本發(fā)明屬于觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種聲波觸摸屏的信號(hào)增益調(diào)節(jié)方法，尤其適用于表面聲波觸摸屏中模擬信號(hào)的增益調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

?表面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。該種觸摸屏由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接受器組成，其中聲波發(fā)生器能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面，當(dāng)手指觸及屏幕時(shí)，觸點(diǎn)上的聲波即被阻止，由此確定坐標(biāo)位置。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(5000萬次無故障)，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量，沒有漂移，只需安裝時(shí)一次校正，有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

表面聲波觸摸屏的原理是在顯示屏前面覆蓋一層觸摸屏體，觸摸屏體的邊角安裝聲波換能器來發(fā)射和接收聲波信號(hào)。通過四周的條紋陣列反射將發(fā)送換能器發(fā)射的聲波信號(hào)反射到觸摸屏體顯示區(qū)檢測觸摸坐標(biāo)，然后再通過四周的條紋陣列反射將聲波信號(hào)匯聚到接收換能器，接收換能器將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一組高速變化的模擬信號(hào)，然后由adc模塊高速采樣，控制器再通過adc模塊的采樣數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出觸摸坐標(biāo)。其中，觸摸屏的坐標(biāo)計(jì)算原理，是在無觸摸的環(huán)境下，將采樣數(shù)據(jù)保存起來，定義為無觸摸模型，然后在每個(gè)掃描周期，將采樣數(shù)據(jù)對(duì)比與模型的差異，計(jì)算出觸摸坐標(biāo)值。

由于接收換能器接收到的初始模擬信號(hào)非常微弱，因此現(xiàn)有技術(shù)中通常采用放大電路對(duì)接收換能器接收到的初始模擬信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一放大處理，以此來獲得穩(wěn)定精確的采樣數(shù)據(jù)。但在實(shí)際使用過程中，對(duì)聲波信號(hào)影響最大的就是反射條紋、觸摸屏體、以及觸摸屏體上的雜質(zhì)。例如，在生產(chǎn)過程中，印刷的反射條紋有很大的個(gè)體差異，會(huì)導(dǎo)致觸摸屏體上的聲波信號(hào)分布不均勻，這時(shí)候就需要手工打磨條反射紋，進(jìn)一步改善聲波信號(hào)，但是也不能徹底解決。在安裝觸摸屏體的時(shí)候，有時(shí)候還會(huì)干涉到反射條紋，甚至?xí)诼暡▊鬏斅窂街袚饺腚s質(zhì)，這也會(huì)影響聲波信號(hào)的傳輸。在使用過程中，觸摸屏體表面和邊沿安裝縫隙會(huì)積累灰塵和水分，也會(huì)影響聲波信號(hào)的傳輸。再加上觸摸屏體本身有一些幾何差異?？傊?，在聲波信號(hào)傳輸?shù)穆窂街?，?huì)有很多或多或少的因素，導(dǎo)致聲波信號(hào)在屏體分布不均勻，相應(yīng)地，也導(dǎo)致轉(zhuǎn)化的模擬信號(hào)不均勻?？刂破髟谔幚磉@些模擬信號(hào)的時(shí)候，會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)高低起伏的波形，而當(dāng)波形落差較大時(shí)，就會(huì)使adc模塊的采樣困難，抗干擾能力下降，觸摸誤判現(xiàn)象幾率增加。因此，急需對(duì)上述技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種聲波觸摸屏的信號(hào)增益調(diào)節(jié)方法，本發(fā)明能夠根據(jù)初始模擬信號(hào)的實(shí)際情況對(duì)應(yīng)地進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，使所有模擬信號(hào)達(dá)到設(shè)定采樣值，提升控制器對(duì)初始模擬信號(hào)的識(shí)別靈敏度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中表面聲波觸摸屏因信號(hào)不均勻而容易出現(xiàn)觸摸誤判的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種聲波觸摸屏的信號(hào)增益調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板

所述的建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板包括以下步驟：

s1：在任意一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，增益可調(diào)放大器對(duì)來自接收換能器的初始模擬信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一放大處理；

s2：adc采樣模塊對(duì)放大后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣，得到多個(gè)采樣數(shù)據(jù)；

s3：根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)和統(tǒng)一放大倍數(shù)，計(jì)算得到各采樣數(shù)據(jù)采樣前的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，再根據(jù)得到的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出各初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值，這些得到的增益值即為增益標(biāo)準(zhǔn)模板；

（2）增益調(diào)節(jié)

在其后的每一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，控制器將增益標(biāo)準(zhǔn)模板中的各增益值按時(shí)序輸出至增益可調(diào)放大器，增益可調(diào)放大器根據(jù)接收到的增益值，對(duì)應(yīng)地對(duì)該信號(hào)掃描周期內(nèi)的初始模擬信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，再由adc采樣模塊對(duì)增益調(diào)節(jié)后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出至控制器。

所述s3步驟中，計(jì)算得到各采樣數(shù)據(jù)采樣前的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)后，先將初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，再根據(jù)每段初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)中的最大值，計(jì)算出各段初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值。

所述時(shí)序是指：控制器在adc采樣模塊已采樣和待采樣的相鄰兩次采樣時(shí)間之內(nèi)，將待采樣初始模擬信號(hào)所對(duì)應(yīng)的增益值輸出至增益可調(diào)放大器，使輸出的增益值與待采樣初始模擬信號(hào)相匹配。

所述控制器包括主控制器和輔控制器，所述主控制器與adc采樣模塊連接，用于接收采樣數(shù)據(jù)并計(jì)算增益值，所述輔控制器與增益可調(diào)放大器連接，用于將增益值按時(shí)序依次輸出至增益可調(diào)放大器。

所述adc采樣模塊的采樣頻率為500khz—2mhz。

所述目標(biāo)值為adc采樣模塊的最大采樣值的80%—95%。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

一、本發(fā)明先通過對(duì)初始模擬信號(hào)統(tǒng)一放大的方式得到采樣數(shù)據(jù)，再通過采樣數(shù)據(jù)得到初始模擬信號(hào)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值，然后再以得到的各增益值作為增益標(biāo)準(zhǔn)模板，對(duì)應(yīng)地對(duì)其后每一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)的初始模擬信號(hào)進(jìn)行放大處理。這樣的增益調(diào)節(jié)方法能夠根據(jù)初始模擬信號(hào)的實(shí)際情況對(duì)應(yīng)地進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，使每個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)的初始模擬信號(hào)均達(dá)到設(shè)定采樣值，極大地提升了聲波信號(hào)的平穩(wěn)度和極大地提升了控制器對(duì)初始模擬信號(hào)的識(shí)別靈敏度，控制器對(duì)初始模擬信號(hào)的識(shí)別度更寬，解決了現(xiàn)有技術(shù)中表面聲波觸摸屏因信號(hào)不均勻而容易出現(xiàn)觸摸誤判的問題。

二、本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有表面聲波觸摸屏所存在的產(chǎn)品缺陷，提升產(chǎn)品良率和提升觸摸屏的環(huán)境適應(yīng)性。

三、本發(fā)明所述目標(biāo)值為adc采樣模塊的最大采樣值的80%—95%，能在最大利用adc采樣模塊量程的情況下，避免信號(hào)波動(dòng)溢出adc采樣量程導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。

四、本發(fā)明采用500khz—2mhz的采樣頻率，根據(jù)聲速和聲波屏條紋特性，相鄰兩次采樣物理間隔約為1.5mm，接近聲波屏條紋的平均間距，讓兩者與之相匹配。

五、本發(fā)明按時(shí)序輸出增益值，能在adc采樣模塊采樣等待的時(shí)間里，讓閑置的控制器得到充分利用。

六、本發(fā)明能使放大后的信號(hào)整體幅值較高，抗干擾能力更強(qiáng)；對(duì)于無法排除的部分干擾信號(hào)，也會(huì)得到放大，在程序計(jì)算的時(shí)候，干擾信號(hào)特性更明顯，更容易排除。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程框圖。

圖2為改進(jìn)前的波形圖。

圖3為本發(fā)明改進(jìn)后的波形圖。

圖4為改進(jìn)前的增益圖。

圖5為本發(fā)明改進(jìn)后的增益圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種聲波觸摸屏的信號(hào)增益調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：

（1）建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板

所述的建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板包括以下步驟：

s1：在任意一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，增益可調(diào)放大器對(duì)來自接收換能器的初始模擬信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一放大處理；

s2：adc采樣模塊對(duì)放大后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣，得到多個(gè)采樣數(shù)據(jù)；

s3：根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)和統(tǒng)一放大倍數(shù)，計(jì)算得到各采樣數(shù)據(jù)采樣前的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，再根據(jù)得到的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出各初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值，這些得到的增益值即為增益標(biāo)準(zhǔn)模板；

（2）增益調(diào)節(jié)

在其后的每一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，控制器將增益標(biāo)準(zhǔn)模板中的各增益值按時(shí)序輸出至增益可調(diào)放大器，增益可調(diào)放大器根據(jù)接收到的增益值，對(duì)應(yīng)地對(duì)該信號(hào)掃描周期內(nèi)的初始模擬信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，再由adc采樣模塊對(duì)增益調(diào)節(jié)后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出至控制器。

本實(shí)施例中，所述時(shí)序是指：控制器在adc采樣模塊已采樣和待采樣的相鄰兩次采樣時(shí)間之內(nèi)，將待采樣初始模擬信號(hào)所對(duì)應(yīng)的增益值輸出至增益可調(diào)放大器，使輸出的增益值與待采樣初始模擬信號(hào)相匹配，這樣就能使adc采樣模塊每次都采樣到增益調(diào)節(jié)后的初始模擬信號(hào)。

本實(shí)施例中，所述控制器包括主控制器和輔控制器，所述主控制器與adc采樣模塊連接，用于接收采樣數(shù)據(jù)并計(jì)算增益值，所述輔控制器與增益可調(diào)放大器連接，用于將增益值按時(shí)序依次輸出至增益可調(diào)放大器。

本實(shí)施例中，所述adc采樣模塊的采樣頻率為500khz—2mhz，所述目標(biāo)值為adc采樣模塊的最大采樣值的80%—95%。

本實(shí)施例主要采用分點(diǎn)的方式對(duì)初始模擬信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，即adc采樣模塊每次采樣時(shí)的初始模擬信號(hào)均需要進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。

實(shí)施例2

一種聲波觸摸屏的信號(hào)增益調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：

（1）建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板

所述的建立增益標(biāo)準(zhǔn)模板包括以下步驟：

s1：在任意一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，增益可調(diào)放大器對(duì)來自接收換能器的初始模擬信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一放大處理；

s2：adc采樣模塊對(duì)放大后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣，得到多個(gè)采樣數(shù)據(jù)；

s3：根據(jù)各采樣數(shù)據(jù)和統(tǒng)一放大倍數(shù)，計(jì)算得到各采樣數(shù)據(jù)采樣前的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，再根據(jù)得到的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算出各初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值，這些得到的增益值即為增益標(biāo)準(zhǔn)模板；

（2）增益調(diào)節(jié)

在其后的每一個(gè)信號(hào)掃描周期內(nèi)，控制器將增益標(biāo)準(zhǔn)模板中的各增益值按時(shí)序輸出至增益可調(diào)放大器，增益可調(diào)放大器根據(jù)接收到的增益值，對(duì)應(yīng)地對(duì)該信號(hào)掃描周期內(nèi)的初始模擬信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，再由adc采樣模塊對(duì)增益調(diào)節(jié)后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出至控制器。

所述s3步驟中，計(jì)算得到各采樣數(shù)據(jù)采樣前的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)后，先將初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，再根據(jù)每段初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)中的最大值，計(jì)算出各段初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)放大至設(shè)定目標(biāo)值所需的增益值。

本實(shí)施例主要采用分段的方式對(duì)初始模擬信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，具體過程如下：

a、將增益可調(diào)放大器的放大倍數(shù)設(shè)置為一個(gè)默認(rèn)值gain0，此默認(rèn)值可將初始模擬信號(hào)放大至adc采樣模塊可識(shí)別的范圍。

b、adc采樣模塊對(duì)放大后的初始模擬信號(hào)進(jìn)行高速連續(xù)采樣，得到采樣數(shù)據(jù)date1、date2……daten。

c、將得到的每個(gè)采樣數(shù)據(jù)都除以其放大倍數(shù)，即date_sourcen=daten/gain0，得到初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)date_source1、date_source2……date_sourcen。

d、根據(jù)分段參數(shù)a，來對(duì)初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，得到分段后的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)date_group1、date_group2……date_groupm。

e、根據(jù)放大參數(shù)b，配合分段后的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)date_groupm，計(jì)算出各段初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)gain1、gain2……gainm。

f、在接下來的掃描周期內(nèi)，adc采樣模塊采樣的頻率保持不變，在每段數(shù)據(jù)采樣即將到來之前，將增益可調(diào)放大器的放大倍數(shù)調(diào)整至接下來這段數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的增益值，增益可調(diào)放大器的調(diào)整需要在adc采樣模塊停止工作或者采樣間隙進(jìn)行。

此時(shí)采樣的數(shù)據(jù)若部分細(xì)節(jié)起伏較大，可微調(diào)起伏較大數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)分段的放大倍數(shù)值，然后在接下來的掃描周期采樣驗(yàn)證其數(shù)據(jù)平穩(wěn)度。若對(duì)整體數(shù)據(jù)平穩(wěn)度都不滿意，則需調(diào)整分段參數(shù)a或放大參數(shù)b。當(dāng)?shù)玫搅似椒€(wěn)度比較滿意的數(shù)據(jù)時(shí)候，接下來的掃描周期都將保持一樣的分段依據(jù)和放大倍數(shù)，其采樣得到的數(shù)據(jù)就可以用來計(jì)算觸摸坐標(biāo)了。

所述d步驟中具體的分段方法為：

需要一個(gè)分段參數(shù)a，a的取值范圍為0至1，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置或者程序控制自適應(yīng)。當(dāng)a越大，分段越精細(xì)，得到的分段數(shù)據(jù)平穩(wěn)度越高，分段數(shù)量越多，占用資源越多，當(dāng)a為1的時(shí)候，每一個(gè)數(shù)據(jù)都為一組。當(dāng)a越小，分段越粗糙，得到的分段數(shù)據(jù)平穩(wěn)度越低，分段數(shù)量越少，占用資源越少，當(dāng)a為0的時(shí)候，所有數(shù)據(jù)都分成了一組，即等同于分段失效。

分段目的是將初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)date_source1、date_source2……date_sourcen，按照一定規(guī)律劃分為若干段，得到分段后的初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)date_group1、date_group2……date_groupm。

（a）準(zhǔn)備工作：定義兩個(gè)整數(shù)x=1,m=1，并且定義當(dāng)前分段數(shù)據(jù)的最大值date_groupm_max以及最小值date_groupm_min；其中，（x表示初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)的第幾個(gè)，m表示初始模擬信號(hào)數(shù)據(jù)的第幾段）。

（b）最值初定：定義最大值date_groupm_max=date_sourcex，最小值date_groupm_min=date_sourcex。

（c）存入分段：將date_sourcex劃入段date_groupm，并且x=x+1，若x大于數(shù)據(jù)總數(shù)n，則分段結(jié)束。

（d）數(shù)據(jù)分析：將當(dāng)前數(shù)據(jù)date_sourcex與當(dāng)前分段的最大值date_groupm_max和最小值date_groupm_min比較：

1）、若date_groupm_min≤date_sourcex≤date_groupm_max，則執(zhí)行步驟（c）；

2）、若date_sourcex<date_groupm_min，則執(zhí)行步驟（e）；

3）、若date_sourcex>date_groupm_max，則執(zhí)行步驟（f）。

（e）若date_sourcex/date_groupm_max≥a，則date_sourcex=date_groupm_min，并執(zhí)行步驟（c）；否則x=x+1，m=m+1，執(zhí)行步驟（b）。

（f）若date_groupm_min/date_sourcex≥a，則date_sourcex=date_groupm_max，并執(zhí)行步驟（d）；否則x=x+1，m=m+1，執(zhí)行步驟（b）。

（g）按照上述步驟循環(huán)執(zhí)行，直至步驟（c）中，x大于數(shù)據(jù)總數(shù)n，分段結(jié)束。

所述e步驟中具體的放大方法為：

需要一個(gè)放大參數(shù)b，b的取值范圍為0至1，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置或者程序控制自適應(yīng)。其中b的取值越大，采樣的數(shù)據(jù)越大，b的取值越小，采樣的數(shù)據(jù)越小。

放大目的是將分段后的數(shù)據(jù)date_groupm，以段為單位來計(jì)算采樣時(shí)增益可調(diào)放大器所需提供的放大倍數(shù)值gainm。

1、準(zhǔn)備工作：定義一個(gè)整數(shù)m=1，根據(jù)實(shí)際使用的采樣模塊量程k。

2、計(jì)算放大目標(biāo)值：計(jì)算出放大目標(biāo)值l=b*k。

3、計(jì)算放大倍數(shù)：結(jié)合當(dāng)前分段數(shù)據(jù)中的最大值date_groupm_max，計(jì)算出當(dāng)前分段數(shù)據(jù)所需的放大倍數(shù)gainm=l/date_groupm_max。

4、m=m+1，若m大于總段落數(shù)，放大參數(shù)計(jì)算步驟結(jié)束，否者執(zhí)行步驟3。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明所述增益調(diào)節(jié)方法后，不僅能大幅提升波形的平穩(wěn)度，還使得主控模塊對(duì)信號(hào)識(shí)別度更寬，具體對(duì)比效果可參見附圖2—4。