CN103064571A - 电容屏触摸检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明适用于触摸屏技术领域,提供了一种电容屏触摸检测***,包括:驱动控制信号发生模块、驱动电路、信号放大及滤波电路、采样电路、数据缓存模块、数据处理模块;驱动电路用于根据在控制信号的控制下,将数字的波形数据中的一部分转换为模拟的驱动信号和剩下的另一部分转换为模拟的抵消信号,模拟的驱动信号输出至电容屏的驱动端;信号放大及滤波电路用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大及滤波处理。本发明通过将从电容屏得到的感应信号统一减去一抵消信号,使得被触摸节点和未被触摸节点的数据区别更加明显,从而更有利于识别出被触摸操作,提高了电容屏触摸检测***的灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于触摸屏技术领域,尤其涉及一种电容屏触摸检测***。
背景技术
近来,电容式触摸屏以其透光率高、耐磨损、耐环境(温度、湿度等)变化、寿命长、可实现高级复杂功能,如多点触摸,而受到大众的欢迎。电容式触摸检测就是通过待测电容的变化,从而判断触摸的发生与否。电容原本存在于任何两个绝缘的导体中,而人或者触摸物体充当第三个导体会改变原有电场,从而改变原有两个导体间的电容。
随着电容屏技术的发展,对电容屏触摸检测***的灵敏度和精确度都提出了更高的要求,如何能够准确检测出电容屏上轻微的触摸操作成为当前需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电容屏触摸检测***,旨在提高电容屏触摸检测***的灵敏度,准确检测出电容屏上轻微的触摸操作。
本发明是这样实现的,一种电容屏触摸检测***包括:
驱动控制信号发生模块,用于输出控制信号和数字的波形数据;
驱动电路,与所述驱动控制信号发生模块连接,用于根据在控制信号的控制下,将所述数字的波形数据中的一部分转换为模拟的驱动信号和剩下的另一部分转换为模拟的抵消信号,所述模拟的驱动信号输出至电容屏的驱动端;
信号放大及滤波电路,与所述驱动电路连接,用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与所述模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大及滤波处理;
采样电路,与所述信号放大及滤波电路连接,用于将所述模拟的差值信号转换为串行的数字信号,作为采样数据;
数据缓存模块,与所述采样电路连接,用于将所述串行采样数据转换为并行采样数据并进行缓存;
数据处理模块,与所述数据缓存模块连接,用于从所述数据缓存模块的缓存区中调取并行采样数据进行处理,得到电容屏的原始值数据。
本发明与现有技术相比,通过将从电容屏得到的感应信号统一减去一抵消信号,使得被触摸节点和未被触摸节点的数据区别更加明显,从而更有利于识别出被触摸操作,提高了电容屏触摸检测***的灵敏度。
附图说明
图1是本发明提供的电容屏触摸检测***的结构原理图;
图2是图1所示电容屏触摸检测***中驱动控制信号发生模块的结构原理图;
图3是图2所示驱动控制信号发生模块的波形参数和相应波形的对应关系示意图;
图4是图1所示电容屏触摸检测***中驱动电路的结构原理图;
图5是图1所示电容屏触摸检测***中信号放大及滤波电路的结构原理图;
图6是图1所示电容屏触摸检测***中采样电路的结构原理图;
图7是图1所示电容屏触摸检测***中数据缓存模块的结构原理图;
图8是图1所示电容屏触摸检测***中数据处理模块的结构原理图。
具体实施方式
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。
如图1所示,本发明提供的电容屏触摸检测***包括驱动控制信号发生模块1、驱动电路2、信号放大及滤波电路3、采样电路4、数据缓存模块5和数据处理模块6。上述各部分的连接关系和功能如下:驱动控制信号发生模块1用于输出控制信号和数字的波形数据,驱动电路2与驱动控制信号发生模块1连接,用于根据在控制信号的控制下,将数字的波形数据中的一部分转换为模拟的驱动信号和剩下的另一部分转换为模拟的抵消信号,模拟的驱动信号输出至电容屏的驱动端。信号放大及滤波电路3与驱动电路2连接,用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大及滤波处理。采样电路4与信号放大及滤波电路3连接,用于将模拟的差值信号转换为串行的数字信号,作为采样数据。数据缓存模块5与采样电路4连接,用于将串行采样数据转换为并行采样数据并进行缓存。数据处理模块6与数据缓存模块5连接,用于从数据缓存模块5的缓存区中调取并行采样数据进行处理,得到电容屏的原始值数据。
上述检测***通过将从电容屏得到的感应信号统一减去一抵消信号,使得被触摸节点和未被触摸节点的数据区别更加明显,从而更有利于识别出被触摸操作,提高了电容屏触摸检测***的灵敏度。能够实时地检测电容屏上电容的大小,并将其转化为能够反映电容微小变化的原始值数据,再通过相应的软件程序就能够根据原始值数据计算出手指触摸的位置。
进一步地,图2示出了驱动控制信号发生模块1的具体结构,其包括配置寄存器11、控制信号发生器12、若干地址信号发生器13、地址信号选择控制器14、第一数据选择器15、原始波形数据调取子模块18、第二数据选择器16和第一乘法器17,其中,原始波形数据调取子模块中包含一个原始波形数据表。配置寄存器11中存储有用于生成波形数据和控制信号的配置参数,如波形总长度、频率、脉冲个数等。控制信号发生器12用于根据配置寄存器11中的配置参数生成一控制信号并输出。
若干地址信号发生器13用于根据接收到的初始相位信息以及配置寄存器11中的配置参数生成地址信号。地址信号选择控制器14用于控制对某一地址信号的选择。第一数据选择器15具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别与若干地址信号发生器13一一对应连接,其控制端与地址信号选择控制器14连接,用于在地址信号选择控制器14的控制之下,输出相应的地址信号,即允许若干地址信号发生器13产生的某一个地址信号通过。
原始波形数据调取子模块,与第一数据选择器15的信号输出端连接,其内部存储有与地址相对应的原始波形数据,用于根据第一数据选择器输出的地址信号,调取出与该地址对应的原始波形数据。第二数据选择器16同样具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别用于接收与地址信号对应的振幅数据,其控制端与地址信号选择控制器14连接,用于在地址信号选择控制器14的控制之下,输出相应的振幅数据,即允许某一个振幅数据通过。第一乘法器17的两个输入端分别连接原始波形数据调取子模块和第二数据选择器16的信号输出端,用于将原始波形数据和振幅数据相乘,得到数字的波形数据,产生的波形和参数的关系如图3所示。
进一步地,图4示出了驱动电路2的具体结构,其包括第一组数模转换器21、若干放大器22、若干反相器23、默认信号发生器24、驱动信号选择控制器25、多组第三数据选择器26和第二组数模转换器27,上述第一组数模转换器21和第二组数模转换器27中的数模转换器的总数与图2中地址信号发生器的数量相当,图4中以数量N+1(DAC0至DACN)为例示出,即来自第一乘法器17的N+1个波形数据中,有两个波形数据输入至第一组数模转换器21以供生成驱动信号,而另外的N-1个波形数据输入至第二组数模转换器27以供生成抵消信号。第一组数模转换器21其至少包括两个数模转换器,在图3中以DAC0和DAC1为例示出,与驱动控制信号发生模块1连接,在控制信号的作用下,每个数模转换器将接收到的数字的波形数据转换为模拟信号。若干放大器22与第一组数模转换器中21的数模转换器一一对应连接,用于将得到的模拟信号放大处理,放大处理后的信号作为正向驱动信号SIN0P。而若干反相器23又与放大器22一一对应连接,用于将放大器22处理后的信号求反,求反后的信号作为反向驱动信号SIN0N。除此之外,默认信号发生器24用于生成一默认驱动信号。上述正向驱动信号SIN0P、反向驱动信号SIN0N、默认驱动信号即为电容屏的驱动信号,不过在某一时刻只能允许上述三个驱动信号中的一个输出至某一驱动通道。同一时刻不同驱动通道上的驱动信号可以相同也可以不同,其中对驱动信号的选择的规则和下文数据处理模块6中解码器解码671和672的解码规则相对应。例如,向驱动通道TX0输出正向驱动信号SIN0P,而驱动通道TX1至TXM不输出驱动信号(即输出为低电平的默认驱动信号),对于这种状态下的采样数据数据处理模块6即可解码出驱动通道TX0和各路感应通道的交点出的原始值数据,依此类推即可获得整个触摸屏的原始值数据。
驱动信号选择控制器25用于控制对某一驱动信号的选择。上述每一个放大器22和反相器23对应一组第三数据选择器26,其具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别用于接收正向驱动信号SIN0P、反向驱动信号SIN0N、默认驱动信号,其控制端与驱动信号选择控制器25连接,用于在驱动信号选择控制器25的控制之下,输出相应的驱动信号以驱动电容屏;在同一组的第三数据选择器中,每个第三数据选择器26的输入端均连接至同一个放大器22、同一个反相器23、以及默认信号发生器24,例如图3中驱动通道TX0至TX10对应的第三数据选择器26连接同一个放大器22和反相器23,而驱动通道TX11至TXM对应的第三数据选择器26连接同一个放大器22和反相器23。
第二组数模转换器27包括多个数模转换器,如图3中的DAC20和DACN,与驱动控制信号发生模块1连接,在控制信号的作用下,每个数模转换器将接收到的数字的波形数据转换为模拟的抵消信号。
进一步地,图5示出了信号放大及滤波电路3的具体结构,包括多个放大电路31和多个滤波器32,放大电路31可选用可编程增益放大器(ProgrammableGain Amplifier,PGA)来实现,与驱动电路2连接,用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大。多个滤波器32与多个放大电路31一一对应连接,用于对模拟的差值信号滤波处理,具体可采用低通滤波器和高通滤波器实现。图5中RX0至RXN表示感应通道。
进一步地,图6示出了采样电路4的具体结构,包括多个模数转换器ADC,模数转换器ADC的数量与电容屏感应通道的数量对应,作用是将经过放大和滤波后的模拟信号转化为串行的数字信号。
进一步地,图7示出了数据缓存模块5的具体结构,包括多个串并转换器51、多个缓存区52、一随机存储器控制器53、一随机存储器54,多个缓存区52、一随机存储器控制器53、一随机存储器54共同构成数据缓存区。首先串并转换器51将串行的采样数据转化为并行的采样数据存入缓存区52(可采用Ping Pong Buffer)中,然后通过随机存储器控制器53将缓存区52中的数据按固定的格式存入随机存储器54中,最后将数据传输给数据处理模块6。
进一步地,图8示出了数据处理模块6的具体结构,包括正弦信号发生器61、余弦信号发生器62、第二乘法器63、第三乘法器64、两个积分器651和652、两个低通滤波器661和662、两个解码器671和672和原始值数据计算单元68。正弦信号发生器61和余弦信号发生器62分别用于产生正弦信号和余弦信号。第二乘法器63的两个输入端分别连接正弦信号发生器61和数据缓存模块5,用于将正弦信号与并行采样数据相乘。同理,第三乘法器64的两个输入端分别连接余弦信号发生器62和数据缓存模块5,用于将余弦信号与并行采样数据相乘。两个积分器651和652分别连接第二乘法器63和第三乘法器64,两个低通滤波器661和662,分别与两个积分器651和652一一对应连接,两个解码器671和672又分别与两个低通滤波器661和662一一对应连接,最后,原始值数据计算单元68分别与两个解码器661和662连接,用于对两个解码器661和662的输出值的平方相加后再开二次方,得到原始值数据。
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。
Claims (7)
1.一种电容屏触摸检测***,其特征在于,包括:
驱动控制信号发生模块,用于输出控制信号和数字的波形数据;
驱动电路,与所述驱动控制信号发生模块连接,用于根据在控制信号的控制下,将所述数字的波形数据中的一部分转换为模拟的驱动信号和剩下的另一部分转换为模拟的抵消信号,所述模拟的驱动信号输出至电容屏的驱动端;
信号放大及滤波电路,与所述驱动电路连接,用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与所述模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大及滤波处理;
采样电路,与所述信号放大及滤波电路连接,用于将所述模拟的差值信号转换为串行的数字信号,作为采样数据;
数据缓存模块,与所述采样电路连接,用于将所述串行采样数据转换为并行采样数据并进行缓存;
数据处理模块,与所述数据缓存模块连接,用于从所述数据缓存模块的缓存区中调取并行采样数据进行处理,得到电容屏的原始值数据。
2.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述驱动控制信号发生模块包括:
一配置寄存器,其内部存储有用于生成波形数据和控制信号的配置参数;
一控制信号发生器,用于根据所述配置寄存器中的配置参数生成一控制信号;
若干地址信号发生器,用于根据接收到的初始相位信息以及所述配置寄存器中的配置参数生成地址信号;
地址信号选择控制器,用于控制对某一地址信号的选择;
第一数据选择器,其具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别与所述若干地址信号发生器一一对应连接,其控制端与所述地址信号选择控制器连接,用于在所述地址信号选择控制器的控制之下,输出相应的地址信号;
原始波形数据调取子模块,与所述第一数据选择器的信号输出端连接,其内部存储有与地址相对应的原始波形数据,用于根据所述第一数据选择器输出的地址信号,调取出与该地址对应的原始波形数据;
第二数据选择器,其具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别用于接收与地址信号对应的振幅数据,其控制端与所述地址信号选择控制器连接,用于在所述地址信号选择控制器的控制之下,输出相应的振幅数据;
第一乘法器,其两个输入端分别连接所述原始波形数据调取子模块和所述第二数据选择器的信号输出端,用于将所述原始波形数据和所述振幅数据相乘,得到数字的波形数据。
3.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述驱动电路包括:
第一组数模转换器,其至少包括两个数模转换器,与所述驱动控制信号发生模块连接,在所述控制信号的作用下,每个数模转换器将接收到的数字的波形数据转换为模拟信号;
若干放大器,与所述第一组数模转换器中的数模转换器一一对应连接,用于将得到的模拟信号放大处理,放大处理后的信号作为正向驱动信号;
若干反相器,与所述放大器一一对应连接,用于将所述放大器处理后的信号求反,求反后的信号作为反向驱动信号;
一默认信号发生器,用于生成一默认驱动信号;
一驱动信号选择控制器,用于控制对某一驱动信号的选择;
多组第三数据选择器,其中每一个所述放大器和所述反相器对应一组第三数据选择器,其具有多个信号输入端、一信号输出端、一控制端,其多个信号输入端分别用于接收所述正向驱动信号、反向驱动信号、默认驱动信号,其控制端与所述驱动信号选择控制器连接,用于在所述驱动信号选择控制器的控制之下,输出相应的驱动信号以驱动电容屏;在同一组的第三数据选择器中,每个第三数据选择器的输入端均连接至同一个放大器、同一个反相器、已经所述默认信号发生器;
第二组数模转换器,其包括多个数模转换器,与所述驱动控制信号发生模块连接,在所述控制信号的作用下,每个数模转换器将接收到的数字的波形数据转换为模拟的抵消信号。
4.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述信号放大及滤波电路包括:
多个放大电路,每个放大电路都与所述驱动电路连接,用于将从电容屏感应端接收到的模拟的感应信号与所述模拟的抵消信号做差,并对得到的模拟的差值信号进行放大;
多个滤波器,与所述多个放大电路一一对应连接,用于对所述模拟的差值信号滤波处理。
5.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述采样电路包括多个模数转换器。
6.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述数据缓存模块包括多个串并转换器、与所述多个串并转换器一一对应连接的多个数据缓存区。
7.如权利要求1所述的电容屏触摸检测***,其特征在于,所述数据处理模块包括:
一正弦信号发生器,用于产生正弦信号;
一余弦信号发生器,用于产生余弦信号;
第二乘法器,其两个输入端分别连接所述正弦信号发生器和所述数据缓存模块,用于将所述正弦信号与所述并行采样数据相乘;
第三乘法器,其两个输入端分别连接所述余弦信号发生器和所述数据缓存模块,用于将所述余弦信号与所述并行采样数据相乘;
两个积分器,分别连接所述第二乘法器和所述第三乘法器;
两个低通滤波器,分别与所述两个积分器一一对应连接;
两个解码器,分别与所述两个低通滤波器一一对应连接;
原始值数据计算单元,分别与所述两个解码器连接,用于对所述两个解码器的输出值的平方相加后再开二次方,得到原始值数据。
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