具有笔触压力感应功能的数位板系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机的输入设备，特别是一种具有笔触压力感应功能的数位板系统。包括数位板和画笔，数位板内设置有RFID阅读器芯片，画笔的逻辑控制电路中设置有RFID应答器芯片，画笔从数位板上RFID阅读器芯片发射的无线射频信号获取能量，通过电磁感应方式检测笔芯的伸缩量，以获取画笔作用到数位板触摸屏上的压力感应信息，并将获取到的该压力感应信息通过画笔上的RFID应答器芯片以无线方式发送给数位板上的RFID阅读器芯片，数位板对接收的压力感应信息进行处理，并将处理后的数据发送至上位机。该数位板系统能够采用无线无源的画笔，在数位板的普通触摸屏上实现压力感应功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机的输入设备，特别是在使用计算机绘图软件进行绘图操作时使用的数位板系统。
技术介绍
计算机的数位板系统是利用计算机进行绘图操作的输入设备，其包括数位板和画笔，数位板上设置有普通触模屏和USB接口，数位板内设置有微处理器、USB控制器和触模屏控制器。画笔包括笔壳、笔芯和位于笔壳内的逻辑控制电路。操作者通过画笔在数位板的触模屏上进行线条的绘制，从而实现计算机的绘图操作。为了达到在真实世界作画时的笔触效果和绘画感觉，通常需要实现将画笔触及绘画板的力度的轻重直接反应为所画线条的粗细及色彩的深浅这一功能，即实现数位板的压力感应功能(通常简称为压感功能)，这更加符合真实世界中画笔的使用效果，从而增强绘图操作的直观真实感。目前，许多绘画类的应用软件在应用层面都支持压感功能。但是，要让应用软件感知画笔触及绘画板时的压力轻重，仅有应用软件的支持是不够的。压力信息(或称压感信息)是通过计算机硬件接口接收的底层信号，它直接由操作系统的底层驱动程序进行接收和处理，应用软件并不直接接收这样的底层信号，而是接收一种遵从统一工业标准的属于应用层面的信息格式。在使用Windows操作系统的计算机中，Windows Vista以前版本的操作系统没有提供按工业标准对压力信息进行转换处理的功能，应用软件不能直接通过操作系统获得压力信息，而是需要通过遵从统一工业标准的中间件(软件)作为桥梁，即由中间件接收数位板发送给计算机的压力信息，再将其转换为符合那个标准所规定的格式的信息，然后由遵从同样标准的诸如Photoshop这样的绘画软件去响应，完成压感功能的实现。中间件实现了应用层标准信息格式和底层压力信息格式上下两个方面的接口。但从Windows Vi sta开始，微软操作系统自身就提供了这方面的支持。只要底层驱动程序按照微软的规范要求进行相应的处理，操作系统会自动与上层应用软件进行接口， 这样，支持压感功能的应用软件就能实现压感功能，因而也就不再需要使用中间件。显而易见，对于数位板而言，要实现压感功能还必须有硬件的支持，而其中的关键就是在硬件上如何实现对压力信息的采集和传输。从现有的数位板产品看，目前有两种压力信息采集方式一种方式是通过获取数位板和画笔相互之间的电磁感应强弱的方式，此方式的数位板中有专门设计生产的电磁感应屏，压力信息是在电磁感应屏上获取，画笔是无线无源的。压力信息的获取同时依赖于数位板和画笔，离开了电磁感应屏仅有画笔便无法获取压力信息，反之亦然。由于此类产品的技术实现比较复杂，生产成本非常高昂。另一方面，由于此类产品必须是电磁感应屏和其特定的画笔配合使用才能发挥功能，那么这样的画笔所采用的技术便不能应用在其它非电磁感应屏的产品上。另一种方式是在画笔上获取压力信息，此方式下，要对压力信息进行处理，要么是通过有线方式传输给数位板处理，要么通过无线方式传输给数位板处理。如果为了方便使用而去掉连接线，以无线方式传输，势必就要使用电池对画笔进行供电，这便有更换电池的麻烦和因电池电能减弱而导致性能不稳等一系列的问题。综上所述，采用无线无源技术的压感画笔方便适用，但依赖于电磁感应屏，整体价格昂贵，而其它品牌的产品虽然价格相对低廉，但压感笔需要使用电池，感觉烦琐，使用不便。众所周知，RFID aadio Frequency Identification—无线射频识别)技术主要应用于自动识别，其基本技术原理是阅读器通过天线发送某个频率的射频信号，应答器(射频卡，或称电子标签)在这个信号所覆盖的区域内产生感应电流，并获得能量被激活，应答器将自身编码等信息通过内置天线发送出去，阅读器通过天线接收到从应答器发送来的载波信号，并对接收到的信号进行解调和解码，然后送给系统进行相关处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有笔触压力感应功能的数位板系统，能够采用无线无源的画笔，在数位板的普通触摸屏上实现笔触压力感应功能。本专利技术所述具有笔触压力感应功能的数位板系统，包括数位板和画笔，数位板上设置有触模屏和USB接口，数位板内设置有微处理器、USB控制器和触模屏控制器，画笔包括笔壳、笔芯和位于笔壳内的逻辑控制电路，所述数位板内还设置有连接有天线的RFID阅读器芯片，画笔笔壳内的逻辑控制电路中设置有连接有天线的RFID应答器芯片，画笔从数位板RFID阅读器芯片发射的无线射频信号获取能量，通过电磁感应方式检测笔芯的伸缩量，以获取画笔作用到数位板触摸屏上的压力感应信息，并将获取到的该压力感应信息通过画笔上的RFID应答器芯片以无线方式发送给数位板上的RFID阅读器芯片，数位板对接收的压力感应信息进行处理，并将处理后的数据发送至上位机。所述RFID阅读器芯片的并行数据端口、地址端口和控制端口分别通过数据总线、 地址总线和控制总线与所述微处理器的并行数据端口、地址端口和控制端口连接；画笔笔壳内的逻辑控制电路由绕在铁芯上的磁感应线圈、A/D转换器、连接有天线的RFID应答器芯片、谐振电路、整流升压电路和超级电容器组成，磁感应线圈与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与RFID应答器芯片连接，连接在RFID应答器芯片上的天线通过谐振电路、整流升压电路与超级电容器连接，超级电容器分别与A/D转换器、RFID应答器芯片连接；在笔芯后端固定有第一磁体，在笔壳内固定有第二磁体，第二磁体位于第一磁体的后方且两磁体同极性端相正对，使第一磁体与第二磁体之间沿画笔轴向相隔一距离，第二磁体开设有中心孔，所述铁芯前端穿插于其中。利用两磁体同极性相排斥的特性，本专利技术中的画笔在操作时，笔尖受压力后要克服第一、第二磁体之间的排斥力向笔壳内缩进，笔芯后端的第一磁体与磁感应线圈中铁芯前端之间的距离将发生变化(距离减小)，致使磁感应线圈中的磁通量增大，磁感应线圈中将产生感应电压；同样，笔尖在失去压力时，笔芯后端的第一磁体与磁感应线圈中铁芯前端之间的距离也将发生变化(距离增大)，此时磁感应线圈中将产生反向感应电压。通过磁感应线圈采集到的电压(或经放大后)作为A/D (模/数)转换器的输入信号，将被转换为数字信号，然后送给RFID应答器芯片进行处理，RFID应答器芯片内部的程序代码以一定的频率连续地从A/D转换器中获取数字信号，并根据前次获取的数字信号值和当前增减值计算出压感信息，然后将压感信息通过天线发送出去。在画笔上通过磁感应方式检测笔芯的伸缩量，以此获取压力感应信息，而不是通过压力传感器，其最大的好处是压力的采集不需要消耗电能，以节省画笔中宝贵的电源能量。数位板内的RFID阅读器芯片具备按特定频率发送射频信号和接收画笔发送的压感信息的功能，这样数位板与画笔结合便组成一个能够实现压力感应功能的数位板系统。通过微处理器对RFID阅读器芯片的射频发送和数据读取操作进行控制，达到为画笔提供射频能量以及从画笔RFID应答器芯片接收压力信息的目的。由于RFID阅读器芯片并不涉及常规RFID技术中的ID “识别”和数据的加密、解密等应用问题，所以微处理器中此功能部分的固件程序极为简单，主要处理流程就是循环地读取画笔RFID应答器芯片发送的压力信息。在本专利技术所述数位板系统中，使用普通触摸屏(比如电阻式触摸屏)作为操作屏， 用于获取画笔操作的位置信息。RFID阅读器芯片用于接收画本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有笔触压力感应功能的数位板系统，包括数位板和画笔，数位板上设置有触模屏和ＵＳＢ接口，数位板内设置有微处理器、ＵＳＢ控制器和触模屏控制器，画笔包括笔壳（２）、笔芯（１）和位于笔壳内的逻辑控制电路，其特征在于：所述数位板内还设置有连接有天线的ＲＦＩＤ阅读器芯片，　画笔笔壳内的逻辑控制电路中设置有连接有天线的ＲＦＩＤ应答器芯片，画笔从数位板ＲＦＩＤ阅读器芯片发射的无线射频信号获取能量，通过电磁感应方式检测笔芯的伸缩量，以获取画笔作用到数位板触摸屏上的压力感应信息，并将获取到的该压力感应信息通过画笔上的ＲＦＩＤ应答器芯片以无线方式发送给数位板上的ＲＦＩＤ阅读器芯片，数位板对接收的压力感应信息进行处理，并将处理后的数据发送至上位机。

【技术特征摘要】
1.一种具有笔触压力感应功能的数位板系统，包括数位板和画笔，数位板上设置有触模屏和USB接口，数位板内设置有微处理器、USB控制器和触模屏控制器，画笔包括笔壳 (2)、笔芯(1)和位于笔壳内的逻辑控制电路，其特征在于所述数位板内还设置有连接有天线的RFID阅读器芯片，画笔笔壳内的逻辑控制电路中设置有连接有天线的RFID应答器芯片，画笔从数位板RFID阅读器芯片发射的无线射频信号获取能量，通过电磁感应方式检测笔芯的伸缩量，以获取画笔作用到数位板触摸屏上的压力感应信息，并将获取到的该压力感应信息通过画笔上的RFID应答器芯片以无线方式发送给数位板上的RFID阅读器芯片，数位板对接收的压力感应信息进行处理，并将处理后的数据发送至上位机。2.根据权利要求1所述具有笔触压力感应功能的数位板系统，其特征在于所述RFID ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，
申请(专利权)人：刘平，
类型：发明
国别省市：85