手写绘图板题目分析

1、手写绘图板题目分析一、题目一一.任务任务要求在普通单面pcb覆铜板上一设计和制作一款手写绘图输入设备。系统构成如图所示。一块普通单面覆铜板，尺寸为15x10cm，其四角用导线连接到电路。覆铜板表面自行绘制纵横坐标。同时，电路引入一根带导线的普通表笔，手持表笔可与覆铜板表面任意位置接触。电路应能感应表笔与铜箔的接触，并测量触点位置，进而实现手写绘图功能，并尽量降低功耗。二二.要求要求基本要求：1.指示功能: 表笔接触铜箔表面时电路接触应能给出 明确指示。 10分2.坐标定位功能: 覆铜板表面自行绘制纵横坐标以及 6x4cm（高精度区a）和12x8cm（一般精度区b）两个虚线框。显示表笔接触覆铜板

2、的触点坐标值。坐标值以预先绘制在铜箔表面的刻度为准。(共40分)能显示左右位置; 10分能显示四象限; 10分能进行必要的坐标变换,显示坐标值;(可用列表法进行坐标变换) 10分坐标精度达10mm; (误差大于10 扣5分,大于20不给分) 10分扩展部分：1.进一步提高坐标精度: 精量每提高2mm给5分,范围为区域a。(误差大于20不给计分) 10分2.绘图功能。跟踪表笔动作,并显示绘图轨迹。以园为标准;在a区内划不同直径的园,直径分20mm ,12mm和8mm,并显示该园 ;20mm的园要求10秒内完成,每增加2秒扣1分,超过20秒不计分;完成20mm的园给5分10mm的园要求10秒内完成

3、,每增加2秒扣1分,超过20秒不计分完成12mm的园给3分完成8mm的园给4分 12分3. 单12v供电，低功耗设计。功耗为输入手写板的电流乘12v;功耗越低得分越高。大于2w不给分; 20 分 4.其它扩展功能 如显示文字 8分三.说明说明 1.必须使用普通的单面覆铜板。a.不得更换其它高电阻率的材料。b.不得对铜箔表面进行改变电阻率的特殊镀层处理。c.覆铜板表面的刻度自行绘制。d.测试时以该刻度为准。e.考虑到绘制刻度的油墨可能是绝缘的，此处不要求表笔接触刻度线条时也能具有正确感应能力。2.覆铜板到电路的连接应满足以下条件a.只有铜箔四角可连接到电路，除此之外不应有其它连接点（表笔触点除外

4、）。b.不得使用摄像头、磁感应等额外传感装置。3.表笔可选用一般的散装万用表表笔。4.电源供电必须为单12v供电，系统功耗以电流表显示为准。二、总体设计思路v测量电阻法v外加电场测电压法1.测量电阻法测量电阻法就是通过测量表笔到四角的电阻来确定表笔的坐标。表笔如图所示，测量四个电阻的大小，就可以得到坐标的值。实际测量的困难在于四个电阻非常小，只有0.1欧姆左右。可采用右图这样的测量电路。如果ra、rb、rc、rdr_a、r_b、r_c、r_d，且选择ra、b、c、d相等，则每一路上的电流：)(4accrrviarrrvvvaccin_)(4)(vinin则电压：如果选用适当的放大器，这时需要查

5、分放大器，结果采用ad转换器转换成数字量，则可以测定ra等四个电阻的大小。也可采用如下测量方式：假设ra等和r_a同量级，都远小于r1。则总电流为vcc/r1。假设ra等四个电阻取相同的值r，测量四个r上的电压，就可以得到4路电流，根据此四个电流的大小，同样可以得到坐标的值。2. 外加电场测电压法外加一定的电场，形成电流线，测量表笔处的电压，得到坐标的估算结果。外加的电场可以有多重选择，如：地+v测量电压可以得到x坐标的估计。a也可采用对角法。地+v采用这种测量方法，可以有效降低接触电阻的影响。但由于采用直流测量时，需要对两维坐标测量2次才能得到结果。电路比较复杂，需要通过场效应管等器件形成电

6、流开关，来切换接电源和悬空。三、电路模块1. 电源模块以上的两种测量电流，都需要电压v。为了信号强度大，需要大电流，但由于总功耗的限制，需要较低的v，通过高效的开关变换器得到。如果采用单电源供电，可以自己产生负电源供自身应用，以提高放大器设计的指标。电源可以采用lm2576制作。对于较小电流的负电源，可以采用如下电路：r1c132u1a404954u1b404976u1c4049910u1d40491112u1e40491415u1f4049c2c3d1d2gnd-vout2. 放大器可以采用单电源设计，或采用双电源配合自制负电源供电方法。采用op07高精度运放设计。3. 单片机采用msp430单片机。4. ad采用msp430单片机中的ad5. 液晶显示采用nokia5510点阵液晶模块。四、交流设计0vv1v2v1+v2v1=a1sin(2f1t)v2=a2sin(2f2t)采用2个不同