بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک مولد موج سینوسی ارائه شده است که از یک فنآوری با دسترسی موثر به حافظه استفاده میکند و برای کنترلکنندههای صفحات لمسی بزرگ بکار میرود. همچنین از یک موج سینوسی همزمان با فرکانسهای متفاوت استفاده میشود. مدار پیشنهادی سرعت آشکارسازی تماس را اصلاح کرده و مساحت مدار مجتمع را در مقایسه با نوسان سازهای آنالوگ مرسوم کاهش میدهد.
با تنظیم الگوریتم محاسبه آدرس میتوان محدوده فرکانسی موج سینوسی و فاصله بین فرکانسها را تغییر داد که مقادیر موجود در حافظه را فرامیخواند. درنتیجه این روش نسبت به روشهای معمول انعطافپذیری بالاتری را در تغییر فرکانسهای موج سینوسی فراهم مینماید. همچنین این روش ابعاد حافظه موردنیاز برای باز تولید تمامی موجهای سینوسی لازم را به حداقل میرساند. مولد موج سینوسی پیشنهاد شده در یک کنترلکننده صفحه لمسی توسط FPGA و بورد آنالوگ مستقیم - AFE - اجرا شده است.
.1 مقدمه
با افزایش روزافزون محبوبیت صفحات لمسی، نمایشگرها نیز به صورت وسیعی استفاده می شوند. به عنوان مثال تجهیزات پزشکی، صفحه نمایش رایانه و صفحه تلویزیون از جمله این موارد می باشند.[1] در میان انواع بسیاری از سیگنالهای تغذیه که در روشهای آشکارسازی صفحات لمسی بکار میروند، معمولاً پالس موج مربعی بیشتر مورداستفاده قرار میگیرد.
اخیراً یک روش جدید که - FDCSتشخیص همزمان تقسیم فرکانس - نامیده میشود همزمان با موج سینوسی در فرکانسهای مختلف به عنوان سیگنال تغذیه استفاده میشود. سپس موقعیت لمس شده توسط تحلیل FFT موج سینوسی آشکار میگردد. این روش میتواند سرعت تشخیص بالاتر و همچنین دقت آشکارسازی بهتری را خصوصا ً در صفحات لمسی بزرگ فراهم نماید. زیرا در این روش تمامی سیگنالهای خطوط راهاندازی به صورت همزمان تولید میشوند. در این مقاله یک روش موثر در تولید همزمان امواج سینوسی ارائه میگردد که از روش تولید موج سینوسی جاگذاری شده استفاده میکند.
.2 تولید موج سینوسی
.2,1 روش تولید مرسوم
انواع مختلفی از مدارات نوسانساز موج سینوسی وجود دارد. از آن جمله نوسانسازهای آنالوگ هستند که امواج سینوسی بدون اعوجاج تولید میکنند و بهره بالایی هم دارند. این مدارات در تولید تک موج سینوسی نه تنها با موانع زیادی مواجه هستند بلکه به سطح زیادی به جهت تعداد بالای مقاومت و خازن نیاز دارند. از طرف دیگر، یک نوسانساز موج سینوسی دیجیتال میتواند مضارب موج سینوسی با فرکانسهای متفاوتی را تولید کند. یک مولد سینوسی دیجیتال آدرس هایی از حافظه تولید میکند که نمونههای موج سینوسی در آن مکانها ذخیره میشوند. بعلاوه چنین مولدی شامل تعداد زیادی بلوک مولد است که امواج سینوسی بسیاری با فرکانسهای مختلف تولید میکنند.
.2,2 مولد موج سینوسی همزمان پیشنهاد شده
شکل.1 مولد موج سینوسی جاگذاری پیشنهاد شده را نمایش میدهد که امواج سینوسی ضرب شده برای کنترل-کننده صفحه لمسی تولید میکند.
شکل - 1 طرح پیشنهادی برای مولد موج سینوسی جاگذاری شده
روش کار به این صورت است که مجموعهای از نمونههای موج سینوسی از قبل محاسبه و در حافظه ذخیره میشود. سپس موج سینوسی موردنظر با فرکانس متفاوت توسط انتخاب نمونهها از حافظه طبق رابطه زیر تولید میشود:
در این رابطه f1 فرکانس پایه و fi فرکانس تولیدشده iام بوده و SN - f1 - مقدار یک نمونه - - N از موج سینوسی در یک فرکانس خاص میباشد. برای مثال ، فرض کنید که فرکانس پایه f1 برابر 2KHz و میزان افزایش فرکانس نیز 2KHz انتخاب شدهاند. پس امواج سینوسی تولید شده f2=4KHz ،f3=6KHz ،f4=8KHz و غیره خواهند بود. باید توجه شود که تمامی امواج سینوسی fi میتوانند با استفاده از مجموعه اطلاعات موجود درحافظه تولید شوند. همچنین تنها نمونههای یک تناوب از موج سینوسی 2KHz در حافظه نگهداری میشود. به عبارت دیگر یک مدار آدرس تنها یک مجموعه از نمونهها را برای یک فرکانس انتخاب میکند که بر اساس رابطه - 1 - محاسبه میشوند. تعداد نمونهها برای یک فرکانس خاص fi با رابطه - 2 - بیان میشود:
برای فراخوانی اطلاعات از حافظه و راهاندازی مبدل دیجیتال به آنالوگ از نمونهبرداری فرکانسی به صورت ذیل استفاده شده است که Ns تعداد نمونههای ذخیره شده در حافظه و NTX تعداد خطوط TX میباشند.
رابطه - 2 - نسبت بین فرکانس f1 و fi را نشان میدهد. به عنوان مثال، مجموعه f1 برای 2KHz و تعداد نمونههای اطلاعات آن را با N1 بیان میکنیم که 256 است. اگر fi برابر 10KHz باشد، ما تنها 51 نمونه را برای N1 بر اساس رابطه - 2 - استفاده میکنیم. همچنین با 256 نمونه ذخیره شده در حافظه، میتوانیم شکل موج 50KHz را با 10 نمونه تولید کنیم.
رابطه - 3 - فرکانس نمونهبرداری موردنیاز جهت فراخوانی اطلاعات از حافظه و تغذیه خطوط TX را نشان میدهد. به عنوان یک مثال، یک صفحه لمسی با 10 خط TX از محدوده فرکانسهای 2KHz تا 10KHz استفاده میکند. به عبارت دیگر، شکل موج سینوسی با فرکانس 20KHz را میتوان از 25 نمونه - دقت قابل قبولی است - تولید نمود که از میان 256 نمونه ذخیره شده در حافظه انتخاب شدهاند و فرکانس نمونهبرداری 5.12KHz است که در یک مبدل دیجیتال به آنالوگ فرکانس مناسبی است.
.3 نتیجه آزمون
مولد شکل موج سینوسی همزمان پیشنهادی را بااستفاده از Verilog HDL ، Xilinx FPGA و xc7z020 به عنوان قسمتی از کنترلکننده صفحه لمسی [2] پیادهسازی نمودیم. همچنین یک بورد AFE را بکار برده و عملکرد کنترلکننده صفحه لمسی را آزمایش نمودیم. شکل 2 نتیجه اندازهگیری دو شکل موج سینوسی با فرکانس متفاوت 10KHz و 20KHz را در اسیلوسکوپ نشان میدهد.
شکل - 2 نتیجه اندازهگیری موج سینوسی به روش پیشنهادی روی اسیلوسکوپ
همچنین نسبت سیگنال به نویز امواج سینوسی با دو فرکانس را محاسبه نمودیم که توسط مدار پیشنهادی تولید شدند.
شکل - 3 طیف دامنه سینوسی 10KHz و 20KHz
متوسط نسبت سیگنال به نویز دو شکل موج برابر 41.34dB است. در جدول 1، یک نوسانساز آنالوگ، یک نوسان-ساز دیجیتال معمول [3] و مولد موج سینوسی پیشنهادی را مقایسه شده است.
