2013年全国大学生电子设计竞赛--手写绘图板.pdf

2021 年全国大学生电子设计竞赛 手写绘图板〔G 题〕 【本科组】 2021 年 9 月 4 日 摘要 本文设计的是低功耗简易手写绘图板，系统采用 Arm STM32F103VBT6 为控 制核心，用 12v 的单一电源供电，再经电路变换后分别向ARM 处理器、放大器、 恒流源提供+5v 、±5v 、12v 的电源。恒流源模块提供两路驱动电流，由ARM 微控 制器交叉控制对角两路电流，手写笔的电压信号经仪表放大器放大，AD 采样， 由ARM 控制坐标转换算法，将绘图板电压的物理坐标转换为显示器的逻辑坐标。 通过测试，设计手写绘图板可正确显示触点的坐标及象限，记录表笔运动的轨迹。 测量分辨率为 1mm，工作电流小于 50mA，显示界面清晰友好。 关键词：手写绘图板，坐标转换算法，微控制器 目录 1 任务与要求1 1.1 任务1 1.2 设计要求1 根本要求： 1 发挥局部： 1 2 系统方案2 2.1 控制模块比拟与选择2 2.2 恒流源模块比拟与选择2 2.3 放大模块比拟与选择3 2.4 液晶显示模块比拟与选择3 3 系统理论分析与计算3 3.1 控制时序分析3 3.2 恒流源设计分析4 3.3 放大电路设计分析4 设计要点 4 3.4 坐标点测量计算4 坐标系转换数学模型的建立 5 测量值到估算值的转换 6 4 电路与程序设计7 4.1 总体设计7 4.2 电压转换电路设计8 4.3 恒流源电路设计8 4.4 放大电路设计9 4.5 低功耗设计9 4.6 程序的设计9 程序流程图 9 5 系统测试10 5.1 软件仿真测试10 5.2 测试条件与仪器12 5.3 测试结果及分析12 测试结果(数据)12 测试分析与结论 12 6 方案调整13 6.1 放大模块调整13 6.2 恒流源模块变换13 7 结论13 8 参考文献：13 附录15 附录 1：元器件明细表：15 附录2 ：仪器设备清单：15 附录 3 实物照片： 15 任务与要求 1.1 任务 利用普通 PCB 覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。系统构成框图如图 1-1所示。覆铜板四角用导线连接到电路，同时，一根带导线的普通表笔连接到电 路。表笔可与覆铜板外表任意位置接触，电路应能检测表笔与铜箔的接触，并测 量触点位置，进而实现手写绘图功能。 图 0-1 系统构成框图 1.2 设计要求 1.2.1 根本要求： 〔1〕指示功能：表笔接触铜箔外表时，能给出明确显示。 〔2 〕能正确显示触点位于纵坐标左右位置。 〔3 〕能正确显示触点四象限位置。 〔4 〕能正确显示坐标值。 〔5〕显示坐标值的分辨率为 10mm，绝对误差不大于 5mm。 1.2.2 发挥局部： 〔1〕进一步提高坐标分辨率至8mm 和 6mm；要求分辨率为8mm 时，绝对 误差不大于 4mm ；分辨率为 6