觸摸屏在新型電視遙控器中的設計

    為了適應人們對交互性的需求，各種新型電視遙控器應運而生。這里介紹一款新型數字家庭空間定位電視遙控器，它通過用戶手握遙控器在空間的運動直接控制電視屏幕中的光標，并用精簡的按鍵實現豐富的互動內容，實現“一鍵式操控模式”。該遙控器在一定程度上解決了交互的問題，但需要用戶握住遙控器的手不停地在空間移動，這顯然不符合人性化設計的要求。當前觸摸技術已經廣泛應用于各種需要交互的產品中，比如手機、掌上計算機、ATM柜員機以及各種查詢終端等，其良好的交互性為實現電視遙控交互提供了一種途徑。

    筆者結合傳統(tǒng)電視遙控技術和觸摸屏技術，設計了一款觸摸式電視遙控器，用戶只需用手指在觸摸屏上輕輕點擊就能夠實現對電視機的控制和對屏幕的操作，從而使用戶可以很方便地同電視機屏幕進行交互，真正做到了人機交互的人性化。

    一、系統(tǒng)設計

    1、系統(tǒng)組成模塊及功能

    觸摸式電視遙控器的系統(tǒng)組成，包括電源模塊、觸摸顯示模塊、控制模塊和通信模塊。

    電源模塊是遙控器正常工作的能源基礎，本設計采用鏗離子電池，并配有備用電池。遙控器自帶充電插頭，當鏗離子電池電量過低時，啟動備用電池，同時低電指示燈被點亮，提示用戶及時充電。備用電池電量不足時，則會在閑置狀態(tài)下通過鏗離子電池進行充電。

    觸摸顯示模塊包括觸摸屏和顯示屏。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，觸模檢測部件安裝在LCD顯示器屏幕前面，用于檢測用戶的觸摸，接收后送至觸摸屏控制器。而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給微處理器【3】。顯示器上除了各種圖形按鍵外，還有一塊特殊區(qū)域，它的顯示與電視機屏幕相同。當正常觀看節(jié)目時，它只顯示節(jié)目信息，而在進行設置或選擇等操作時，則會與電視機屏幕顯示相同的畫面，用戶可以通過觸摸點擊方便地進行設置或選擇。

    控制模塊的核心是嵌入式微處理器，其功能是對整個系統(tǒng)進行管理和控制，另外還要存儲系統(tǒng)程序，處理異常中斷等。以其對觸摸顯示模塊的控制為例，它不但要控制顯示器的顯示和更新，還要處理觸摸屏的輸人信息。當觸摸屏上有信號輸入時，控制模塊對其進行編碼后傳向發(fā)射器；而當電視屏幕信息發(fā)生變化時，遙控器接收新的屏幕信息并由控制模塊解碼后，用來完成顯示器的實時更新。

    通信模塊主要進行信號和數據的發(fā)送和接收，遙控器中的收發(fā)單元發(fā)送控制信號、接收數據信息，而主機中的收發(fā)單元則是接收控制信號、發(fā)送數據信息�？刂菩盘柺怯脩舻妮斎诵畔⒔浛刂颇�塊處理后產生的，用于控制電視機的行為和屏幕的顯示，數據信息主要是與電視機屏幕顯示有關的信息和一些電視節(jié)目的頻道信息等。

    2、系統(tǒng)硬件設計

    首先是觸摸屏的選擇，系統(tǒng)采用五線電阻式觸摸屏。該種觸摸屏結構簡單，工作環(huán)境與外界完全隔離，不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來觸摸。

    與四線式相比，五線式觸摸屏具有更高的可靠性、耐用性和精度。觸摸屏控制器采用專門用于五線式電阻屏的ADS7845 ，它是一款具有12位取樣模數轉換、低導通電阻模擬開關的同步串行接口芯片。在125 kHz轉換速率和2.7 V電壓下的功耗為750 }，W，而在關閉模式下的功耗僅為0.5 wW。因此，ADS7845以其低功耗高速率的特性，被廣泛應用在小型手持設備觸摸屏上。ADS7845采用SSOP}-16引腳封裝形式，溫度范圍是一40}+85 9C''4''o

    電源模塊采用單節(jié)鏗離子電池和備用紐扣鏗電池為系統(tǒng)供電，此處涉及到電源管理和充電管理，需要有專門的芯片來完成。

    充電管理采用凌特公司的LTC4065芯片，LTC4065是一款用于單節(jié)銼離子電池的完整恒定電流順定電壓線性充電管理芯片，可提供高達750 mA且準確度為5%的可設置的充電電流，并支持直接使用USB端口對單節(jié)銼離子電池進行充電。電源管理則采用LTC3407-2芯片，它是一款雙輸出、高效率、2.25 MHz恒定頻率、同步降壓型轉換器電源芯片。輸人電壓范圍為2.5一5.5 V，能夠產生2個0.6一5V的獨立輸出電壓，能夠從2個不同的通道提供高達800 mA的持續(xù)輸出電流，非常適合應用于單節(jié)鏗離子電池的管理。

    控制模塊的核心芯片采用三星公司S3C44BOX微處理器，它是三星公司專為手持設備和一般應用提供的高性價比和高性能的微控制器解決方案，它使用ARM7TD-MI核，工作在66 MHz。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，這款芯片內還集成下列部件：8 ICbyte存儲，外部存儲器控制器，LC D控制器，4個DMA通道，2通道UART，1個I℃總線控制器，1個I25總線控制器，以及5通道PW M定時器和I個內部定時器，7I個通用UO口，8個外部中斷源，實時時鐘，8通道12位ADC等。

    信號發(fā)送單元使用的紅外發(fā)射電路l3]，主要包括紅外發(fā)射管和與門74LS08。信號經過放大后由紅外發(fā)射二極管發(fā)送，與紅外發(fā)射二極管并聯(lián)的發(fā)光二極管在有發(fā)碼時點亮，起到指示作用。

    3、系統(tǒng)軟件設計

    觸摸式電視遙控器軟件結構如圖6所示，其開發(fā)平臺自底向上依次為：U-Boot（Universial BootLoader），Linux，MiniGUI和應用程序。U-Boot的開發(fā)目標是支持盡可能多的嵌人式處理器和嵌人式操作系統(tǒng)。系統(tǒng)加電或復位后，首先運行U-Boot， U-Boot從Flash中將Linux內核鏡像和根文件系統(tǒng)讀人系統(tǒng)內存中，然后跳轉到內存中的Linux內核人口，將控制權交給Linuxo MiniGUI是我國自主開發(fā)的一個面向基于Linux的嵌人式圖形用戶界面系統(tǒng)，它采用微客戶端/服務器模式來提供對多進程的支持，集成了多字體和多字符集。MiniGUI采用分層設計的層次結構，通過修改最底層的GAL（圖形抽象層）和IAL（輸入抽象層）移植到遙控器平臺上。

    系統(tǒng)軟件設計遵循模塊化設計思想，系統(tǒng)功能由系統(tǒng)總控程序調用各子程序模塊實現。系統(tǒng)程序主要包括系統(tǒng)主程序和系統(tǒng)初始化程序。主程序又包括電源管理子程序、顯示子程序、觸摸屏控制子程序、指令編碼子程序、收發(fā)子程序以及中斷處理子程序，初始化程序則要完成顯示器、通信接口、電源模塊等的初始化過程。

    二、關鍵技術

    1、觸摸屏技術

    觸摸屏技術（Touch Screen Technology）是隨著計算機技術的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計算機用戶操作計算機的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來的“I。觸摸式電視遙控器利用該技術實現手指的位置跟蹤，不但定位精確，而且操作方便。

    觸摸屏本質上是傳感技術，根據傳感器的類型，可將觸摸屏分為4類：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。電阻式觸摸屏具有適合小屏幕的獨特優(yōu)勢和較高的靈敏性和經濟性，最適合應用于觸摸式電視遙控器。

    2、無線通信技術

    紅外無線通信具有低功耗、低價格、低電磁干擾、高保密性等優(yōu)點，在無線通信中得到了廣泛的應用。雖然其有效傳輸距離較短，但對于電視遙控器來說已經足夠用了。因此，觸摸式電視遙控器采用該技術向電視傳輸信號，實現無線通信。

    其他常用的無線通了斧伎術主要有27 MHz技術、2.4 GHz無線技術和藍牙技術等。然而它們都不適合用于遙控器，原因在于：27 MHz技術無線安全級別較低；2.4 GHz無線技術不同產品的接收端和發(fā)送端之間不能通用；而藍牙技術的成本太高。

    3、遙控技術

    紅外遙控技術是紅外技術、紅外通信技術和遙控技術的結合，其工作原理如下：遙控信號編碼發(fā)送器用以產生遙控編碼脈沖，經過載波調制，驅動紅外發(fā)射管輸出紅外遙控信號，紅外接收器完成對遙控信號的放大、檢波、整形，并調制出遙控編碼脈沖。遙控編碼脈沖是一組組連續(xù)的串行二進制碼。對于一般的遙控系統(tǒng)，此串行碼作為微控制器的遙控輸人信號，由其內部CPU完成解碼I810。

    紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，適合應用于觸摸式電視遙控器。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設備。由于其無法穿透墻壁，所以各個房間的家用電器使用通用的遙控器而不會產生相互干擾。另外，它還可以進行多路遙控910。

    三、結論

    數字電視是電視發(fā)展的必然趨勢，而隨著技術的進步，大屏幕、高清晰、多功能、互動性的交互電視將成為數字電視的主導方向。因此，設計研究適用于交互電視的遙控器勢在必行。

    本文所設計的觸摸屏式電視遙控器主要特點在于將電視機屏幕信息移植到遙控器上，并能進行觸摸屏式操作，實現遠程觸摸式控制。而且觸摸屏和電視機之間不再是單方向的，而是互動的，設計比較人性化，操作也比較簡單，基本上滿足了現階段的需求。但是隨著人的需求越來越多，交互式電視的功能也會越來越強大，因為需要設計更加復雜的功能來滿足這個需求，這也是今后的研究與發(fā)展方向。