一种无线压敏数位板装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一款计算机的外围设备，是一种将用户的手写笔迹转换为数字信号形式的横纵坐标和压力值，并将其输入计算机的无线数位板。它的特点是在横纵方向都有环形线圈，用于发射和接收电磁波信号。矩形波信号将同时输入横纵方向上的两组环形线圈，将电磁波传输到笔上的谐振电路充电。当一定数量的矩形波通过后，笔上的谐振电路开始产生相应的电磁波。数位板的接收部分开始通过横向的环形线圈和纵向的环形线圈接收由笔的谐振电路产生的电磁波信号并将接收到的信号进行放大和集成，将集成的模拟信号利用MCU的数模转换部分转换成数字信号形式的电磁波振幅。最后将振幅值输入MCU的数字信号部分，计算笔的书写笔迹。

A wireless pressure sensitive digital board device

【技术实现步骤摘要】
一种无线压敏数位板装置
本专利技术涉及一种计算机的外围设备。本专利技术装置的主要功能是将手写笔迹转换为数字的横纵坐标和压力值。通过相应的硬件和算法，可以在计算机屏幕上显示用户在数位板上绘制的笔迹。这款笔板用于绘画和手写识别领域。
技术介绍
数位板是一种常用的基于电磁感应原理的人机接口设备。数位板具有精度高、对压力敏感等特点，广泛应用于计算机图形处理、游戏制作、数字签名等领域。一般情况下，用户可以使用与数位板配套的笔在数位板上书写、签名或画图。根据电磁感应原理，数位板可以捕捉笔的轨迹和笔在手写时对数位板的压力，得到相应的手写输入数据。然后将手写输入数据以数字信号的形式传输到计算机，计算机对数据进行处理并生成相应的笔迹到显示设备进行显示。数位板的工作原理如下:数位板的环形天线与笔的谐振电路能发出交变电磁场。当将笔置于数位板表面时，数位板的环形天线接收笔的电磁场。通过多点定位，数位板可以精确定位笔尖的位置。根据电磁感应原理，笔分为两种:有源笔和无源笔。带电池的有源笔可以自身产生电磁场，而不带电池的无源笔需要反射数位板所产生的磁场。压力感应是由笔结构中可移动部分产生的，并通过电磁信号反馈到数位板上。对于目前的市场来说，既要保证笔的定位精度，又要降低制造成本，仍然是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术是一种计算机外围设备的无线压敏数位板。其中“无线”一词指的是笔和数位板之间没有电线相连。“压敏”一词的意思是，手写板可以测量笔在书写时的压力。在手写板上会使用曲线拟合算法来确定笔尖位于数位板的横纵坐标值和笔书写时的压力值。检测横纵坐标和压力值的过程如图1所示:其中MCU控制发射和接收开关电路，利用脉宽调制(PWM)产生矩形波信号A。发送信号的过程如下：MCU控制线圈选择电路，依次选择天线矩阵的横纵方向各一个环形线圈，并将所选线圈与发射和接收开关电路连接。然后矩形波信号A传输到所选择的环形线圈,环形线圈相应的产生电磁波B。如果笔靠近该环形线圈,笔上的谐振电路接收电磁波B,并产生感应电压。由笔谐振电路中的感应电压产生的电流会在电路中生成相应的谐振波信号C。经过预设的一段时间后，环形线圈的工作方式由发送变为接收。接收信号的过程如下：MCU控制线圈选择电路，依次选择天线矩阵的横纵方向各一个环形线圈。环形线圈接收笔产生谐振信号C，然后产生电磁波信号D，信号D送至发射和接收开关电路以及由MCU控制的接收控制电路，然后传输到带通滤波电路进行滤波。滤波后的信号E经放大电路放大。然后将放大后产生的信号F输入积分电路，最后积分后的信号G传输到MCU的数模转换部分并转换为相应的数字信号。数字信号将由MCU的数字信号处理部分使用曲线拟合算法计算横纵坐标和笔书写时的压力。本专利技术提供一种无线压敏数位板装置，包括数位板和笔，其特征是数位板与笔之间没有电线连接能感应笔的位置的数位板包括：线圈选择电路；一种天线矩阵，包括两个正交方向，即横纵两个方向的多个环形线圈；发射和接收开关电路；接收控制电路；带通滤波电路；放大电路和积分电路；它们之间的连接关系如下:MCU利用脉冲宽度调制PWM产生连续的电磁波,连接到线圈选择电路。线圈选择电路通过传输和接收开关电路依次顺序选择天线矩阵横纵方向上的一个环形线圈来传输或接收电磁波。笔的谐振电路接收天线矩阵发射的电磁波，并相应地产生谐振信号；笔产生的谐振信号由天线矩阵接收并传输到接收控制电路。接收控制电路输出的信号经带通滤波电路滤波和放大电路放大；放大后的信号由积分电路接收并传送到MCU；天线矩阵的连接关系如下:ANT_GND_A端口按横向X01、X02……X18……X24与环形线圈的输出端口相连。横向的每个环形线圈都连接到一个测试点。ANT_GND_B端口以纵向Y01、Y02……Y10……Y16与环形线圈的输出端口相连。纵向的每个环形线圈都连接到一个测试点。ANT_GND_A端口与第一个电阻R247的一端相连。第一个电阻R247的另一端与ANT_GND_B端口相连。优选的，其中的线圈选择电路包括芯片；由MCU产生的矩形波通过发射和接收开关电路的ANTX端口输入到第一组芯片U7、U10和U11对应的引脚以及端口中；对于第一组芯片U7、U10和U11，所述芯片具有分别与横向的线圈连接的引脚13、14、15、12、1、5、2和4对应的X0-X7端口，所述芯片具有用于芯片选择的引脚6对应的端口，与MCU连接，所述芯片具有与引脚11、10、9对应的A、B、C端口，用于与MCU连接的门控X0-X7端口，所述芯片均具有连接于地的引脚8对应的GND端口，所述芯片具有VDD端口与所述引脚16相对应，所述引脚16连接于一个正电压源和电容器的一端，所述电容器的另一端连接于地，所述芯片具有VEE端口与所述引脚7相对应，所述引脚7与所述电容器的一端相连，所述电容器的另一端相连于地；由MCU产生的矩形波通过发射和接收开关电路的ANTY端口输入到与第二组芯片U9和U12的每个端口对应的引脚中；对于第二组芯片U9和U12，所述芯片具有与引脚13、14、15、12、1、5、2和4相应的Y0-Y7端口，引脚分别与纵向的环形线圈连接，所述芯片具有用于芯片选择的引脚6对应的端口，与MCU连接，所述芯片具有引脚11、10、9对应的A、B、C端口，用于与MCU连接的门控Y0-Y7端口，所述芯片具有与引脚8对应的GND端口，所述芯片具有VDD端口与所述引脚16相对应，所述引脚16连接于一个正电压源和电容器的一端，所述电容器的另一端连接于地，所述芯片具有VEE端口与所述引脚7相对应，所述引脚7与所述电容器的一端相连，所述电容器的另一端相连于地。优选的，其发射与接收开关电路的连接关系如下:TX_EN端口连接第一个开关电路的芯片U4的引脚1和引脚13，引脚13连接MCUU8的引脚11；TX_CLK端口与第一个电阻R11的一端和第二个电阻R239的一端，以及MCU的引脚10并联,第一个电阻器R11的另一端连接第一个开关电路芯片U4的引脚2。第二个电阻R239的另一端连接第一个开关电路芯片U4的引脚12；ANT_Y端口连接第一个开关电路芯片U4的引脚3；DIS_OPA_B端口与所述第一个开关电路芯片U4的引脚4和MCUU8的引脚42并联，第一开关电路芯片U4的引脚5接地。DIS_SIGNAL_B端口接第一个开关电路芯片U4的引脚4，第一开关电路芯片U4的引脚7接地；DIS_SIGNAL_A端口连接到第一个开关电路芯片U4的引脚8，第一个开关电路芯片U4的引脚9连接到地面；DIS_OPA_A端口与第一个开关电路芯片U4的引脚10和MCUU8的引脚12并联；ANT_X端口连接第一个开关电路芯片U4的引脚11；第一开关电路芯片U4的引脚14与正电压源和第一个电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线压敏数位板装置，包括数位板和笔，其特征是数位板与笔之间没有电线连接能感应笔的位置的数位板包括：/n线圈选择电路；/n一种天线矩阵，包括两个正交方向，即横纵两个方向的多个环形线圈；/n发射和接收开关电路；/n接收控制电路；/n带通滤波电路；/n放大电路和积分电路；/n它们之间的连接关系如下:/nMCU利用脉冲宽度调制PWM产生连续的电磁波,连接到线圈选择电路；/n线圈选择电路通过传输和接收开关电路依次顺序选择天线矩阵横纵方向上的一个环形线圈来传输或接收电磁波；/n笔的谐振电路接收天线矩阵发射的电磁波，并相应地产生谐振信号；/n笔产生的谐振信号由天线矩阵接收并传输到接收控制电路；/n接收控制电路输出的信号经带通滤波电路滤波和放大电路放大；/n放大后的信号由积分电路接收并传送到MCU；/n天线矩阵的连接关系如下:/nANT_GND_A端口按横向(X01、X02……X18……X24)与环形线圈的输出端口相连；/n横向的每个环形线圈都连接到一个测试点；/nANT_GND_B端口以纵向(Y01、Y02……Y10……Y16)与环形线圈的输出端口相连；/n纵向的每个环形线圈都连接到一个测试点；/nANT_GND_A端口与第一个电阻R247的一端相连；/n第一个电阻R247的另一端与ANT_GND_B端口相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无线压敏数位板装置，包括数位板和笔，其特征是数位板与笔之间没有电线连接能感应笔的位置的数位板包括：
线圈选择电路；
一种天线矩阵，包括两个正交方向，即横纵两个方向的多个环形线圈；
发射和接收开关电路；
接收控制电路；
带通滤波电路；
放大电路和积分电路；
它们之间的连接关系如下:
MCU利用脉冲宽度调制PWM产生连续的电磁波,连接到线圈选择电路；
线圈选择电路通过传输和接收开关电路依次顺序选择天线矩阵横纵方向上的一个环形线圈来传输或接收电磁波；
笔的谐振电路接收天线矩阵发射的电磁波，并相应地产生谐振信号；
笔产生的谐振信号由天线矩阵接收并传输到接收控制电路；
接收控制电路输出的信号经带通滤波电路滤波和放大电路放大；
放大后的信号由积分电路接收并传送到MCU；
天线矩阵的连接关系如下:
ANT_GND_A端口按横向(X01、X02……X18……X24)与环形线圈的输出端口相连；
横向的每个环形线圈都连接到一个测试点；
ANT_GND_B端口以纵向(Y01、Y02……Y10……Y16)与环形线圈的输出端口相连；
纵向的每个环形线圈都连接到一个测试点；
ANT_GND_A端口与第一个电阻R247的一端相连；
第一个电阻R247的另一端与ANT_GND_B端口相连。


2.如权利要求1所述的无线压敏数位板装置，其中的线圈选择电路包括芯片；
由MCU产生的矩形波通过发射和接收开关电路的(ANTX)端口输入到第一组芯片(U7、U10和U11)对应的引脚以及端口中；
对于第一组芯片(U7、U10和U11)，
所述芯片具有分别与横向的线圈连接的引脚(13、14、15、12、1、5、2和4)对应的(X0-X7)端口，
所述芯片具有用于芯片选择的引脚(6)对应的端口，与MCU连接，
所述芯片具有与引脚(11、10、9)对应的(A、B、C)端口，用于与MCU连接的门控(X0-X7)端口，所述芯片均具有连接于地的引脚(8)对应的(GND)端口，
所述芯片具有(VDD)端口与所述引脚(16)相对应，所述引脚(16)连接于一个正电压源和电容器的一端，所述电容器的另一端连接于地，
所述芯片具有(VEE)端口与所述引脚(7)相对应，所述引脚(7)与所述电容器的一端相连，所述电容器的另一端相连于地；
由MCU产生的矩形波通过发射和接收开关电路的(ANTY)端口输入到与第二组芯片(U9和U12)的每个端口对应的引脚中；
对于第二组芯片(U9和U12)，
所述芯片具有与引脚(13、14、15、12、1、5、2和4)相应的(Y0-Y7)端口，引脚分别与纵向的环形线圈连接，
所述芯片具有用于芯片选择的引脚(6)对应的端口，与MCU连接，
所述芯片具有引脚(11、10、9)对应的(A、B、C)端口，用于与MCU连接的门控(Y0-Y7)端口，所述芯片具有与引脚(8)对应的(GND)端口，
所述芯片具有(VDD)端口与所述引脚(16)相对应，所述引脚(16)连接于一个正电压源和电容器的一端，所述电容器的另一端连接于地，
所述芯片具有(VEE)端口与所述引脚(7)相对应，所述引脚(7)与所述电容器的一端相连，所述电容器的另一端相连于地。


3.如权利要求1所述的无线压敏数位板装置，其发射与接收开关电路的连接关系如下:
(TX_EN)端口连接第一个开关电路的芯片(U4)的引脚(1)和引脚(13)，引脚(13)连接MCU(U8)的引脚(11)；
(TX_CLK)端口与第一个电阻(R11)的一端和第二个电阻(R239)的一端，以及MCU的引脚(10)并联,第一个电阻器(R11)的另一端连接第一个开关电路芯片(U4)的引脚(2)；
第二个电阻(R239)的另一端连接第一个开关电路芯片(U4)的引脚(12)；
(ANT_Y)端口连接第一个开关电路芯片(U4)的引脚(3)；
(DIS_OPA_B)端口与所述第一个开关电路芯片(U4)的引脚(4)和MCU(U8)的引脚(42)并联，第一开关电路芯片(U4)的引脚(5)接地；
(DIS_SIGNAL_B)端口接第一个开关电路芯片(U4)的引脚(4)，第一开关电路芯片(U4)的引脚(7)接地；
(DIS_SIGNAL_A)端口连接到第一个开关电路芯片(U4)的引脚(8)，第一个开关电路芯片(U4)的引脚(9)连接到地面；
(DIS_OPA_A)端口与第一个开关电路芯片(U4)的引脚(10)和MCU(U8)的引脚(12)并联；
(ANT_X)端口连接第一个开关电路芯片(U4)的引脚(11)；
第一开关电路芯片(U4)的引脚(14)与正电压源和第一个电容器(C11)的一端并联，第一个电容器(C11)的另一端接地；
(ANT_X)端口连接第二个电容器(C153)的一端，第二个电容器(C153)的另一端与一个测试点，线圈选择电路的(ANTX)端口和第三个电阻(R240)的一端并联；
(ANT_Y)终端连接到第三个电容器(C12)的一端；
第三个电容(C12)的另一端与一个测试点，线圈选择电路的(ANTY)端口和第三个电阻的一端(R240)并联。


4.如权利要求1所述的无线压敏数位板装置，其接收控制电路的连接关系如下:
线圈选择电路的(ANTY)端口与第四个电阻(R218)的一端连接；
第四个电阻(R218)的另一端连接到第五个电阻(R230)的一端、第六个电阻(R254)的一端、第七个电阻(R206)的一端和第八个电阻(R223)的一端；
第五个电阻(R230)的另一端接地，第六个电阻(R254)的另一端接发射和接收开关电路的(DIS_SIGNAL_B)端口；
第七个电阻(R206)的另一端与第九个电阻(R219)的一端和第一个放大器(U22A)的引脚3并联；
第九个电阻(R219)的另一端连接到地面,第八个电阻器(R223)的另一端连接到第十个电阻(R207)的一端,第一个放大器(U22A)的引脚1,第十一个电阻(R217)的一端和第十二个电阻(R210)的一端并行；
第十个电阻(R207)的另一端与第一个放大器(U22A)的引脚2和第十三个电阻(R209)的一端并联；
第十三个电阻(R209)的另一端与第十四电阻(R208)的一端以及地并联；
第十四个电阻(R208)的另一端与(ANT_GND_B)端口连接；
第十一个电阻(R217)的另一端连接发射和接收开关电路的(DIS_SIGNAL_B)端口；
第十二个电阻(R210)的另一端连接带通滤波电路的第十五个电阻(R220)的一端；
第一个放大器(U22A)引脚4接3.3V负电压源，第一个放大器(U22A)的引脚8接3.3V正电压源；
线圈选择电路的(ANTX)端口与第十六个电阻(R318)的一端连接；
第十六个电阻(R318)的另一端与第十七个电阻(R330)的一端、第十八个电阻(R354)的一端、第十九个电阻(R306)的一端、第二十个电阻(R323)的一端并联；
第十七个电阻(R330)的另一端接地，第十八个电阻(R354)的另一端连接到发射和接收开关电路的(DIS_SIGNAL_A)端口；
第十九个电阻(R306)的另一端与第二十一个电阻(R319)的一端和第二个放大器(U32A)的引脚3并联；
第二十一个电阻(R319)的另一端接地,第二十个电阻器(R32...

【专利技术属性】
技术研发人员：江睿晖，李亮，周品智，周品艺，
申请(专利权)人：深圳市品致信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44