[发明专利]一种手写绘图板及其显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种手写绘图板及其显示方法。

背景技术

对于手写绘图板，最重要的指标包括：定位的准确度、反应速度、显示精度与功耗控制以及图形绘制的能力。现有的定位方式有如下几种：

1、采用双臂电桥测电阻定位。通过双臂电桥分别测量表笔触点与四个角之间的等效电阻，再计算出触点位置，但是手写板电阻太小，表头电阻及导线电阻会远比覆铜板电阻大，其值也不稳定，造成测量误差大，且电桥测量速度慢，实现难度大。

2、用振荡测频法，由于覆铜板电阻极小，可以考虑于较大电容组成振荡电路，测量其频率。根据触点位置变化测量频率变化值，从而计算其电阻值，再确定相应坐标位置。缺点：较大电容精度低，振荡频率较高时，测量误差也大，考虑覆铜板电阻分布不均匀，再次计算其坐标值，增加了误差累计，效果不好。

3、交替XY轴(水平垂直)供电测量触点处电压，这是普通电阻触摸屏的方法。先将水平方向两个角两两相连，并同稳定电压，测量触点处电压，确定其X坐标,再将垂直位置两角相连，并通电测量，得到Y坐标。因为覆铜板电阻小，通过的电流大，功耗比较大，表笔电阻及导线电阻造成测量误差大。这种适合高阻手写板，需要将四角水平垂直两次合并。由于四角位置位于覆铜板边缘，中间电势分布非常不均匀，误差较大。

针对现有技术的缺陷，需要对现有的手写绘图板作出改进，提出一种定位准确、反应快、显示精度高与功耗低以及具有较强图形绘制的能力的手写绘图板。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种手写绘图板，可以实现定位准确、反应快、显示精度高与功耗低以及具有较强图形绘制的能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：包括电源模块、手写板、表笔、MOS管模块、电压采集与放大模块、控制模块以及显示模块；

所述电源模块与所述控制模块、恒流源模块以及电压放大模块电连接；

所述手写板为覆铜板；

所述MOS管模块包括四个MOS管及具有输入端和输出端的驱动电路；该四个MOS管的源极分别对应地与该手写板的四个角电连接，对角线上的两个MOS管的漏极分别接电源与地；其中手写板上MOS管的漏极接地的位置为低电势点；所述驱动电路的输入端与控制模块的控制端口电连接，输出端与MOS管的栅极电连接；

所述电压采集与放大模块包括电子开关电路与放大电路；所述电子开关电路具有两个选择端、一个控制信号输入端与一个输出端；所述两个选择端分别与两个低电势点电连接；所述控制信号输入端口与控制模块电连接；所述输出端与放大模块的输入端电连接；所述放大模块为差分放大电路，具有一个正相输入端、一个反相输入端与一个输出端；所述正相输入端与表笔电连接，所述反相输入端与电子开关电路的输出端电连接；所述输出端与控制模块电连接；

所述控制模块包括模数转换器与储存器；该储存器存有电压值与实际坐标值的数学对应关系，其由预先实验数据获得；

所述显示模块接收控制模块的信号，显示手写板上与表笔的接触位置；

当表笔接触到手写板时，所述控制模块通过MOS管模块快速切换手写板的两组对角线导通，同时以相同的切换速率切换电子开关电路，使电子开关电路的输出端一直接通手写板的低电势点；所述电压采集与放大模块采集表笔与低电势的电压差并放大；所述模数转换器将该电压转换得到两个数字电压值；所述控制模块调用储存器所储存的电压值与实际坐标值的数学对应关系，将电压值转换为实际坐标，并发送至显示模块显示出来。在本发明的手写绘图板中，恒流源连接覆铜板四角，交替切换通断产生稳定电压。放大电路将表笔与覆铜板接触点处的电压值放大后，经控制模块的内置高速、高精度A模数转换器采集处理，最后通过数据分析处理，建立电势分布数学模型确定其坐标值，经坐标值修正表提高精度后在显示模块上显示。设备在12V直流供电时总功耗约为1.18W，主要采用了脉冲宽度调制(PWM)来控制恒流源的快速通断以到达低功耗运行。本手写板通过软件实现了触点运动跟踪，手绘圆形和简单书写的功能。

进一步，该控制模块还包括一定时器，通过该定时器向所述场效应管输出PWM波来控制场效应管的通断。通过PWM波实现：采用ADC采集前用IO口控制对应场效应管的通，测量完再用IO口控制关闭场效应管的断。这样高电平的时间仅仅用于测量模拟量，低电平的时间在进行数据运算与各种逻辑判断，把大电流导通的时间大大降低到最少，大大减少功耗。