手写板制作简介.doc

手写板的设计 2009 10.121.设计背景 拿容桂工资现状来说，德怡电子有限公司在薪酬方面相对于其他同类型中小企业来说还是比较优厚的，就拿订单比较充足的上个月薪酬作为比较，一个生产工只要跟车间正常上下班的情况下能得到2000左右的薪水。再加上各方面的鼓励政策及福利政策，无疑是处于容桂各企业的上游水平。但人员流失及员工工作情绪不稳定的问题始终困扰着企业。追根究底还是生产淡季及旺季交替使得员工的上班时间得不到保障，工作时间不稳定。从而导致了上面所述人个人情绪及人员流失问题。在员工紧缺的现阶段，留住员工的心显得迫在眉睫。怎么才能解决生产忙的时候人手不足，生产不忙的时候产能过剩的问题呢？Ito触摸屏及微波炉薄膜开关都是作为一项生产配件出售，我们的客户是下级厂商，很大程度上会受他们的销售业绩影响，对他们的订单依赖很高。要解决生产旺季及淡季的交替所产生的问题就只能靠延长交替周期或者使交替消失。显然这单靠订单的话是很难办到的，所以开发自主生产的产品显得十分必要。这就是为什么我们要设计手写板的原因之一。其二是现在德怡电子所生产的触摸屏及电路板均是手写板的主要元件之一，所以对于手写板的生产可以说是具有一定的优势。其三手写板设计简单，制造容易，市场较广，很适合当公司的开发产品。基本结构和工作原理手写笔的出现就是为了输入中文，使用者不需要再学习其它的输入法就可以很轻松的输入中文，当然这还需要专门的手写识别软件。同时手写笔还具有鼠标的作用，可以代替鼠标操作Windows，并可以作画。 基本结构：手写板上有连接线，接在电脑的串口，有些还要使用键盘孔获得电源，即将其上面的键盘口的一头接键盘，另一头接电脑的PS/2输入口。但我们设计的是usb手写板，其主要机构由：触摸屏,外观架构，usb四脚接线（负责供电及信号反馈）,集成电路板及PC软件驱动所组成。工作原理：电阻式手写板是由一层可变形的电阻薄膜和一层固定的电阻薄膜构成，中间由空气相隔离。其工作原理是: 当用笔或手指接触电阻式触摸板时，上层电阻受压变形并与下层电阻接触，下层电阻薄膜就能感应出笔或手指的位置。再由触摸屏收集电压信号通过fpc送到集成电路，再由集成电路处理分析后经A/D转换器把电压信号转成数字信号。再通过usb接口传递到pc机上完成一个数字信号采集的过程。系统组成原理 触摸屏输入系统由触摸屏、触摸屏控制器和微控制器三部分组成。一个实际的触摸屏输入系统中采用德怡电子有限公司的四线电阻式触摸屏，触摸屏控制器采用触摸屏输入系统由触摸屏、触摸屏控制器和微控制器三部分组成。一个实际的触摸屏输入系统，在该系统中触摸屏采用本公司的四线电阻式触摸屏，触摸屏控制器采用ADS7846，微控制器为Motorola MCORE系列的MMC2107。 这里我们对触摸屏的工作原理不作过多的介绍了，重点说明的是ADS7846及MMC2107的工作原理。各种类型的触摸屏均有其相应的控制器，如：ADS7846是四线式触摸屏的控制器，而ADS7845是五线式触摸屏的控制器。控制器的主要功能是分时向X、Y电极对施加电压，并把测量电极上的电压信号转换为相应触摸点的X、Y坐标。 1).操作原理ADS7846内部有一个由多个模拟开关组成的供电-测量电路网络和12位的A/D转换器。ADS7846根据微控制器发来的不同测量命令导通不同的模拟开关，以便向工作面电极对提供电压，并把相应测量电极上的触点坐标位置所对应的电压模拟量引入A/D转换器。在触摸点X、Y坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路2).数字接口，ADS7846与MMC2107之间通过标准的SPI口相连，由MMC2107启动3次SPI传送来完成转换。第一次SPI传送由MMC2107向ADS846发控制字，包括起始位、通道选择、8/12位模式、差分/单端选择和掉电模式选择，接下来的两次SPI传送则是MMC2107从ADS7846取A/D转换结果数据（最后四位自动补零），完成触摸屏控制器和微控制器之间的一次通信。实际应用举例 首先触摸屏原理，四线和五线的检测原理一样，在一个时间段，一个坐标线是提供电压，另一端坐标端就像万用表的探笔，用来测量他的电压，然后两个坐标在一个时间段内相互替换。把测量的模拟电压信号输入电路去。 这块芯片是一个12位逐次逼近式的模数转换器，我解释一下什么是逐次逼近式，就是你测到的模拟电压，跟单片机的参考电压做比较，然后拿最接近参考电压的那份数的值来代替你的模拟电压，这块芯片最高精度是十二位，有4096份数，就是用这4096份数里边的其中一份。芯片的工作原理：（一）先是要了解芯片结构，他由两部分组成。1 模拟开关（根据程序命令控制不同的开关的，后边我会解释如何控制）。2 8位精度和12位的A/D转换器，就是用来转换信号的，里边包括转换控制寄存器，储存控制寄存器，储存寄存器，中断控制寄存器（中断控制寄存器里边，通常都只是用中断使能寄存器）。一个寄存器工作于直通状态，另一个工作于受控锁存状态。 （二）芯片引脚工作原理时序图可以看出他的工作时段。DCLK：芯片工作属于多通道单次转换，完整一次操作最少最少都需要3个时钟周期（DCLK）。BUSY: 主要用来控制锁存数据和数据的输出（就是控制DOUT），0的时候锁存，1的时候输出。DIN：数据的输入，在第一个时钟周期，单片机向芯片输入一个8位2进制数的命令，来控制模拟开关，如何控制下边会讲。DOUT: 受busy控制， DOUT这个引脚主要是输出一个12位采样值（采样值就是转换结果，测得的模拟电压，跟芯片里边的数做对比，然后取一个近似数，化为（12位或8位）2进制数输到单片机里，用那个精度，可以自己选择）。CS: 初始化时候，数据准备的时候，CS置高电平，工作时，把他一直置低电平。我没有你芯片的资料，但是以我以往的认识，这个引脚应该是与busy组成一个与非门，用来控制寄存器的。IN3和IN4：辅助性通道。VREF: 基准电压。讲来讲去就那几步，提供电压，然后测坐标数（电压），读入控制数（8进制数），转换单片机识别的数（12位采样值），最后输出数（12位采样值）。这就是这uh7843（7846）芯片的工作原理。至于数据传输方法DIN是数据输入口，用来接受收到不同的命令字打开相应的开关通道，并接受返回的模拟电压，通过A/D转换得出对应的数字量，再通过DOUT传回CPU。指令控制是这样的，读八位的2进制数字，DIN初始化的时候，一直处于低电平的，开始工作的时候就根据单片机的传输来控制了。（我根据我自己的芯片资料库，拿像你这块芯片差不多的控制方法。）bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0SA2A1A0MODESER/DFRPD1PD0现在，我说明一下输入一个8位2进制数如何控制模拟开关。（1） 其中A2 A1 A0是控制转换通道的选择。（2） MODE是选用8位精度还是12位精度的A/D转换器（有两个转换器）。（3） SER/DRF是工作方式选择位，原无以外的话，高电频1时，单端输入工作方式，低电平0时差分输入工作方式。因为我们是触摸屏信号检测，所以用差分式输入方式， 检测x，y，替换输入。（4） PD1和PD0是用来控制内部参考电压和模数转换器的开关，低功率模式选择位。（现在大部分电子产品的发展趋向都要低功耗）。普遍11的时候，器件总处于供电状态，00的时候处于低功率模式。（5） S位是开始，致H高电平。该转换器在进行数据传输时，先检测“忙”(BUSY)信号，。若BUSY为“1”，则数据不能用，反之则数据有效。然后再施加0信号，可以看时序图。当需进行数据传输时，计算机可向此端发一个逻辑低电平，从而阻止锁存器的刷新。当被置于低电平并延迟600ns后，便可读取一个8位数据。读完数据后，将他恢复成高电平就ok了。这就是一个8位2进制数去控制这块芯片如何工作的方法。当有触摸时ADS7846向MMC2107提中断请求，由MMC2107响应该中断请求,启动通信，读取ADS7846的转换结果，从而得到触摸点的坐标，其软件接口包括系统初始化、中断服务程序和ADS7846测量程序三部分。在ADS7846测量程序中，完成一次MMC2107和ADS7846之间的通信过程在测量过程中发现ADS7846的外时钟为50KHz60KHz时是比较适宜的。ADS7846只能作为SPI的从设备，各信号的时序是完全固定的，因此需要配置MMC2107 SPI接口信号的时序使之完全符合ADS7846的时序，尤其是从选择信号SS#在一次通信过程中应一直为低电位。再说一下关于usb的工作原理：Vbus是给USB器件提供电源，USB信号电平是3.3V的 USB是差分方式进行传输数据的，四个端口是里面的线是这样的： 1 - 2 - 3 - 4 VBUS D- D+ GND电线颜色：白色：D-绿色：D+红色：VBUS黑色：GNDD+ 使用集成电路板来代替以上复杂的芯片加连线能有效降低生产成本及减少生产难度。对于电路板的设计及批量采购相信并不能难倒我们公司的技术人员，所以我们可以放心使用批量采购的方式来进行生产，大大降低购买设备或打样试验所产生的资金。当然试验产品的抗磁 高温 低温 震动 防电磁的环境相对成本就较高了，所以在试产期间找规模较大的供应商能提供较好的产品环测服务。需要购买的设备：1. 刻录塔一台 5000 作用为为客户刻录手写板所需的驱动。这里说到驱动，其实也关乎版权的有关法律问题，但刻录并使用万能驱动或者不需要考虑这点。2. 注塑机1-2台规格要看工艺要求，但成本不高。用于注塑外观及小量按键。3. 全自动点锡机一台 或者人工点锡也行 看生产规模要求。 需要批量采购的元件：1. Usb线 批量采购成本未知。2. 电路板 采购成本未知。3. 包装盒 采购成本未知。问题&思考这个方案能给公司带来多少效益？打个比方：要是一个月额外带来1万个触摸屏的自主生产的生产单，在生产订单不足的情况下能给公司带来