專利名稱：電腦畫板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電腦畫板，更具體地說(shuō)涉及一種基于微電腦的、用于和電視機(jī)配合使用的具有圖形輸入、操作和顯示功能的電腦畫板。
諸如光筆、鼠標(biāo)器的輸入裝置已廣泛用于電腦系統(tǒng)，配合軟件可在顯示屏上任意作圖，給用戶提供了廣闊的美術(shù)創(chuàng)作空間。然而，和電腦主機(jī)脫離、尤其是以普通電視機(jī)作為圖形顯示裝置的智能作圖裝置尚不多見。而隨著人民對(duì)文化生活需求的增長(zhǎng)，迫切需要一種價(jià)格便宜、可利用普通電視機(jī)作為作圖顯示裝置的智能作圖裝置。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種價(jià)格便宜的，可利用家用電視機(jī)作為作圖顯示裝置的、可用來(lái)完成圖形輸入、操作、顯示等功能的電腦畫板。
按照本實(shí)用新型的電腦畫板由電腦板本體1和畫筆2構(gòu)成，所述電腦畫板本體的表面設(shè)有矩形的畫板輸入部分3，以及設(shè)在所述畫板輸入部分上側(cè)的多個(gè)色彩選擇鍵4和若干個(gè)功能選擇鍵5，設(shè)在所述畫板左下角和右下角的畫圖按鍵6，設(shè)在所述畫板部分一側(cè)的電源開關(guān)7、清除按鈕8和喇叭9；所述電腦畫板本體的內(nèi)部設(shè)置有微電腦控制的電路部分包括有掃描輸入電路、微處理器、視頻處理器(PPU)、程序及參數(shù)存儲(chǔ)器、視頻存儲(chǔ)器、音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器和調(diào)制器等。所述畫板輸入部分包括分別設(shè)置在其左、右側(cè)的X方向紅外發(fā)光陣列10和X方向紅外接收陣列11，分別設(shè)置在其上、下側(cè)的Y方向紅外發(fā)光陣列12和Y方向紅外接收陣列13，所述發(fā)光陣列和接收陣列分別由微型紅外發(fā)射管14和接收管15密集排列而成，在所述X方向及Y方向的發(fā)射、接收陣列中的各個(gè)發(fā)射管或接收管前均設(shè)有多孔多格隔板16，而在接收陣列前的隔板前還加有一層用于過(guò)濾外來(lái)光干擾的紅外濾光片17。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，所述畫板輸入部分3的底面18是一層薄鋼板，上附一層吸光材料，如表面打毛的黑色塑料，相應(yīng)畫筆2是經(jīng)過(guò)加工的塑料棒，如吸收紅外光的性能好的黑色塑膠，畫筆的筆頭做成球狀，當(dāng)畫筆處在某一點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)所在位置的X、Y二個(gè)方向的光路被擋住，對(duì)應(yīng)的二個(gè)接收管截止，信號(hào)通過(guò)掃描輸入電路送入微處理器。
這種配置的畫板的優(yōu)點(diǎn)是可以隨手作畫，可以在任何一點(diǎn)下筆，但不足之處是手不能貼住板面，否則大量光線被擋住，引起微處理器無(wú)法判斷而報(bào)警。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，所述畫板輸入部分3的底面18為上附一層黑色絨布的21薄鋼板，在底板18上面置一個(gè)φ2.5的小鋼球19，鋼球外表包一層黑色橡膠，上蓋一塊透明有機(jī)玻璃板20，有機(jī)玻璃板的下表面打毛，以減小反光干擾，相應(yīng)畫筆2是一支磁筆，該畫筆由筆形塑殼22、塑殼內(nèi)的磁鋼3以及介于磁鋼23與塑殼22之間的鐵皮24組成，畫筆在有機(jī)玻璃板上移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)小鋼球滾動(dòng)，鋼球所在位置的X、Y兩方向光線被擋住，接收管截止，通過(guò)掃描輸入電路送入微處理器識(shí)別，這種配置的畫板的優(yōu)點(diǎn)是下筆時(shí)可以放在有機(jī)玻璃板上，也可以使用直尺，曲尺等工具，但缺點(diǎn)有兩個(gè)，一是畫筆不能移動(dòng)過(guò)快，否則容易使鋼球“逃脫”，二是下筆前先要找到鋼球，并把它移到起點(diǎn)。但這種畫板也可以象前一種畫板一樣使用，使用時(shí)，只要卸掉畫板的有機(jī)玻璃板，拿出鋼球改用塑料畫筆即可，使用方法便與前一種一樣。
實(shí)施本實(shí)用新型的好處在于，以適中的成本提供了一種和電視機(jī)配合使用的電腦畫板，可用于青少年開發(fā)智力，提高色彩運(yùn)用、空間想象和構(gòu)圖能力，也為時(shí)裝設(shè)計(jì)師、廣告制作者等提供了方便、快捷的作圖工具。


圖1是本實(shí)用新型電腦畫板的俯視圖；圖2是說(shuō)明本實(shí)用新型電腦畫板構(gòu)成的示意原理性圖；圖3和圖4分別是說(shuō)明本實(shí)用新型電腦畫板的畫板輸入部分四周的紅外接收端及發(fā)射端的多孔多格隔板的示意圖；圖5是為本實(shí)用新型電腦畫板第一實(shí)施例所用畫板輸入部分3的垂直剖視圖及與；圖6是本實(shí)用新型電腦畫板第一實(shí)施例所用畫筆的剖視圖；圖5是為本實(shí)用新型電腦畫板第二實(shí)施例所用畫板輸入部分3的垂直剖視圖及與之配合使用的畫筆剖視圖；圖8是本實(shí)用新型電腦畫板第二實(shí)施例所用的畫筆剖視圖；圖9是本實(shí)用新型電腦畫板中所用單片微電腦中程序存儲(chǔ)器中起始程序的框圖(a)、中斷子程序的框圖(b)及主程序的框圖(c)。
結(jié)合實(shí)施例、參考附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1中，兩畫圖按鍵6分別位于電腦畫板的右下角和右下角，右側(cè)設(shè)有喇叭9、清除鍵8和電源開關(guān)7，畫板輸入部分3，設(shè)在畫板輸入部分3上側(cè)有12個(gè)色彩選擇鍵4和包括有細(xì)筆、粗筆、著色、橡皮等的功能選擇鍵5，該電腦畫板后側(cè)設(shè)有包括音頻輸出插孔31，視頻輸出插孔32、全電視信號(hào)輸出插孔33和外接電源輸入插孔34。
使用方便起見，設(shè)置了二個(gè)功能相同的畫圖按鍵6，它的作用是這樣的，當(dāng)“畫圖”按鈕彈起時(shí)，畫板只判斷畫筆位置，當(dāng)畫筆移動(dòng)時(shí)也不畫出線條，電視機(jī)上只顯示畫筆所在位置。當(dāng)畫線時(shí)，按下任何一個(gè)“畫圖”按鈕6，移動(dòng)畫筆所畫的線條就顯示在電視機(jī)上，松開按鈕畫線停止。
喇叭9在畫圖動(dòng)作時(shí)奏出悅耳音樂(lè)。
“清除”按鈕8按下去后整個(gè)畫面全部清除。
12個(gè)色彩選擇鍵4及功能選擇鍵5采用薄膜按鍵，按鍵表面印有12種色彩的顏色及功能標(biāo)記，畫圖時(shí)只要點(diǎn)一下其中一個(gè)色彩按鍵，畫筆所畫位置就顯示該種顏色。功能選擇按鍵有“細(xì)筆”，“粗筆”“著色”“無(wú)效”“圓”“橡皮”等功能，“細(xì)筆”功能用來(lái)畫細(xì)線，“粗筆”功能用來(lái)畫其寬度為“細(xì)筆”的三倍的粗線；“著色”用來(lái)對(duì)圖中某一區(qū)域大面積著色；“無(wú)效”功能用來(lái)去除線條。“圓”用來(lái)自動(dòng)畫圓，自動(dòng)畫圓狀態(tài)下，只要點(diǎn)一下圓心，點(diǎn)一下“圓”，再點(diǎn)一下半經(jīng)，就自動(dòng)畫上一個(gè)圓。同樣，在畫圓前可以先選好粗筆、細(xì)筆及色彩?！跋鹌ぁ惫δ苡脕?lái)清除某一區(qū)域的圖形。
圖2中，掃描輸入電路接收來(lái)自X方向、Y方向接收陣列、12色彩選擇開關(guān)4和6個(gè)功能鍵5的狀態(tài)信息，送到由單片機(jī)8031的中央處理器，該CPU根據(jù)程序及參數(shù)存儲(chǔ)器提供的程序和數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并通過(guò)音樂(lè)信號(hào)音頻信號(hào)輸出端31、根據(jù)視頻存儲(chǔ)器和PPU視頻處理器形成視頻信號(hào)送到視頻信號(hào)輸出端32。調(diào)制器用于將音頻及視頻信號(hào)合成并調(diào)制成全電視信號(hào)在端子33上輸出。
按照本實(shí)用新型的電腦畫板中的電路部分由掃描輸入電路微處理器(CPU)，視頻處理器(PPU)程序及參數(shù)存儲(chǔ)器、視頻存儲(chǔ)器、音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制器等組成。
掃描輸入電路由CPU作初始化處理后自動(dòng)掃描畫板的紅外接收陣列，并把結(jié)果存入自身數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，它所完成的功能是CPU和畫板輸入部分之間的橋梁，它受CPU控制并為CPU服務(wù)。
程序及參數(shù)存儲(chǔ)器是只讀存儲(chǔ)器，固化了CPU的執(zhí)行程序及CPU執(zhí)行該程序所需數(shù)據(jù)，包括各種參數(shù)及自動(dòng)演示程序等。
音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器受CPU控制可發(fā)出悅耳音樂(lè)及報(bào)警聲。
視頻處理器(PPU)完成把CPU處理后的結(jié)果輸出。CPU處理圖象數(shù)據(jù)后存入視頻存儲(chǔ)器，PPU再?gòu)囊曨l存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)并把它轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)輸出。PPU對(duì)視頻存儲(chǔ)器的操作是連續(xù)循環(huán)的，保持視頻信號(hào)正常輸出。
調(diào)制器用于把音頻信號(hào)和視頻信號(hào)調(diào)制到一定載頻上，合成為全電視信號(hào)。調(diào)制器輸出的全電視信號(hào)可以直接連接到電視機(jī)的電視天線插口上。
視頻存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)圖象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，它必須能存下一幀圖象數(shù)據(jù)，它是CPU與PPU之間的媒介與緩沖區(qū)，受CPU和PPU的雙重控制，CPU為其提供數(shù)據(jù)，PPU讀其數(shù)據(jù)。
微處理器(CPU)是電路的核心，它控制掃描輸入電路讀入掃描數(shù)據(jù)，判別畫筆坐標(biāo)、讀取色彩，畫筆功能參數(shù)，并把處理后的視頻數(shù)據(jù)送入視頻存儲(chǔ)器、控制音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器，輸出音樂(lè)聲或報(bào)警聲。在開機(jī)上電后，先進(jìn)入演示程序，控制PPU作畫圖 表演。CPU的工作流程請(qǐng)見圖7程序流程圖。
圖3示出了接收側(cè)的隔板結(jié)構(gòu)，該圖3(a)示出在接收端的隔板前加了一層紅外濾光片17，用來(lái)過(guò)濾外來(lái)光線的干擾，只讓紅外光通過(guò)，以提高可靠性。圖3(a)中與接收二極管相鄰的聚光孔35以及不與接收二極管相鄰的通光孔36的直徑均為0.15mm，隔板的水平間隔為 3.2mm，垂直間隔為20mm，隔板高度為3mm，圖3(b)示出圖3(a)中沿A－B線的剖視圖，相鄰接收二極管15的間距也為3.2m。圖4示出了發(fā)光側(cè)的隔板結(jié)構(gòu)。圖4(a)為透視圖，圖4(b)為沿圖4(a)中B－B線的剖視圖，其中與發(fā)光二極管14相鄰的發(fā)光孔34的直徑為0.5mm，與發(fā)光二極管14不相鄰的通光孔36的直徑為0.3mm，相鄰發(fā)光二極管14的間距和隔板水平間距均為3.2mm，隔板垂直間距為10mm，隔板高度為3mm。另外，可根據(jù)“象素”的要求改變陣列中發(fā)光、接收的個(gè)數(shù)，圖中我們X方向采用96對(duì)紅外發(fā)光接收管，Y方向采用128對(duì)管。這樣水平分辨率為96線，垂直分辨率為128線。“象素”個(gè)數(shù)為對(duì)紅外發(fā)光接收管96×128＝12288，板面尺寸為307×410mm2。
圖5和圖6分別示出本實(shí)用新型電腦畫板中畫板輸入部分的第一種實(shí)施方案及所用畫筆。
圖7和圖8分別示出本實(shí)用新型電腦畫板中畫板輸入部分的第二實(shí)施方案及所用畫筆。
權(quán)利要求1.一種電腦畫板，其特征在于該電腦畫板由畫板本體和畫筆構(gòu)成，所述畫板本體包括設(shè)在畫板本體表面的畫板輸入部分、多個(gè)色彩選擇裝置、多個(gè)功能選擇裝置、電源開關(guān)、清除按鍵和畫圖按鈕以及設(shè)在畫板本體內(nèi)部的掃描輸入電路、微處理器、視頻處理器、程序和參數(shù)存儲(chǔ)器、視頻存儲(chǔ)器、音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器和調(diào)制器。
2.如權(quán)利要求1所述電腦畫板，其特征在于所述畫板輸入部分包含一矩形薄鋼板及附在該鋼板上的吸光材料；還包含分別設(shè)在所述矩形薄鋼板上、下側(cè)的Y方向的紅外發(fā)射管陣列和紅外接收陣列；還包含分別設(shè)在所述矩形薄鋼板左、右側(cè)的X方向的紅外發(fā)射管陣列和紅外接收陣列；所述X方向、Y方向任一個(gè)的紅外發(fā)射陣列和紅外接收陣列前均設(shè)有多孔多格隔板，而在X方向及Y方向的紅外接收陣列前的所述隔板前還設(shè)有用于過(guò)濾外來(lái)紅外光干擾的紅外濾光片。
3.如權(quán)利要求2所述電腦畫板，其特征在于所述畫板輸入部分還包含與所述附有吸光材料的薄鋼板隔開一定距離覆蓋的透明有機(jī)玻璃板，在所述薄鋼板與所述有機(jī)玻璃板之間設(shè)有其外表包有吸光性好的橡膠的小鋼球。
4.如權(quán)利要求3所述電腦畫板，其特征在于所述畫筆由筆形塑殼、塑殼內(nèi)的磁鋼以及介于磁鋼與塑殼間的鐵皮組成。
5.如權(quán)利要求2所述電腦畫板，其特征在于所述畫筆為筆頭加工成球形的塑料棒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新穎、實(shí)用、分辨較高而且價(jià)格低廉的、可連接普通電視機(jī)作為圖形顯示裝置的電腦畫板。該電腦畫板包含有畫板輸入部分、掃描輸入電路、微處理器、視頻處理器、程序及參數(shù)存儲(chǔ)器、視頻存儲(chǔ)器、音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器，調(diào)制器以及用于在畫板輸入部分上作圖的畫筆。畫筆在畫板上位置由畫板四周設(shè)置的X方向、Y方向的紅外發(fā)射陣列和紅外接收陣列感知，由單片微電腦處理而通過(guò)電視機(jī)顯示，從而達(dá)到方便、靈活、多功能的作圖效果。
文檔編號(hào)G06F3/033GK2146031SQ9224477
公開日1993年11月10日 申請(qǐng)日期1992年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月17日
發(fā)明者應(yīng)惠明, 劉家建 申請(qǐng)人:應(yīng)惠明, 劉家建