[發明專利]一種檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統及方法

有效

• 申請號: 201610940338.4
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106526332B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 潘中良;陳翎
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 蘇運貞

1.一種檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于主要包括：控制單元、激勵信號單元、探針模塊、檢測單元、校準模塊和接口模塊以及二維工作臺，二維工作平臺分別與探針模塊、檢測模塊連接；控制單元分別與激勵信號單元、探針模塊、檢測單元、校準模塊、接口模塊連接；探針模塊分別與激勵信號單元、檢測單元、控制單元連接；檢測單元分別與探針模塊、控制單元、激勵信號單元、校準模塊連接；校準模塊分別與檢測單元、控制單元連接；

所述的校準模塊通過分段修正的方法對掃描線上電容的電壓值進行修正，具體如下：對檢測單元中模數轉換器得到的采樣電壓設為0至1V，分段進行線性擬合，使用兩點決定一條直線的方法，擬合出真實電壓與通過模數轉換器所獲得的采樣值之間的一條直線，然后把采樣電壓修正到真實電壓；

所述真實電壓通過以下方式進行測量：將0～1V分為50個段，則第一段為0～0.02V，第二段為0.02V～0.04V，……，第五十段為0.98～1V；對每一個段，由AD7791芯片和數字萬用表分別測得掃描線上電容的四組電壓值，由這四組電壓值來計算該段的校準系數k_i和b_i；然后通過使用校準系數k_i和b_i，來計算經過修正之后的電壓值；

所述的探針模塊包括電機以及與電機連接的測試探針，測試探針包括用于施加激勵信號的探針，以及用于檢測掃描線上電容的電壓值的探針；

所述的檢測單元包括用于模/數轉換和電壓采集的模數轉換模塊、開關A₁、開關A₂、開關B₁、開關B₂、參考電阻R₁；開關A₁、開關A₂、開關B₂、開關B₁、開關A₁依次連接；開關A₁和開關B₁之間設置有引出導線D₁，引出導線D₁與一個用于檢測掃描線上電容的電壓值的探針連接，開關A₂和開關B₂之間設置有引出導線D₂，引出導線D₂與另一個用于檢測掃描線上電容的電壓值的探針連接。

2.根據權利要求1所述檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于：所述的控制單元是嵌入式計算機系統，包含相互連接的嵌入式處理器和存儲器，并使用嵌入式操作系統；

所述的激勵信號單元包含依次連接的穩壓模塊、FPGA模塊和DDS模塊。

3.根據權利要求2所述檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于：所述的嵌入式處理器采用嵌入式ARM微處理器S3C6410；

所述的存儲器包括SDRAM存儲器和Flash存儲器，SDRAM存儲器和Flash存儲器分別與嵌入式處理器連接；

所述的嵌入式操作系統為Windows CE 6.0嵌入式操作系統；

所述的DDS模塊采用DDS集成芯片AD9910；

所述的FPGA模塊采用FPGA芯片EP3C10E144C8N；

所述的穩壓模塊采用AMS1117-1.2芯片、AMS1117-2.5芯片和AMS1117-3.3芯片。

4.根據權利要求1所述檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于：所述的校準模塊主要包括相互連接的DSP芯片、存儲器和數字萬用表。

5.根據權利要求4所述檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于：

所述的DSP芯片采用TMS320C6205芯片；

所述的存儲器包含SDRAM存儲器和Flash存儲器；

所述數字萬用表采用七位半高精度數字萬用表。

6.根據權利要求1所述檢測電容觸摸屏掃描線上電容的系統，其特征在于：所述的接口模塊采用CY7C68013A芯片。

7.一種檢測電容觸摸屏掃描線上電容的方法，其特征在于是使用權利要求1～6任一項所述的系統實現，包括如下步驟：

(1)探針模塊通過控制單元的控制，探針模塊中的測試探針在電機的驅動下移動到被測電容觸摸屏的指定位置，并與被測電容觸摸屏上的掃描線進行物理接觸；

(2)激勵信號單元在控制單元的控制下，產生給定頻率的激勵信號，并通過探針模塊中的測試探針施加到被測電容觸摸屏的掃描線上，檢測單元檢測掃描線上電容的電壓值，并通過校準模塊進行校正，校正后的數據通過控制單元進行計算，最終獲得掃描線的電容值：

其中，C為被測電容觸摸屏的掃描線上的電容，V₀為參考電阻上的電壓值，V₁為掃描線上電容的電壓值，R₁為參考電阻上的電阻值，f為激勵信號的頻率；

其中，校準模塊中的校正系數，通過如下步驟得到：

步驟1：探針模塊中的測試探針與標準電容觸摸屏的一個掃描線進行物理接觸；

步驟2：由激勵信號單元產生具有給定頻率的激勵信號，并通過測試探針施加到標準電容觸摸屏的指定的一個掃描線上，分別由檢測單元和校準模塊檢測所指定的掃描線上電容的電壓值；把0～1V分為50個段，第一段為0～0.02V，第二段為0.02V～0.04V，……，第五十段為0.98～1V；對每一段，由檢測單元和校準模塊對掃描線上電容的電壓值進行4次測量；

步驟3：由校準模塊計算每一段的校準系數k_i和b_i，i＝1,2,…,50；

步驟4：對標準電容觸摸屏的另一個掃描線，重復進行步驟1至步驟3，直至對標準電容觸摸屏的所有掃描線都完成了這種操作，得的所有掃描線的校準系數。