專利名稱：自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種觸摸屏坐標溫差漂移的校正方法及裝置，尤其是一種能自動進行溫差坐標補償的方法及裝置，具體地說是一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法及裝置。
背景技術：
眾所周知，觸摸屏的輸入系統由觸摸屏、觸摸屏控制器及其相應控制裝置和相應程序構成。其中，觸摸屏控制器從觸摸屏的觸點檢測觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給主機CPU；它同時能接收主機CPU發來的命令并加以執行。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時，所觸摸的位置(以坐標形式)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會隨溫度變化而發生變化，從而會發生觸點坐標隨溫度變化的現象。比如電阻式觸摸屏，由于導通電阻會隨溫度的變化而改變，所以當點擊觸摸屏上同一點時，隨溫度不同就會檢測出不同的坐標。另外，觸摸檢測裝置的一些元件的特性也會隨溫度發生變化，比如TI公司的ADS7845，由于其內部元器件的特性隨溫度不同會發生變化，也會導致輸出坐標發生變化。這些因素在觸摸屏系統中是不可避免的。
傳統的觸摸屏系統就存在這些問題。例如10.4英寸的五線電阻式觸摸屏，在溫度從負30度上升到正70度的過程中，對于觸摸屏上同一觸點的顯示位置，最大偏移量達到1厘米。這對于用戶來說，是不能接受的，可能造成誤觸發。本發明可以在系統內部自動完成對這些偏移的修正工作，既準確可靠又簡捷方便。
現有的觸摸屏系統當溫度變化較大、觸點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，在新的溫度環境下重新運行校正程序，重新設定存儲器中的參數，使觸點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，現有的觸摸屏在使用過程中除了對環境溫度要求較高外，還需定期進行溫度校正，而溫度校正又必須由受過培訓的專業人員才能進行，且程序十分復雜，因此用戶在使用和維護過程中十分不便。開發一種能自動進行溫度補償的觸摸屏系統勢在必行。
發明內容
本發明的目的是針對現有的觸摸屏觸點坐標溫差漂移校正不便的問題，提供一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法及裝置。
本發明的技術方案是一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法，其特征是它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環境溫度與坐標值對應關系的非易失性電可擦除存儲器和用于實時檢測環境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點坐標值補償關系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實測值，a，b為系數，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，可通過試驗測得)，也可尋求a和Δt(實時環境溫度與校正時環境溫度的差值)的關系式，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前溫度數據；(4)當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定的溫度梯度，則MCU自動通過補償關系式的運算獲取觸點補償值后送入主機CPU中執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。在工程應用中，5度和10度是可行的數值。
上述方法可采用以下裝置加以實現一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的裝置，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轉換電路的輸入，A/D轉換電路的輸出與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內的A/D轉換電路的輸入。
本發明的有益效果1、本發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行，用戶接上電源和數據線即可使用，且不論溫度如何變化，均可保證其準確性。
2、方法易行可靠，軟、硬件易于實現，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，擴大其應用范圍，解決了溫差較大環境中觸摸屏的使用問題。
圖1是本發明的自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的觸摸屏系統結構框圖。
圖2是本發明的實施例的電原理圖。
圖3是本發明的實施例的軟件流程圖。
圖4是本發明的數字式溫度傳感器的接線示意圖。
圖5是本發明的模擬式溫度傳感器和單獨的A/D轉換器的接線示意圖。
圖6是本發明的模擬式溫度傳感器和MCU內置A/D轉換器的接線示意圖。
圖7是本發明的實施例中某定點坐標隨溫度變化的樣本。
圖8是本發明的實施例中某定點坐標隨溫度變化的曲線。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1～5所示。
一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法，它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環境溫度與坐標值對應關系的非易失性電可擦除存儲器和用于實時檢測環境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點坐標值補償關系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實測值，a，b為系數，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前溫度數據；(4)當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定的溫度梯度(10度)，則MCU自動通過補償關系式的運算獲取觸點補償值后送入主機CPU中執行觸摸者所期望的操作。
實施該方法的具體裝置可為一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的裝置，包括MCU1(即多點控制器，如采用現有技術加以實現)、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。本實施例的電原理圖如圖2所示。
具體實施時MCU1可采用ATMEL公司的AT89S52單片機，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。
上述的硬件系統連接好以后，就可以開始執行觸摸屏的操作了。圖3所示為溫度修正程序的流程圖。這里結合本例的硬件電路，采用了對溫差進行分段的方法進行數據修正，可以簡化溫度修正程序的復雜度，提高系統的響應時間。本例以10攝氏度為梯度進行修正比較合理，既不會影響系統的響應時間，又可以極大限度的提高觸點坐標的準確性。
本發明的各部件的功能及工作原理如下本發明的目的在于改善上述溫度漂移現象，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，用于存儲相關參數的存儲部分(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。本系統通過測量環境溫度，同時在控制系統的微處理器(MCU)中采用軟件修正的方法，解決了傳統觸摸屏存在的溫度漂移問題。
本發明中的MCU是中央控制單元，控制各種操作狀態和過程。可供選用的微處理器芯片種類很多，例如ATMEL 51系列單片機、各種品牌的CPU、用FPGA等邏輯電路實現的微處理器等。
溫度檢測裝置，可采用的是數字溫度傳感器，用于探測環境溫度。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，通過模數轉換裝置得到數字溫度值。
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位置參數以及溫度參數等，確保在掉電以后數據不會丟失。
觸摸檢測裝置，可以采用通用模數轉換裝置，也可以采用專用模數轉換裝置。如ADS7845，它將電阻式觸摸屏上的電壓信息進行處理，從而幫助中央控制單元確定觸點的位置。
觸摸屏，供手指或輸入筆在其上點擊或書寫圖文，包括電阻式、電容式、紅外式、聲表面波式等等。
接口電路，負責傳送中央處理單元和主機CPU之間的數據。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。
本發明的工作過程如下
系統首次通電以后，必須運行校正程序才能正常工作，這對所有的觸摸屏控制系統都是相同的，本發明所不同的是，在校正過程中，系統會檢測溫度參數，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，系統就可以正常工作了。如實施例中，系統隨時檢測環境溫度，并檢測有沒有觸摸發生。當有觸摸發生時，單片機把當前溫度和校正時的溫度值相比較，若溫差超過了規定的梯度，則運行修正程序，修正由于溫度變化引起的觸點坐標漂移的現象，保證觸點坐標在任何溫度下都不變化或者在很小的范圍內變化。這樣就可以避免觸點位置與顯示位置不一致的情況發生了。
在實施例中，采取了以10攝氏度為一個梯度的做法，當然也可以根據需要采取以5攝氏度為一個梯度，或者其它梯度。
假設觸摸屏在二十攝氏度(t0)時進行了一次校正，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攝氏度(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進行比較，因為有溫度變化，所以會運行溫度修正程序。圖7所示為觸摸屏上某一固定點坐標值隨溫度變化的情況。由圖易見，隨著溫度的升高，此定點的坐標值會發生很大的變化。根據此表格，可以繪制出坐標值隨溫度變化的曲線(如圖8所示)。根據曲線，建立相應的方程，無論溫度如何變化，都能通過修正達到20攝氏度(t0)時的正確坐標值。在此實施例中，把溫度-坐標值曲線近似為一條直線，建立方程X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實測值，其中a、b的取值和溫度變化量有關，通過實驗，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。如果采用常規的觸摸屏控制系統，就會在溫度變化較大時，觸點位置與顯示位置偏差很大，甚至達到一至二厘米的差距。
在本系統中，采用了非易失性電可擦除存儲器記錄校正時的參考溫度，所以在系統掉電以后，這個溫度信息還能繼續保存，等下次開機之后，即使環境溫度變化了，也不會影響到工作的可靠性。這樣就不用在每次開機以后進行校正程序了，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。比如采用某些數字溫度傳感器，它的溫度檢測誤差在2攝氏度以內，可檢測的溫度范圍從零下55度到零上125度，這對于一般的環境來說足夠用了。當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，通過模數轉換來獲得溫度信息，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，可以有多種實現方法。在本發明的實施例中，系統的應用主要強調觸摸屏的響應速度，所以采用的溫度修正程序較為簡單。通過實驗發現，溫度變化在10攝氏度以內時，觸點坐標與顯示坐標偏差不大，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，系統的溫度修正程序把溫度偏差進行分檔，以10攝氏度溫差為一個梯度進行修正。溫差在10攝氏度以內，不進行修正。
溫度修正程序的算法也要和中央處理單元微處理器結合起來考慮，如果處理器選擇比較普通的單片機，那么溫度修正算法就不能太復雜，否則會嚴重影響系統的響應速度。如果MCU選擇高速的DSP等，則可以適當增加溫度修正算法的復雜度。在本發明的實施例中，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，通過實驗和實際使用的驗證，幾乎對觸摸屏系統的觸摸響應速度沒有影響。
采用了上述處理方法，可以把觸摸屏系統中所有由于溫度變化引起的觸點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。
雖然已經參考其示范性實例具體地圖示并說明了本發明，但是本領域的普通技術人員可以理解，可在其中進行形式和細節上的多種變化而不脫離由權利要求書所限定的本發明的實質和范圍。
權利要求
1.一種自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法，其特征是它包括以下步驟(1)在觸摸屏控制系統中增加用于記憶觸摸屏首次校正操作時的環境溫度與坐標值對應關系的非易失性電可擦除存儲器和用于實時檢測環境溫度的溫度檢測裝置；(2)建立溫度變化量與觸點坐標值補償關系式X’＝aX+b。其中，X’為修正以后的坐標值，X為觸摸檢測裝置送給MCU的實測值，a，b為系數，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前溫度數據；(4)當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定的溫度梯度，則MCU自動通過補償關系式的運算獲取觸點補償值后送入主機CPU中執行觸摸者所期望的操作。
2.根據權利要求1所述的自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法，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坐標溫差漂移的裝置，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.根據權利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的裝置，其特征是所述的溫度檢測裝置為數字式溫度傳感器，它的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
5.根據權利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的裝置，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轉換電路的輸入，A/D轉換電路的輸出與MCU的輸入/輸出腳相連。
6.根據權利要求3所述的自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的裝置，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內的A/D轉換電路的輸入。
全文摘要
本發明針對現有的觸摸屏存在的坐標易隨溫度發生漂移從而出現觸摸不準，且校正程序復雜，需專業人員操作的問題，公開了一種能自動消除觸摸屏觸點坐標溫差漂移的方法及裝置，它通過在原觸摸屏控制系統中增加溫度檢測裝置和非易失存儲器，使觸摸屏的MCU根據檢測到的溫度與初始溫度的變化，在軟件的控制下按設定的公式自動進行坐標點的補償和校正，無需人工干預即可實現自動溫度補償。
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 優先權日2006年1月24日
發明者曹允, 權蕾, 王緒豐, 樊衛華 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所