学生创新创业训练计划项目：基于红外线技术的显示屏转触控外设设计，项目编号：201810057126。
摘要：本文设计了一种基于红外线技术的显示屏转触摸屏系统，该系统主要运用红外线收、发管扫描屏幕，当某点的红外线被遮挡时，由红外线传感器采集数据从而计算触摸点位置，并通过蓝牙模块将位置数据发送至终端设备，实现了屏幕和终端设备的无线连接。该系统也可以应用于电视屏幕、宣传屏幕等其他领域，使普通显示屏拥有触摸屏的功能，且解决了外加触屏与终端设备距离远、布线难的问题。
关键词：红外触摸屏;无线连接;STM32;蓝牙模块
中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）15-0083-01
Abstract： This paper designs a display-to-touch screen system based on infrared technology. The system mainly uses infrared light to send and scan the screen. When the infrared of a certain point is blocked， the infrared sensor collects data to calculate the touch point position. The location data is transmitted to the terminal device through the Bluetooth module， and the wireless connection between the screen and the terminal device is realized. The system can also be applied to other fields such as a television screen， a publicity screen， etc.， so that the ordinary display screen has the function of a touch screen， and solves the problem that the distance between the touch screen and the terminal device is far and the wiring is difficult.
Keywords： infrared touch screen; wireless connection; STM32; Bluetooth module
1 引言
随着科技的发展，人们对硬件的应用体验及电脑的精度和操作简洁程度的要求越来越高，人机交互技术也得到越来越多的重视，触摸屏作为最新的一种电脑输入设备，是目前最简单、最方便、最自然的一种人机交互方式，所以我们设计了一款新型基于红外线技术的显示屏转触摸屏的外部设备来辅助传统电脑工作，使普通显示屏拥有触摸屏的功能。同时，该设计也可以应用于电视屏幕、宣传屏幕等其他领域，具有广泛的应用价值。
2 系统设计
在比较了电阻触摸屏、电容触摸屏、声表面波触摸屏、红外触摸屏的优缺点后，选择了红外触摸屏，它具有定位精准、性能稳定、不易受静电干扰等优点。系统通过红外线收发管采集到触摸点的坐标，经过MCU处理后由蓝牙发送模块实现无线传输信号，再由蓝牙接收模块接收到主机，从而实现触摸输入。
3 硬件電路设计
触屏系统主控部分选用了STM32最小系统，由MCU、晶振电路、复位电路、启动模式选择电路和JTAG接口电路构成。启动模式选择电路用于决定复位后从哪种模式启动;通过JTAG接口电路可以方便地进行程序烧写和代码调试。
扫描电路由红外线发射管、接收管组成矩阵，共128对，实现了扫描对精准定位。MCU的I/O口数量不够，通过移位寄存器和译码器进行I/O口的扩展。无线数据所采用的蓝牙收发模块采用CC2541芯片， 触屏系统电路与蓝牙模块采用统一电平，由于系统主控芯片的供电电压是3.3V，输出的电平也是3.3V，而系统供电电压是5V，故在系统中增加了电平转换，使用SN74LVC4245A电平转换芯片，输入处理器的信号通过电平转换将5V变成3.3V。
4 软件设计
系统上电后进行软硬件初始化，然后开始扫描定标，记录下没有触摸点遮挡的情况下所有红外线接收器的信号接收情况，然后将接下来的扫描定位结果的变化量与之进行对比，用以判断接触点的存在及位置。枚举是建立屏幕与主机之间的通信，建立正常通信后进行屏幕扫描，将扫描结果的数据与扫描定标时的数据进行对比，从而确定出触摸点坐标，再将坐标数据通过蓝牙发送模块发给主机，其流程图如图2所示。
5 结论
本文所设计的系统使用Cortex-M3内核的STM32为主控制器，通过蓝牙发送与接受模块及其软件驱动，即可实现无线触摸屏输入。设计的触摸屏安装简便，连接蓝牙即可使用，抗干扰能力强，具有一定的市场价值。
参考文献：
[1]程孝磊 王恺 李平俊 陈焕亮 陈志彬. 高分辨率红外式触摸屏的设计与实现[J]. 电子制作， 2015（13）：60-61.
