動進(jìn)行溫差坐標(biāo)補(bǔ)償?shù)姆椒把b置，具體地說是一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法及裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，觸摸屏的輸入系統(tǒng)由觸摸屏、觸摸屏控制器及其相應(yīng)控制裝置和相應(yīng)程序構(gòu)成。其中，觸摸屏控制器從觸摸屏的觸點(diǎn)檢測觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給主機(jī)CPU；它同時能接收主機(jī)CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏的基本原理是用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置(以坐標(biāo)形式)由觸摸屏控制器檢測，并通過接口(如RS-232串行口)送到主機(jī)CPU，從而確定輸入的信息。
由于觸摸檢測裝置和觸摸屏等的電性能參數(shù)會隨溫度變化而發(fā)生變化，從而會發(fā)生觸點(diǎn)坐標(biāo)隨溫度變化的現(xiàn)象。比如電阻式觸摸屏，由于導(dǎo)通電阻會隨溫度的變化而改變，所以當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏上同一點(diǎn)時，隨溫度不同就會檢測出不同的坐標(biāo)。另外，觸摸檢測裝置的一些元件的特性也會隨溫度發(fā)生變化，比如TI公司的ADS7845，由于其內(nèi)部元器件的特性隨溫度不同會發(fā)生變化，也會導(dǎo)致輸出坐標(biāo)發(fā)生變化。這些因素在觸摸屏系統(tǒng)中是不可避免的。
傳統(tǒng)的觸摸屏系統(tǒng)就存在這些問題。例如10.4英寸的五線電阻式觸摸屏，在溫度從負(fù)30度上升到正70度的過程中，對于觸摸屏上同一觸點(diǎn)的顯示位置，最大偏移量達(dá)到1厘米。這對于用戶來說，是不能接受的，可能造成誤觸發(fā)。本發(fā)明可以在系統(tǒng)內(nèi)部自動完成對這些偏移的修正工作，既準(zhǔn)確可靠又簡捷方便。
現(xiàn)有的觸摸屏系統(tǒng)當(dāng)溫度變化較大、觸點(diǎn)位置與顯示位置偏差過大的情況下，采用人工隨時校正的方法。即溫度變化之后，在新的溫度環(huán)境下重新運(yùn)行校正程序，重新設(shè)定存儲器中的參數(shù)，使觸點(diǎn)位置與顯示位置保持一致。但是這些操作對使用者來說，非常的不方便。
總之，現(xiàn)有的觸摸屏在使用過程中除了對環(huán)境溫度要求較高外，還需定期進(jìn)行溫度校正，而溫度校正又必須由受過培訓(xùn)的專業(yè)人員才能進(jìn)行，且程序十分復(fù)雜，因此用戶在使用和維護(hù)過程中十分不便。開發(fā)一種能自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)挠|摸屏系統(tǒng)勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移校正不便的問題，提供一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法及裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法，其特征是它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統(tǒng)中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環(huán)境溫度與坐標(biāo)值對應(yīng)關(guān)系的非易失性電可擦除存儲器和用于實(shí)時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點(diǎn)坐標(biāo)值補(bǔ)償關(guān)系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標(biāo)值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實(shí)測值，a，b為系數(shù)，a的范圍通常在0.6到1.5之間(具體取值通常和溫度有關(guān)，可通過試驗測得)，也可尋求a和Δt(實(shí)時環(huán)境溫度與校正時環(huán)境溫度的差值)的關(guān)系式，如選擇a＝1+0.003×Δt/10求得，b的范圍通常在0到100之間；(3)MCU讀取溫度檢測裝置得到當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)；(4)當(dāng)MCU探測到有觸摸動作時，立即讀取非易失性存儲器中存儲的原始溫度，并計算出溫度變化量，若該溫度變化量超過規(guī)定的溫度梯度，則MCU自動通過補(bǔ)償關(guān)系式的運(yùn)算獲取觸點(diǎn)補(bǔ)償值后送入主機(jī)CPU中執(zhí)行觸摸者所期望的操作。
所述的溫度變化量的溫度梯度介于1攝氏度到20攝氏度之間。在工程應(yīng)用中，5度和10度是可行的數(shù)值。
上述方法可采用以下裝置加以實(shí)現(xiàn)一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，包括MCU、觸摸檢測裝置、觸摸屏、接口電路，觸摸檢測裝置的輸入與觸摸屏相連，觸摸檢測裝置的輸出接MCU的輸入，接口電路位于MCU與主機(jī)CPU之間，其特征是所述的MCU還連接有溫度檢測裝置和非易失性電可擦除存儲器。
所述的溫度檢測裝置為數(shù)字式溫度傳感器，它的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
所述的溫度檢測裝置為模擬式溫度傳感器，它的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
所述的溫度檢測裝置為模擬式溫度傳感器，它的輸出接MCU內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入。
本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明解決了用戶使用過程中最頭痛的難題，大大方便了用戶，必須的初始化過程可在出廠時進(jìn)行，用戶接上電源和數(shù)據(jù)線即可使用，且不論溫度如何變化，均可保證其準(zhǔn)確性。
2、方法易行可靠，軟、硬件易于實(shí)現(xiàn)，是對觸摸屏性能的一次革命性變革，可大大提高其性能檔次，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，解決了溫差較大環(huán)境中觸摸屏的使用問題。


圖1是本發(fā)明的自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的觸摸屏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的電原理圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的軟件流程圖。
圖4是本發(fā)明的數(shù)字式溫度傳感器的接線示意圖。
圖5是本發(fā)明的模擬式溫度傳感器和單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換器的接線示意圖。
圖6是本發(fā)明的模擬式溫度傳感器和MCU內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的接線示意圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中某定點(diǎn)坐標(biāo)隨溫度變化的樣本。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中某定點(diǎn)坐標(biāo)隨溫度變化的曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1～5所示。
一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法，它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統(tǒng)中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環(huán)境溫度與坐標(biāo)值對應(yīng)關(guān)系的非易失性電可擦除存儲器和用于實(shí)時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點(diǎn)坐標(biāo)值補(bǔ)償關(guān)系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標(biāo)值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實(shí)測值，a，b為系數(shù)，a的范圍通常在0.6到1.5之間，b的范圍通常在0到100之間；(3)MCU讀取溫度檢測裝置得到當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)；(4)當(dāng)MCU探測到有觸摸動作時，立即讀取非易失性存儲器中存儲的原始溫度，并計算出溫度變化量，若該溫度變化量超過規(guī)定的溫度梯度(10度)，則MCU自動通過補(bǔ)償關(guān)系式的運(yùn)算獲取觸點(diǎn)補(bǔ)償值后送入主機(jī)CPU中執(zhí)行觸摸者所期望的操作。
實(shí)施該方法的具體裝置可為一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，包括MCU1(即多點(diǎn)控制器，如采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn))、觸摸檢測裝置2、觸摸屏3、接口電路4、非易失性電可擦除存儲器5和溫度檢測裝置6，如圖1所示，觸摸檢測裝置2的輸入與觸摸屏3相連，觸摸檢測裝置2的輸出接MCU1的輸入，接口電路4位于MCU1與主機(jī)CPU之間，MCU1還連接有溫度檢測裝置6和非易失性電可擦除存儲器5。溫度檢測裝置6可采用圖4或圖5所示的溫度傳感器。本實(shí)施例的電原理圖如圖2所示。
具體實(shí)施時MCU1可采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)，觸摸檢測裝置2可采用TI公司的專用芯片ADS7845，觸摸屏3可采用五線電阻式觸摸屏，非易失性電可擦除存儲器5可采用XICOR公司的X5045，溫度傳感器6采用DS1620，接口采用RS-232串行接口。
上述的硬件系統(tǒng)連接好以后，就可以開始執(zhí)行觸摸屏的操作了。圖3所示為溫度修正程序的流程圖。這里結(jié)合本例的硬件電路，采用了對溫差進(jìn)行分段的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，可以簡化溫度修正程序的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間。本例以10攝氏度為梯度進(jìn)行修正比較合理，既不會影響系統(tǒng)的響應(yīng)時間，又可以極大限度的提高觸點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的各部件的功能及工作原理如下本發(fā)明的目的在于改善上述溫度漂移現(xiàn)象，提高觸摸屏工作的可靠性。其主要部件包括溫度檢測裝置6，MCU1，用于存儲相關(guān)參數(shù)的存儲部分(即非易失性電可擦除存儲器5)，觸摸檢測裝置2和接口電路4。本系統(tǒng)通過測量環(huán)境溫度，同時在控制系統(tǒng)的微處理器(MCU)中采用軟件修正的方法，解決了傳統(tǒng)觸摸屏存在的溫度漂移問題。
本發(fā)明中的MCU是中央控制單元，控制各種操作狀態(tài)和過程?？晒┻x用的微處理器芯片種類很多，例如ATMEL 51系列單片機(jī)、各種品牌的CPU、用FPGA等邏輯電路實(shí)現(xiàn)的微處理器等。
溫度檢測裝置，可采用的是數(shù)字溫度傳感器，用于探測環(huán)境溫度。溫度傳感器也可以采用模擬溫度傳感器，如熱敏電阻、熱電偶等，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置得到數(shù)字溫度值。
存儲器，可供選用的芯片也比較多，EEPROM、FLASH等非易失性電可擦除存儲器都可以使用，比如使用SPI總線的X5045。其主要作用是記錄觸點(diǎn)位置參數(shù)以及溫度參數(shù)等，確保在掉電以后數(shù)據(jù)不會丟失。
觸摸檢測裝置，可以采用通用模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，也可以采用專用模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。如ADS7845，它將電阻式觸摸屏上的電壓信息進(jìn)行處理，從而幫助中央控制單元確定觸點(diǎn)的位置。
觸摸屏，供手指或輸入筆在其上點(diǎn)擊或書寫圖文，包括電阻式、電容式、紅外式、聲表面波式等等。
接口電路，負(fù)責(zé)傳送中央處理單元和主機(jī)CPU之間的數(shù)據(jù)。其形式可以采用RS-232串行接口、并行接口、I2C或者USB等接口均可。
本發(fā)明的工作過程如下
系統(tǒng)首次通電以后，必須運(yùn)行校正程序才能正常工作，這對所有的觸摸屏控制系統(tǒng)都是相同的，本發(fā)明所不同的是，在校正過程中，系統(tǒng)會檢測溫度參數(shù)，由溫度檢測裝置檢測出此時的溫度值，并且存儲到非易失性電可擦除存儲器中。
校正之后，系統(tǒng)就可以正常工作了。如實(shí)施例中，系統(tǒng)隨時檢測環(huán)境溫度，并檢測有沒有觸摸發(fā)生。當(dāng)有觸摸發(fā)生時，單片機(jī)把當(dāng)前溫度和校正時的溫度值相比較，若溫差超過了規(guī)定的梯度，則運(yùn)行修正程序，修正由于溫度變化引起的觸點(diǎn)坐標(biāo)漂移的現(xiàn)象，保證觸點(diǎn)坐標(biāo)在任何溫度下都不變化或者在很小的范圍內(nèi)變化。這樣就可以避免觸點(diǎn)位置與顯示位置不一致的情況發(fā)生了。
在實(shí)施例中，采取了以10攝氏度為一個梯度的做法，當(dāng)然也可以根據(jù)需要采取以5攝氏度為一個梯度，或者其它梯度。
假設(shè)觸摸屏在二十?dāng)z氏度(t0)時進(jìn)行了一次校正，溫度檢測裝置會檢測出t0這個溫度信息，然后通過中央控制單元微處理器把存在非易失性電可擦除存儲器中。此后在使用過程中，如果溫度上升到七十?dāng)z氏度(t1)，溫度檢測裝置會及時檢測到t1這個溫度信息，通過中央控制單元把t1與存儲器中的t0進(jìn)行比較，因為有溫度變化，所以會運(yùn)行溫度修正程序。圖7所示為觸摸屏上某一固定點(diǎn)坐標(biāo)值隨溫度變化的情況。由圖易見，隨著溫度的升高，此定點(diǎn)的坐標(biāo)值會發(fā)生很大的變化。根據(jù)此表格，可以繪制出坐標(biāo)值隨溫度變化的曲線(如圖8所示)。根據(jù)曲線，建立相應(yīng)的方程，無論溫度如何變化，都能通過修正達(dá)到20攝氏度(t0)時的正確坐標(biāo)值。在此實(shí)施例中，把溫度-坐標(biāo)值曲線近似為一條直線，建立方程X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標(biāo)值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實(shí)測值，其中a、b的取值和溫度變化量有關(guān)，通過實(shí)驗，可以令a＝[1+0.003×(t1-t0)/10]，b取0。盡管有五十度的溫度偏差，但是通過溫度修正程序的修正，觸摸屏上的觸點(diǎn)位置與顯示器上的顯示位置仍然沒有偏差。這對于精度要求較高的場合非常適用。如果采用常規(guī)的觸摸屏控制系統(tǒng)，就會在溫度變化較大時，觸點(diǎn)位置與顯示位置偏差很大，甚至達(dá)到一至二厘米的差距。
在本系統(tǒng)中，采用了非易失性電可擦除存儲器記錄校正時的參考溫度，所以在系統(tǒng)掉電以后，這個溫度信息還能繼續(xù)保存，等下次開機(jī)之后，即使環(huán)境溫度變化了，也不會影響到工作的可靠性。這樣就不用在每次開機(jī)以后進(jìn)行校正程序了，省去了許多麻煩。
溫度檢測裝置的靈敏度和可以檢測的溫度范圍都是可以自由選擇的。比如采用某些數(shù)字溫度傳感器，它的溫度檢測誤差在2攝氏度以內(nèi)，可檢測的溫度范圍從零下55度到零上125度，這對于一般的環(huán)境來說足夠用了。當(dāng)然也可以選擇其他形式的溫度傳感器，比如采用熱敏電阻等模擬測溫裝置，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換來獲得溫度信息，只是這樣做的精度可能稍微差一些。在一些要求不高的場合，這樣做有助于降低成本。
至于溫度修正程序，可以有多種實(shí)現(xiàn)方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中，系統(tǒng)的應(yīng)用主要強(qiáng)調(diào)觸摸屏的響應(yīng)速度，所以采用的溫度修正程序較為簡單。通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，溫度變化在10攝氏度以內(nèi)時，觸點(diǎn)坐標(biāo)與顯示坐標(biāo)偏差不大，對于1024×1024的分辨率來說，最大偏差為3個像素。這樣的偏差人眼是不容易分辨的。所以，系統(tǒng)的溫度修正程序把溫度偏差進(jìn)行分檔，以10攝氏度溫差為一個梯度進(jìn)行修正。溫差在10攝氏度以內(nèi)，不進(jìn)行修正。
溫度修正程序的算法也要和中央處理單元微處理器結(jié)合起來考慮，如果處理器選擇比較普通的單片機(jī)，那么溫度修正算法就不能太復(fù)雜，否則會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。如果MCU選擇高速的DSP等，則可以適當(dāng)增加溫度修正算法的復(fù)雜度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，MCU采用ATMEL公司的AT89S52，溫度修正程序采用以10攝氏度分檔的算法，通過實(shí)驗和實(shí)際使用的驗證，幾乎對觸摸屏系統(tǒng)的觸摸響應(yīng)速度沒有影響。
采用了上述處理方法，可以把觸摸屏系統(tǒng)中所有由于溫度變化引起的觸點(diǎn)位置與顯示位置的偏差排除，并且所有過程都在觸摸屏控制器上自動完成，不需要增加用戶的額外操作，方便快捷。
雖然已經(jīng)參考其示范性實(shí)例具體地圖示并說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，可在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化而不脫離由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法，其特征是它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統(tǒng)中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環(huán)境溫度與坐標(biāo)值對應(yīng)關(guān)系的非易失性電可擦除存儲器和用于實(shí)時檢測環(huán)境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點(diǎn)坐標(biāo)值補(bǔ)償關(guān)系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標(biāo)值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實(shí)測值，a，b為系數(shù)，a的范圍在0.6到1.5之間，b的范圍在0到100之間；(3)MCU讀取溫度檢測裝置得到當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)；(4)當(dāng)MCU探測到有觸摸動作時，立即讀取非易失性存儲器中存儲的原始溫度，并計算出溫度變化量，若該溫度變化量超過規(guī)定的溫度梯度，則MCU自動通過補(bǔ)償關(guān)系式的運(yùn)算獲取觸點(diǎn)補(bǔ)償值后送入主機(jī)CPU中執(zhí)行觸摸者所期望的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法，其特征是所述的溫度變化量的溫度梯度介于1攝氏度到20攝氏度之間。
3.一種自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，包括MCU、觸摸檢測裝置、觸摸屏、接口電路，觸摸檢測裝置的輸入與觸摸屏相連，觸摸檢測裝置的輸出接MCU的輸入，接口電路位于MCU與主機(jī)CPU之間，其特征是所述的MCU還連接有溫度檢測裝置和非易失性電可擦除存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，其特征是所述的溫度檢測裝置為數(shù)字式溫度傳感器，它的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，其特征是所述的溫度檢測裝置為模擬式溫度傳感器，它的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的裝置，其特征是所述的溫度檢測裝置為模擬式溫度傳感器，它的輸出接MCU內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有的觸摸屏存在的坐標(biāo)易隨溫度發(fā)生漂移從而出現(xiàn)觸摸不準(zhǔn)，且校正程序復(fù)雜，需專業(yè)人員操作的問題，公開了一種能自動消除觸摸屏觸點(diǎn)坐標(biāo)溫差漂移的方法及裝置，它通過在原觸摸屏控制系統(tǒng)中增加溫度檢測裝置和非易失存儲器，使觸摸屏的MCU根據(jù)檢測到的溫度與初始溫度的變化，在軟件的控制下按設(shè)定的公式自動進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)的補(bǔ)償和校正，無需人工干預(yù)即可實(shí)現(xiàn)自動溫度補(bǔ)償。
文檔編號G06F3/041GK1815429SQ20061003794
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者曹允, 權(quán)蕾, 王緒豐, 樊衛(wèi)華 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所