专利名称：用于计算机录入的无线、无源手写板的制作方法
技术领域：
本实用新型属于计算机外围设备，它的主要功能是把手写轨迹转化成数字量--X、Y坐标，然后输入计算机，配合相应的驱动程序以及应用软件，可以把用户在手写板上所画的轨迹直接反映在计算机的屏幕上。手写板的主要应用领域在手写识别系统及绘画方面。
发明内容
本实用新型亦是一种无线、无源、有压力的手写板。无线指的是手写笔与手写板之间没有线连接。无源指的是手写笔中没有电池。有压力指的是手写板可以感知笔的压力大小，本手写板测量X、Y坐标及笔压的技术要点如
图1所示由副CPU(MCU2)产生方波，输入发射电路，发射出的电磁波输入笔电路内，形成谐振，再输出给接收电路，接收电路输出端接放大电路进行信号的放大，然后分别接入相角检测电路和幅值检测电路，进行相角和幅值上的检测，经过积分和A/D转换输入处理主CPU，实现无线无源笔手写功能。其工作过程如下由副CPU(MCU2)产生方波，输入发射电路，通过Y方向线圈连续发射电磁波，此波形如图2所示。根据傅利叶变换可知，方波中含有奇数倍频率的高次谐波，而手写笔里的电阻电容所构成的谐振频率就是它的奇数倍，这样，笔中的谐振线圈感应到手写板上线圈发出的方波中的高次谐波，就会产生谐振；谐振信号被接收线圈收到后，经过放大电路放大，再由乘法电路把信号分解成幅值和相角，具体方法是把接收的信号与频率相同相位相同的方波相乘得到幅值的平方，把接收的信号与频率相同相位差90°的方波相乘得到相角的平方；最后把幅值和相角通过A/D转换输入CPU，其中幅值对应于X、Y坐标位置，相角与手写笔的压力成正比。因为当笔尖压下的时候，笔中的电感量发生变化，导致笔谐振的相位发生偏移，这样，测出这个相角，就可以得出笔当时的压力。
本实用新型的发射和接收分别用X、Y方向上的线圈实现，这点与WACOM公司的手写板不同。其次，本实用新型的发射和接收过程是连续进行的，而不是象WACOM公司那样使发射和接收是交错进行的。
手写笔电路主要是由电容、电感组成的并联谐振回路，其电路连接如图4所示电感L1并联可变电容C1及电容C2、C3、C4、C5、C6、C7，两并联端口分别接开关K1及串联的电阻R1，形成回路，其中K1为笔侧面开关，其作用相当于鼠标的右键。
本实用新型的发射电磁波波形如图2所示，它的周期为笔中电阻电容谐振周期的奇数倍。
本实用新型的发射接收电路如图5所示其中Y方向为连续发送电路，通过顺序选通发送电路Y1、Y2……Y18……Y24，依次对应固定的接收电路X1、X2……X18……X24，根据收到信号的大小可以判断出手写笔在Y线圈中的位置，即手写笔在哪几个Y线圈的范围内，与此类似，依次固定选通发送电路Y1、Y2……Y18……Y24，而顺序选通接收电路X1、X2……X18……X24，则可以判断出手写笔在X线圈中的位置。其具体连接是发射回路为Y方向，接收回路为X方向，L10、L11、L12、L13、L14、L15均为芯片，其中L15、L14、L13用来实现发射功能，L10、L11、L12用来实现接收功能，由副CPU(MCU2)产生的方波信号通过图5所示发射端分别输入L15、L14、L13芯片的管脚3(X端口)，L13芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压，L14芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压，L15芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压。L10、L11、L12芯片的X端相连输出接收信号，L10芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压，L11芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压，L12芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压。
本实用新型的放大电路如图6所示其中包括由主CPU控制的自动增益电路，主要是消除笔离线路板距离远近造成的信号畸变，接收信号从RX+端输入，分别并接电阻R1和R2，R2的另一端并接IC12A芯片的2管脚和电阻R3，R3的另一端接IC12A芯片的1管脚，R1的另一端分别并接电阻R4、电容C6和参考电压，R4的另一端接IC12A芯片的3管脚，IC12A芯片的4管脚接模拟地，IC12A芯片的8管脚分别并接VDD电源和电容C7，电容C7的另一端接模拟地；IC12A芯片的1管脚并接IC14芯片的12管脚和电阻R6，R6的另一端并接IC14的13管脚和电阻R7，R7的另一端并接IC14的14管脚和电阻R8，R8的另一端并接IC14的15管脚和电阻R9，R9的另一端并接IC14的1管脚和电阻R10，R10的另一端并接IC14的2管脚和电阻R11，R11的另一端并接IC14的4管脚和电阻R12，R12的另一端并接IC14的5管脚和电阻R13，R13的另一端接参考电压；IC14芯片的3管脚接电容C1，C1的另一端分别并接电阻R16和IC12B芯片的5管脚，R16的另一端接参考电压，IC12B的6管脚分别并接电阻R23和R26，R26的另一端接IC12B的7管脚，R23的另一端接参考电压。IC14芯片的11管脚接GA信号，IC14的10管脚接GB信号，IC14的9管脚接GC信号，IC14的16管脚分别并接电源VDD和电容C14，电容C14的另一端接模拟地，IC14芯片的8、6、7管脚都接模拟地，IC12B的7管脚输出放大信号。
本实用新型的相角幅值检测电路如图7所示它的主要作用是把发送方波的上升沿和下降沿所产生的尖峰消除掉。具体线路经放大的信号从IN端输入，输入端分别并接IC9A芯片的3管脚和电阻R17，R17的另一端并接IC9B芯片的6管脚和电阻R18，R18的另一端并接IC9B的7管脚和IC8B芯片的4管脚，IC9B芯片的5管脚接电阻R19，R19的另一端接参考电压，IC9A的1管脚分别并接IC9A的2管脚和IC8C的8管脚，IC9A的8管脚接VDD电源，IC9A的4管脚接模拟地。IC8B的5管脚接MCU2芯片的2管脚，IC8C的6管脚接MCU2芯片的3管脚，IC8B的3管脚和IC8C的9管脚相连，作为输出端，输出相角幅值检测后的信号；MCU2芯片的11管脚分别并接电容C4和电阻R28，C4和R28的另一端相连，接入三极管Q1的基极，Q1的发射极串接电容C3，C3的另一端并接电阻R29和TX-，R29的另一端接电源VEE，三极管Q1的集电极分别并接TX+和电容C2，C2的另一端接TX-。MCU2芯片的5管脚接OSC时钟，MCU2的1管脚分别并接电阻R25和电容C5，R25的另一端接VCC电源，电容C5接地，MCU2的6、7、8、9、4、12、13、14管脚悬空，MCU2的15管脚接DONE，MCU2芯片的16管脚接CMD0，MCU2芯片的17管脚接CMD1，MCU2芯片的18管脚接CMD2，MCU2芯片的19管脚接CMD3，MCU2的20管脚分别并接电源VCC和电容C19，C19的另一端分别并接MCU2的10管脚和接地。
本实用新型的积分电路如图8所示它共分为两路，I相和J相，相差是90°，其中I相对应于坐标位置，J相对应于笔的压力值。经相角幅值检测后的信号从IN端接电阻R21，R21的另一端分别并接到IC10A芯片的2管脚、IC8D芯片的11管脚和电容C21，C21的另一端分别接IC8D芯片10管脚和IC10A芯片的1管脚，IC8D芯片的12管脚接主CPU，IC10A的3管脚接参考电压，IC10A的4管脚接模拟地，IC10A的8管脚接电源VDD，IC10A的1管脚接电阻R20，R20的另一端作为输出端接A/D转换器。
本实用新型是一种无线、无源、有压力的手写板，手写笔中为电感、电容组成的并联谐振回路，手写板中主要包括发射接收电路、放大电路、相角幅值检测电路和积分电路，使用者在操作过程中手握住手写笔的笔杆，用适当的压力，在手写板上自由进行图画的描绘和字的书写(笔杆上的按键，其作用相当于鼠标的右键)，通过手写笔、板中的硬件及相应的应用软件，将使用者在手写板上所画的手写轨迹，反映在计算机的屏幕上，实现无线手写录入的目的，如用手写笔在手写板上写一个“中”字，计算机屏幕上则立刻显示出“中”字，这大大方便了汉字的计算机录入。
权利要求1.一种由手写板、手写笔组成的用于计算机录入的无线、无源手写板，其特征在于手写笔与手写板之间没有连线，手写笔中没有电池，手写板可以感知笔的压力的大小，其手写板中的硬件由发射接收电路，放大电路，相角、幅值检测电路，积分电路构成；上述电路之间的连接方式如下相角、幅值检测电路的TX+端接发射接收电路的发射端，发射接收电路的接收端接放大电路的RX+端，放大电路的输出(OUT)端接相角、幅值检测电路的输入(IN)端，相角、幅值检测电路的输出(OUT)端接积分电路的输入(IN)端，积分电路的A/D端，经A/D转换接入处理主CPU。
2.根据权利要求1所述的手写板，其特征在于发射回路为Y方向，接收回路为X方向，L10、L11、L12、L13、L14、L15均为芯片，其中L15、L14、L13用来实现发射功能，L10、L11、L12用来实现接收功能，由副CPU(MCU2)产生的方波信号通过发射端分别接入L15、L14、L13芯片的管脚3(X端口)，L13芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都接入主CPU，VEE端接负电压，L14芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都输入主CPU，VEE端接负电压，L15芯片的X0~X7端口分别接Y方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都接入主CPU，VEE端接负电压；L10、L11、L12芯片的X端相连输出接收信号，L10芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都接入主CPU，VEE端接负电压，L11芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都接入主CPU，VEE端接负电压，L12芯片的X0~X7端口分别接X方向线圈，输出端接地，INH端为片选，A端B端C端作为选通端，都接入主CPU，VEE端接负电压。
3.根据权利要求1所述的手写板，其特征在于手写板中放大电路按以下方式连接相角幅值检测电路的主要作用是把发送方波的上升沿和下降沿所产生的尖峰消除掉，具体线路是经放大的信号从IN端输入，输入端分别并接IC9A芯片的3管脚和电阻R17，R17的另一端并接IC9B芯片的6管脚和电阻R18，R18的另一端并接IC9B的7管脚和IC8B芯片的4管脚，IC9B芯片的5管脚接电阻R19，R19的另一端接参考电压，IC9A的1管脚分别并接IC9A的2管脚和IC8C的8管脚，IC9A的8管脚接VDD电源，IC9A的4管脚接模拟地；IC8B的5管脚接MCU2芯片的2管脚，IC8C的6管脚接MCU2芯片的3管脚，IC8B的3管脚和IC8C的9管脚相连，作为输出端，输出相角幅值检测后的信号；MCU2芯片的11管脚分别并接电容C4和电阻R28，C4和R28的另一端相连，接入三极管Q1的基极，Q1的发射极串接电容C3，C3的另一端并接电阻R29和TX-，R29的另一端接电源VEE，三极管Q1的集电极分别并接TX+和电容C2，C2的另一端接TX-；MCU2芯片的5管脚接OSC时钟，MCU2的1管脚分别并接电阻R25和电容C5，R25的另一端接VCC电源，电容C5接地，MCU2的6、7、8、9、4、12、13、14管脚悬空，MCU2的15管脚接DONE，MCU2芯片的16管脚接CMD0，MCU2芯片的17管脚接CMD1，MCU2芯片的18管脚接CMD2，MCU2芯片的19管脚接CMD3，MCU2的20管脚分别并接电源VCC和电容C19，C19的另一端分别并接MCU2的10管脚和接地。
4.根据权利要求1所述的手写板，其特征在于手写板中的积分电路按如下方式连接，电路共分为两路，I相和J相，相差是90°，其中I相对应于坐标位置，J相对应于笔的压力值；经相角幅值检测后的信号从IN端接电阻R21，R21的另一端分别并接到IC10A芯片的2管脚、IC8D芯片的11管脚和电容C21，C21的另一端分别接IC8D芯片10管脚和IC10A芯片的1管脚，IC8D芯片的12管脚接主CPU，IC10A的3管脚接参考电压，IC10A的4管脚接模拟地，IC10A的8管脚接电源VDD，IC10A的1管脚接电阻R20，R20的另一端作为输出端接A/D转换器。
专利摘要用于计算机录入的无线无源的手写板属于计算机外围设备，该手写板能把手写轨迹转化成为数字量—X、Y坐标，然后输入计算机，配合相应的驱动程序及应用软件，可以把手写板上所画的轨迹直接显示在计算机的屏幕上。该无线无源的手写板的特点是发射和接收分别用X、Y方向上的线圈，具体是由MCU2芯片产生方波，输入发射电路，发射出的电磁波输入笔电路内，形成谐振，输出给接收电路，接收电路输出端接放大电路进行信号的放大，然后分别接入相角电路和幅值电路，进行相角和幅值上的控制，经过积分和A/D转换输入处理主CPU，实现无线笔手写功能。
文档编号G06F3/02GK2543126SQ0223275
公开日2003年4月2日 申请日期2002年4月22日 优先权日2002年4月22日
发明者刘迎建, 王红岗, 赵亮 申请人:北京汉王科技有限公司