專利名稱：用于計(jì)算機(jī)錄入的無線、無源手寫板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，它的主要功能是把手寫軌跡轉(zhuǎn)化成數(shù)字量--X、Y坐標(biāo)，然后輸入計(jì)算機(jī)，配合相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序以及應(yīng)用軟件，可以把用戶在手寫板上所畫的軌跡直接反映在計(jì)算機(jī)的屏幕上。手寫板的主要應(yīng)用領(lǐng)域在手寫識(shí)別系統(tǒng)及繪畫方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明亦是一種無線、無源、有壓力的手寫板。無線指的是手寫筆與手寫板之間沒有線連接。無源指的是手寫筆中沒有電池。有壓力指的是手寫板可以感知筆的壓力大小，本手寫板測(cè)量X、Y坐標(biāo)及筆壓的技術(shù)要點(diǎn)如

圖1所示由副CPU(MCU2)產(chǎn)生方波，輸入發(fā)射電路，發(fā)射出的電磁波輸入筆電路內(nèi)，形成諧振，再輸出給接收電路，接收電路輸出端接放大電路進(jìn)行信號(hào)的放大，然后分別接入相角檢測(cè)電路和幅值檢測(cè)電路，進(jìn)行相角和幅值上的檢測(cè)，經(jīng)過積分和A/D轉(zhuǎn)換輸入處理主CPU，實(shí)現(xiàn)無線無源筆手寫功能。其工作過程如下由副CPU(MCU2)產(chǎn)生方波，輸入發(fā)射電路，通過Y方向線圈連續(xù)發(fā)射電磁波，此波形如圖2所示。根據(jù)傅利葉變換可知，方波中含有奇數(shù)倍頻率的高次諧波，而手寫筆里的電阻電容所構(gòu)成的諧振頻率就是它的奇數(shù)倍，這樣，筆中的諧振線圈感應(yīng)到手寫板上線圈發(fā)出的方波中的高次諧波，就會(huì)產(chǎn)生諧振；諧振信號(hào)被接收線圈收到后，經(jīng)過放大電路放大，再由乘法電路把信號(hào)分解成幅值和相角，具體方法是把接收的信號(hào)與頻率相同相位相同的方波相乘得到幅值的平方，把接收的信號(hào)與頻率相同相位差90°的方波相乘得到相角的平方；最后把幅值和相角通過A/D轉(zhuǎn)換輸入CPU，其中幅值對(duì)應(yīng)于X、Y坐標(biāo)位置，相角與手寫筆的壓力成正比。因?yàn)楫?dāng)筆尖壓下的時(shí)候，筆中的電感量發(fā)生變化，導(dǎo)致筆諧振的相位發(fā)生偏移，這樣，測(cè)出這個(gè)相角，就可以得出筆當(dāng)時(shí)的壓力。
本發(fā)明的發(fā)射和接收分別用X、Y方向上的線圈實(shí)現(xiàn)，這點(diǎn)與WACOM公司的手寫板不同。其次，本發(fā)明的發(fā)射和接收過程是連續(xù)進(jìn)行的，而不是象WACOM公司那樣使發(fā)射和接收是交錯(cuò)進(jìn)行的。
手寫筆電路主要是由電容、電感組成的并聯(lián)諧振回路，其電路連接如圖4所示電感L1并聯(lián)可變電容C1及電容C2、C3、C4、C5、C6、C7，兩并聯(lián)端口分別接開關(guān)K1及串聯(lián)的電阻R1，形成回路，其中K1為筆側(cè)面開關(guān)，其作用相當(dāng)于鼠標(biāo)的右鍵。
本發(fā)明的發(fā)射電磁波波形如圖2所示，它的周期為筆中電阻電容諧振周期的奇數(shù)倍。
本發(fā)明的發(fā)射接收電路如圖5所示其中Y方向?yàn)檫B續(xù)發(fā)送電路，通過順序選通發(fā)送電路Y1、Y2……Y18……Y24，依次對(duì)應(yīng)固定的接收電路X1、X2……X18……X24，根據(jù)收到信號(hào)的大小可以判斷出手寫筆在Y線圈中的位置，即手寫筆在哪幾個(gè)Y線圈的范圍內(nèi)，與此類似，依次固定選通發(fā)送電路Y1、Y2……Y18……Y24，而順序選通接收電路X1、X2……X18……X24，則可以判斷出手寫筆在X線圈中的位置。其具體連接是發(fā)射回路為Y方向，接收回路為X方向，L10、L11、L12、L13、L14、L15均為芯片，其中L15、L14、L13用來實(shí)現(xiàn)發(fā)射功能，L10、L11、L12用來實(shí)現(xiàn)接收功能，由副CPU(MCU2)產(chǎn)生的方波信號(hào)通過圖5所示發(fā)射端分別輸入L15、L14、L13芯片的管腳3(X端口)，L13芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L14芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L15芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓。L10、L11、L12芯片的X端相連輸出接收信號(hào)，L10芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L11芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L12芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓。
本發(fā)明的放大電路如圖6所示其中包括由主CPU控制的自動(dòng)增益電路，主要是消除筆離線路板距離遠(yuǎn)近造成的信號(hào)畸變，接收信號(hào)從RX+端輸入，分別并接電阻R1和R2，R2的另一端并接IC12A芯片的2管腳和電阻R3，R3的另一端接IC12A芯片的1管腳，R1的另一端分別并接電阻R4、電容C6和參考電壓，R4的另一端接IC12A芯片的3管腳，IC12A芯片的4管腳接模擬地，IC12A芯片的8管腳分別并接VDD電源和電容C7，電容C7的另一端接模擬地IC12A芯片的1管腳并接IC14芯片的12管腳和電阻R6，R6的另一端并接IC14的13管腳和電阻R7，R7的另一端并接IC14的14管腳和電阻R8，R8的另一端并接IC14的15管腳和電阻R9，R9的另一端并接IC14的1管腳和電阻R10，R10的另一端并接IC14的2管腳和電阻R11，R11的另一端并接IC14的4管腳和電阻R12，R12的另一端并接IC14的5管腳和電阻R13，R13的另一端接參考電壓；IC14芯片的3管腳接電容C1，C1的另一端分別并接電阻R16和IC12B芯片的5管腳，R16的另一端接參考電壓，IC12B的6管腳分別并接電阻R23和R26，R26的另一端接IC12B的7管腳，R23的另一端接參考電壓。IC14芯片的11管腳接GA信號(hào)，IC14的10管腳接GB信號(hào)，IC14的9管腳接GC信號(hào)，IC14的16管腳分別并接電源VDD和電容C14，電容C14的另一端接模擬地，IC14芯片的8、6、7管腳都接模擬地，IC12B的7管腳輸出放大信號(hào)。
本發(fā)明的相角幅值檢測(cè)電路如圖7所示它的主要作用是把發(fā)送方波的上升沿和下降沿所產(chǎn)生的尖峰消除掉。具體線路經(jīng)放大的信號(hào)從IN端輸入，輸入端分別并接IC9A芯片的3管腳和電阻R17，R17的另一端并接IC9B芯片的6管腳和電阻R18，R18的另一端并接IC9B的7管腳和IC8B芯片的4管腳，IC9B芯片的5管腳接電阻R19，R19的另一端接參考電壓，IC9A的1管腳分別并接IC9A的2管腳和IC8C的8管腳，IC9A的8管腳接VDD電源，IC9A的4管腳接模擬地。IC8B的5管腳接MCU2芯片的2管腳，IC8C的6管腳接MCU2芯片的3管腳，IC8B的3管腳和IC8C的9管腳相連，作為輸出端，輸出相角幅值檢測(cè)后的信號(hào)；MCU2芯片的11管腳分別并接電容C4和電阻R28，C4和R28的另一端相連，接入三極管Q1的基極，Q1的發(fā)射極串接電容C3，C3的另一端并接電阻R29和TX-，R29的另一端接電源VEE，三極管Q1的集電極分別并接TX+和電容C2，C2的另一端接TX-。MCU2芯片的5管腳接OSC時(shí)鐘，MCU2的1管腳分別并接電阻R25和電容C5，R25的另一端接VCC電源，電容C5接地，MCU2的6、7、8、9、4、12、13、14管腳懸空，MCU2的15管腳接DONE，MCU2芯片的16管腳接CMD0，MCU2芯片的17管腳接CMD1，MCU2芯片的18管腳接CMD2，MCU2芯片的19管腳接CMD3，MCU2的20管腳分別并接電源VCC和電容C19，C19的另一端分別并接MCU2的10管腳和接地。
本發(fā)明的積分電路如圖8所示它共分為兩路，I相和J相，相差是90°，其中I相對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)位置，J相對(duì)應(yīng)于筆的壓力值。經(jīng)相角幅值檢測(cè)后的信號(hào)從IN端接電阻R21，R21的另一端分別并接到IC10A芯片的2管腳、IC8D芯片的11管腳和電容C21，C21的另一端分別接IC8D芯片10管腳和IC10A芯片的1管腳，IC8D芯片的12管腳接主CPU，IC10A的3管腳接參考電壓，IC10A的4管腳接模擬地，IC10A的8管腳接電源VDD，IC10A的1管腳接電阻R20，R20的另一端作為輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明是一種無線、無源、有壓力的手寫板，手寫筆中為電感、電容組成的并聯(lián)諧振回路，手寫板中主要包括發(fā)射接收電路、放大電路、相角幅值檢測(cè)電路和積分電路，使用者在操作過程中手握住手寫筆的筆桿，用適當(dāng)?shù)膲毫?，在手寫板上自由進(jìn)行圖畫的描繪和字的書寫(筆桿上的按鍵，其作用相當(dāng)于鼠標(biāo)的右鍵)，通過手寫筆、板中的硬件及相應(yīng)的應(yīng)用軟件，將使用者在手寫板上所畫的手寫軌跡，反映在計(jì)算機(jī)的屏幕上，實(shí)現(xiàn)無線手寫錄入的目的，如用手寫筆在手寫板上寫一個(gè)“中”字，計(jì)算機(jī)屏幕上則立刻顯示出“中”字，這大大方便了漢字的計(jì)算機(jī)錄入。
權(quán)利要求
1.一種由手寫板、手寫筆組成的用于計(jì)算機(jī)錄入的無線、無源手寫板，其特征在于手寫筆與手寫板之間沒有連線，手寫筆中沒有電池，手寫板可以感知筆的壓力的大小，其手寫板中的硬件由發(fā)射接收電路，放大電路，相角、幅值檢測(cè)電路，積分電路構(gòu)成；上述電路之間的連接方式如下相角、幅值檢測(cè)電路的TX+端接發(fā)射接收電路的發(fā)射端，發(fā)射接收電路的接收端接放大電路的RX+端，放大電路的輸出(OUT)端接相角、幅值檢測(cè)電路的輸入(IN)端，相角、幅值檢測(cè)電路的輸出(OUT)端接積分電路的輸入(IN)端，積分電路的A/D端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接入處理主CPU；手寫筆在手寫板上的壓力按如下方法感知由副CPU(MCU2)產(chǎn)生方波，輸入發(fā)射電路，通過發(fā)射電路中Y方向線圈連續(xù)發(fā)射電磁波傳入手寫筆中的并聯(lián)諧振回路，方波中含有奇數(shù)倍頻率的高次諧波，而手寫筆里的電阻電容所構(gòu)成的諧振頻率就是方波的奇數(shù)倍，這樣，筆中的諧振線圈感應(yīng)到手寫板中Y方向線圈發(fā)出的方波的高次諧波時(shí)就會(huì)產(chǎn)生諧振；諧振信號(hào)被接收線圈即X方向收到后，經(jīng)過放大電路放大，再由乘法電路把信號(hào)分解成幅值和相角，具體方法是把接收的信號(hào)與頻率相同、相位相同的方波相乘得到幅值的平方，把接收的信號(hào)與頻率相同、相位差90°的方波相乘得到相角的平方；最后把幅值和相角通過A/D轉(zhuǎn)換輸入CPU，其中幅值對(duì)應(yīng)于X、Y坐標(biāo)位置，相角與手寫筆的壓力成正比，因?yàn)楫?dāng)筆尖壓下的時(shí)候，筆中的電感量發(fā)生變化，導(dǎo)致筆諧振的相位發(fā)生偏移，這樣，測(cè)出這個(gè)相角，就可以得出筆當(dāng)時(shí)的壓力；本手寫板的發(fā)射和接收過程是由Y方向的發(fā)射回路和X方向的接收回路連續(xù)進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手寫板，其特征在于發(fā)射回路為Y方向，接收回路為X方向，L10、L11、L12、L13、L14、L15均為芯片，其中L15、L14、L13用來實(shí)現(xiàn)發(fā)射功能，L10、L11、L12用來實(shí)現(xiàn)接收功能，由副CPU(MCU2)產(chǎn)生的方波信號(hào)通過發(fā)射端分別接入L15、L14、L13芯片的管腳3(X端口)，L13芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都接入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L14芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都輸入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L15芯片的X0~X7端口分別接Y方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都接入主CPU，VEE端接負(fù)電壓；L10、L11、L12芯片的X端相連輸出接收信號(hào)，L10芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都接入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L11芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都接入主CPU，VEE端接負(fù)電壓，L12芯片的X0~X7端口分別接X方向線圈，輸出端接地，INH端為片選，A端B端C端作為選通端，都接入主CPU，VEE端接負(fù)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手寫板，其特征在于手寫板中放大電路按以下方式連接相角幅值檢測(cè)電路的主要作用是把發(fā)送方波的上升沿和下降沿所產(chǎn)生的尖峰消除掉，具體線路是經(jīng)放大的信號(hào)從IN端輸入，輸入端分別并接IC9A芯片的3管腳和電阻R17，R17的另一端并接IC9B芯片的6管腳和電阻R18，R18的另一端并接IC9B的7管腳和IC8B芯片的4管腳，IC9B芯片的5管腳接電阻R19，R19的另一端接參考電壓，IC9A的1管腳分別并接IC9A的2管腳和IC8C的8管腳，IC9A的8管腳接VDD電源，IC9A的4管腳接模擬地；IC8B的5管腳接MCU2芯片的2管腳，IC8C的6管腳接MCU2芯片的3管腳，IC8B的3管腳和IC8C的9管腳相連，作為輸出端，輸出相角幅值檢測(cè)后的信號(hào)；MCU2芯片的11管腳分別并接電容C4和電阻R28，C4和R28的另一端相連，接入三極管Q1的基極，Q1的發(fā)射極串接電容C3，C3的另一端并接電阻R29和TX-，R29的另一端接電源VEE，三極管Q1的集電極分別并接TX+和電容C2，C2的另一端接TX-；MCU2芯片的5管腳接OSC時(shí)鐘，MCU2的1管腳分別并接電阻R25和電容C5，R25的另一端接VCC電源，電容C5接地，MCU2的6、7、8、9、4、12、13、14管腳懸空，MCU2的15管腳接DONE，MCU2芯片的16管腳接CMD0，MCU2芯片的17管腳接CMD1，MCU2芯片的18管腳接CMD2，MCU2芯片的19管腳接CMD3，MCU2的20管腳分別并接電源VCC和電容C19，C19的另一端分別并接MCU2的10管腳和接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手寫板，其特征在于手寫板中的積分電路按如下方式連接，電路共分為兩路，I相和J相，相差90°，其中I相對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)位置，J相對(duì)應(yīng)于筆的壓力值；經(jīng)相角幅值檢測(cè)后的信號(hào)從IN端接電阻R21，R21的另一端分別并接到IC10A芯片的2管腳、IC8D芯片的11管腳和電容C21，C21的另一端分別接IC8D芯片10管腳和IC10A芯片的1管腳，IC8D芯片的12管腳接主CPU，IC10A的3管腳接參考電壓，IC10A的4管腳接模擬地，IC10A的8管腳接電源VDD，IC10A的1管腳接電阻R20，R20的另一端作為輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
用于計(jì)算機(jī)錄入的無線無源的手寫板屬于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，該手寫板能把手寫軌跡轉(zhuǎn)化成為數(shù)字量－X、Y坐標(biāo)，然后輸入計(jì)算機(jī)，配合相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序及應(yīng)用軟件，可以把手寫板上所畫的軌跡直接顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上。該無線無源的手寫板的特點(diǎn)是發(fā)射和接收分別用X、Y方向上的線圈，具體是由MCU2芯片產(chǎn)生方波，輸入發(fā)射電路，發(fā)射出的電磁波輸入筆電路內(nèi)，形成諧振，輸出給接收電路，接收電路輸出端接放大電路進(jìn)行信號(hào)的放大，然后分別接入相角電路和幅值電路，進(jìn)行相角和幅值上的控制，經(jīng)過積分和A/D轉(zhuǎn)換輸入處理主CPU，實(shí)現(xiàn)無線筆手寫功能。
文檔編號(hào)G06F3/046GK1453741SQ0211725
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者劉迎建, 王紅崗, 趙亮 申請(qǐng)人:北京漢王科技有限公司