一种手写绘图板及其显示方法技术

一种手写绘图板，包括手写板、表笔、内置模数转换器的控制模块、电源模块、MOS管模块、电压采集与放大模块以及显示模块。控制模块通过控制手写板经两个对角线交替通过恒流脉冲，在表笔触点处产生压降，经低噪放大、高速采集，最后由控制模块数据处理后，计算得到该坐标值并输出显示。本发明专利技术的手写绘图板可以实现准确显示触点坐标，误差小于5mm。控制模块采用数据拟合等算法，进而能实现触点动作跟踪和绘制图形，书写文字等功能。本设计达到的最大分辨率在1～3mm之间，同时实现了低功耗设计。

Handwriting drawing board and display method thereof

A handwritten drawing board, including tablet, pen, built-in analog-to-digital converter control module, power module, MOS module, tube voltage acquisition and amplification module and display module. The control module through the control of handwritten board by two diagonal alternately through the constant current pulse, producing pressure drop in the test points, the low noise amplifier, high speed acquisition, and finally by the control module after data processing, the coordinate value is calculated and output display. The handwriting drawing board of the invention can realize the accurate display of the contact coordinate, and the error is less than 5mm. The control module uses the data fitting algorithm, and then can realize the contact action tracking and drawing graphics, writing and other functions. The maximum resolution of this design is between 1 and 3mm, and low power design is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种手写绘图板及其显示方法
本专利技术涉及一种手写绘图板及其显示方法。
技术介绍
对于手写绘图板，最重要的指标包括：定位的准确度、反应速度、显示精度与功耗控制以及图形绘制的能力。现有的定位方式有如下几种：1、采用双臂电桥测电阻定位。通过双臂电桥分别测量表笔触点与四个角之间的等效电阻，再计算出触点位置，但是手写板电阻太小，表头电阻及导线电阻会远比覆铜板电阻大，其值也不稳定，造成测量误差大，且电桥测量速度慢，实现难度大。2、用振荡测频法，由于覆铜板电阻极小，可以考虑于较大电容组成振荡电路，测量其频率。根据触点位置变化测量频率变化值，从而计算其电阻值，再确定相应坐标位置。缺点：较大电容精度低，振荡频率较高时，测量误差也大，考虑覆铜板电阻分布不均匀，再次计算其坐标值，增加了误差累计，效果不好。3、交替XY轴(水平垂直)供电测量触点处电压，这是普通电阻触摸屏的方法。先将水平方向两个角两两相连，并同稳定电压，测量触点处电压，确定其X坐标,再将垂直位置两角相连，并通电测量，得到Y坐标。因为覆铜板电阻小，通过的电流大，功耗比较大，表笔电阻及导线电阻造成测量误差大。这种适合高阻手写板，需要将四角水平垂直两次合并。由于四角位置位于覆铜板边缘，中间电势分布非常不均匀，误差较大。针对现有技术的缺陷，需要对现有的手写绘图板作出改进，提出一种定位准确、反应快、显示精度高与功耗低以及具有较强图形绘制的能力的手写绘图板。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种手写绘图板，可以实现定位准确、反应快、显示精度高与功耗低以及具有较强图形绘制的能力。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：包括电源模块、手写板、表笔、MOS管模块、电压采集与放大模块、控制模块以及显示模块；所述电源模块与所述控制模块、恒流源模块以及电压放大模块电连接；所述手写板为覆铜板；所述MOS管模块包括四个MOS管及具有输入端和输出端的驱动电路；该四个MOS管的源极分别对应地与该手写板的四个角电连接，对角线上的两个MOS管的漏极分别接电源与地；其中手写板上MOS管的漏极接地的位置为低电势点；所述驱动电路的输入端与控制模块的控制端口电连接，输出端与MOS管的栅极电连接；所述电压采集与放大模块包括电子开关电路与放大电路；所述电子开关电路具有两个选择端、一个控制信号输入端与一个输出端；所述两个选择端分别与两个低电势点电连接；所述控制信号输入端口与控制模块电连接；所述输出端与放大模块的输入端电连接；所述放大模块为差分放大电路，具有一个正相输入端、一个反相输入端与一个输出端；所述正相输入端与表笔电连接，所述反相输入端与电子开关电路的输出端电连接；所述输出端与控制模块电连接；所述控制模块包括模数转换器与储存器；该储存器存有电压值与实际坐标值的数学对应关系，其由预先实验数据获得；所述显示模块接收控制模块的信号，显示手写板上与表笔的接触位置；当表笔接触到手写板时，所述控制模块通过MOS管模块快速切换手写板的两组对角线导通，同时以相同的切换速率切换电子开关电路，使电子开关电路的输出端一直接通手写板的低电势点；所述电压采集与放大模块采集表笔与低电势的电压差并放大；所述模数转换器将该电压转换得到两个数字电压值；所述控制模块调用储存器所储存的电压值与实际坐标值的数学对应关系，将电压值转换为实际坐标，并发送至显示模块显示出来。在本专利技术的手写绘图板中，恒流源连接覆铜板四角，交替切换通断产生稳定电压。放大电路将表笔与覆铜板接触点处的电压值放大后，经控制模块的内置高速、高精度A模数转换器采集处理，最后通过数据分析处理，建立电势分布数学模型确定其坐标值，经坐标值修正表提高精度后在显示模块上显示。设备在12V直流供电时总功耗约为1.18W，主要采用了脉冲宽度调制(PWM)来控制恒流源的快速通断以到达低功耗运行。本手写板通过软件实现了触点运动跟踪，手绘圆形和简单书写的功能。进一步，该控制模块还包括一定时器，通过该定时器向所述场效应管输出PWM波来控制场效应管的通断。通过PWM波实现：采用ADC采集前用IO口控制对应场效应管的通，测量完再用IO口控制关闭场效应管的断。这样高电平的时间仅仅用于测量模拟量，低电平的时间在进行数据运算与各种逻辑判断，把大电流导通的时间大大降低到最少，大大减少功耗。进一步，所述电源模块包括两组DC/DC转换，其中一组DC/DC转换通过可调式稳压芯片将电源降压后向MOS管模块供电；另一组DC/DC转换经过依次线性稳压后分别向控制模块与电压采集与放大模块供电。进一步，所述显示模块的显示屏划分为四个象限区域，其获取控制模块的信号，通过文字显示当前接触点的所在象限。本专利技术的另一目的是提供一种手写绘图板的显示方法。一种手写绘图板的显示方法，包括以下步骤：步骤一：通过控制模块的储存器储存电压值与实际坐标值的数学对应关系，其由预先实验数据获得；步骤二：将控制模块的模数转换器以及显示模块初始化；步骤三：通过表笔确定与手写板接触的位置；步骤四：交替切换手写板两对角线的导通，通过表笔测定在该接触点处的两个电压值；步骤五：通过电压采集与放大模块将该两个电压值放大；步骤六：通过控制模块的模数转换器将该两个电压值转换为数字量V1与V2；步骤七：调用储存器存储的电压值与实际坐标值的数学对应关系，获得V1与V2所对应的实际坐标值X与Y；步骤八：将X与Y的值发送至显示模块显示出来，并返回至步骤三。进一步，在步骤二中，将控制模块的定时器初始化，设定PWM波的频率；在步骤四中，控制模块向分别与该手写板上的四角电连接的四个场效应管发送PWM波，交替切换同一对角线的两个场效应管的连通。进一步，在步骤六与步骤七之间，还包括如下步骤：多次检测同一位置的V1与V2，并计算其平均值。进一步提高显示的精度。进一步，在步骤二与步骤三之间，根据用户的控制指令选择绘点模式或者绘图模式；在步骤七与步骤八之间，判断模式为绘点模式还是绘图模式，若为绘点模式，进一步判断坐标值是否变化，若已变化则对显示模块初始化，若未变化则直接进入步骤八；若为绘图模式，则直接进入步骤八。可以实现绘图模式与绘点模式。进一步，在步骤八中，在显示模块的显示屏中根据X与Y的值通过文字显示出当前接触点所在的象限。附图说明图1是本专利技术的一种手写绘图板的结构框图图2是本专利技术的手写板与MOS管的连接图图3是触点位置电位视图图4是测得交替电压视图图5是触点实际测量值X坐标曲面图图6是触点实际测量值Y坐标曲面图图7是本专利技术的一种手写绘图板的显示方法流程图图8是实施例一的MOS管模块的电路图图9是实施例一的电压采集与放大模块的电路图图10是实施例一的电源模块的电路图图11是实施例一的电路总图图12是实施例一的测试示意图图13是实施例二的MOS管模块的电路图图14是实施例二的电压采集与放大模块的电路图图15是实施例二的电源模块的电路图下面参见附图及具体实施例，对本专利技术作进一步说明。具体实施方式请参阅图1，其是本专利技术的一种手写板的结构框图。本专利技术的一种手写绘图板，包括电源模块1、手写板2、MOS管模块3、电压采集与放大模块4、控制模块5以及显示模块6。该电源模块1分别与该MOS管模块3、电压采集与放大模块4、控制模块5以及显示模块6电连接，为该MOS管模块3、电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手写绘图板，其特征在于：包括电源模块、手写板、表笔、MOS管模块、电压采集与放大模块、控制模块以及显示模块；所述电源模块与所述控制模块、恒流源模块以及电压放大模块电连接；所述手写板为覆铜板；所述MOS管模块包括四个MOS管及具有输入端和输出端的驱动电路；该四个MOS管的源极分别对应地与该手写板的四个角电连接，对角线上的两个MOS管的漏极分别接电源与地；其中手写板上MOS管的漏极接地的位置为低电势点；所述驱动电路的输入端与控制模块的控制端口电连接，输出端与MOS管的栅极电连接；所述电压采集与放大模块包括电子开关电路与放大电路；所述电子开关电路具有两个选择端、一个控制信号输入端与一个输出端；所述两个选择端分别与两个低电势点电连接；所述控制信号输入端口与控制模块电连接；所述输出端与放大模块的输入端电连接；所述放大模块为差分放大电路，具有一个正相输入端、一个反相输入端与一个输出端；所述正相输入端与表笔电连接，所述反相输入端与电子开关电路的输出端电连接；所述输出端与控制模块电连接；所述控制模块包括模数转换器与储存器；该储存器存有电压值与实际坐标值的数学对应关系，其由预先实验数据获得；所述显示模块接收控制模块的信号，显示手写板上与表笔的接触位置；当表笔接触到手写板时，所述控制模块通过MOS管模块快速切换手写板的两组对角线导通，同时以相同的切换速率切换电子开关电路，使电子开关电路的输出端一直接通手写板的低电势点；所述电压采集与放大模块采集表笔与低电势的电压差并放大；所述模数转换器将该电压转换得到两个数字电压值；所述控制模块调用储存器所储存的电压值与实际坐标值的数学对应关系，将电压值转换为实际坐标，并发送至显示模块显示出来。...

【技术特征摘要】
1.一种手写绘图板，其特征在于：包括电源模块、手写板、表笔、MOS管模块、电压采集与放大模块、控制模块以及显示模块；所述电源模块与所述控制模块、恒流源模块以及电压放大模块电连接；所述手写板为覆铜板；所述MOS管模块包括四个MOS管及具有输入端和输出端的驱动电路；该四个MOS管的源极分别对应地与该手写板的四个角电连接，对角线上的两个MOS管的漏极分别接电源与地；其中手写板上MOS管的漏极接地的位置为低电势点；所述驱动电路的输入端与控制模块的控制端口电连接，输出端与MOS管的栅极电连接；所述电压采集与放大模块包括电子开关电路与放大电路；所述电子开关电路具有两个选择端、一个控制信号输入端与一个输出端；所述两个选择端分别与两个低电势点电连接；所述控制信号输入端口与控制模块电连接；所述输出端与放大模块的输入端电连接；所述放大模块为差分放大电路，具有一个正相输入端、一个反相输入端与一个输出端；所述正相输入端与表笔电连接，所述反相输入端与电子开关电路的输出端电连接；所述输出端与控制模块电连接；所述控制模块包括模数转换器与储存器；该储存器存有电压值与实际坐标值的数学对应关系，其由预先实验数据获得；所述显示模块接收控制模块的信号，显示手写板上与表笔的接触位置；当表笔接触到手写板时，所述控制模块通过MOS管模块快速切换手写板的两组对角线导通，同时以相同的切换速率切换电子开关电路，使电子开关电路的输出端一直接通手写板的低电势点；所述电压采集与放大模块采集表笔与低电势的电压差并放大；所述模数转换器将该电压转换得到两个数字电压值；所述控制模块调用储存器所储存的电压值与实际坐标值的数学对应关系，将电压值转换为实际坐标，并发送至显示模块显示出来。2.根据权利要求1所述的一种手写绘图板，其特征在于：该控制模块还包括一定时器，通过该定时器向所述MOS管输出PWM波来控制MOS管的通断。3.根据权利要求2所述的一种手写绘图板，其特征在于：所述电源模块包括两组DC/DC转换，其中一组DC/DC转...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小煜，熊爱民，肖雄坤，范伟杰，李杰，许崇勃，袁梓琪，傅俊橦，李榕，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44