（硕士论文）基于普通覆铜板的手写绘图板系统设计.pdf

摘 要 本系统以单片机为控制核心，分成四个部分，包括手写输入模块、信号处理 模块、显示与控制模块和稳压供电模块。首先，通过稳压电源给普通覆铜板供 电，通电后，当表笔触到铜板，检测触点电压值，信号经过两个运算放大器， 二级放大一百倍，信号放大后输入到ADC模数转换芯片，最后，ADC芯片输出的 数字信号输入到单片机中，经过单片机的处理在LCD液晶屏上显示，通过按键 控制工作模式。程序设计中，运用了中位值平均滤波法，可消除由于脉冲干扰 所引起的采样值偏差，使采集到的信号更稳定。本设计采用了低失调电压的运 放芯片、高精度的ADC芯片和稳定的电压源，这样可以确保微弱的信号经过放 大和模数转换后能被单片机处理并显示。 关键字：手写绘图板、模数转换、中位值平均滤波法 II 目 录 1系统方案分析1 1.1控制与显示模块的论证与选择2 1.1.1控制芯片选择2 1.1.2电路板方案选择2 1.1.3显示模块选择2 1.2信号处理模块的论证与选择3 1.2.1运算放大器选择 3 1.2.2模数转换ADC芯片选择 3 1.3手写输入模块的论证与选择4 1.3.1覆铜板接线电路的设计4 2系统理论分析与计算5 2.1普通覆铜板的阻值测量与分析8 2.2.对ADC芯片的要求与分析8 2.3抑制直流零点漂移8 2.4放大器稳定性8 3电路与程序设计9 3.1电路的设计9 3.1.1系统总体框图9 3.2程序设计部分9 4测试方案与测试结果11 4.1测试方案11 4.2测试条件与仪器11 4.3测试结果及分析11 4.3.1 测试分析与结论14 5.总结14 参考文献15 附录1：电路原理图16 1中央控制电路16 2放大控制电路驱动电路17 3电源稳压电路18 附录2：部分源程序19 附录3：主要元器件明细25 III 手写绘图板（G 题） 【本科组】 1系统方案分析 根据题目要求，制作一个手写绘图板，需要利用普通PCB覆铜板和一支普通的表笔。 普通覆铜板的尺寸为15cm×10cm，板的四角用导线连接到电路，用一根普通表笔连接到 电路。该绘图板系统，能够在表笔接触覆铜板的时候，给出提示并显示该点的坐标。发 挥部分要求，系统能够跟踪表笔的动作，显示绘图轨迹，能够显示文字，要求高分辨率、 低功耗、绘图速度较快。 通过对这个题目的分析，我们设计的系统包括了四部分： 1）手写输入模块； 2）信号处理模块； 3）显示与控制模块； 4）供电模块。 系统框图如图一所示： 图一、系统组成框图 1 1.1 控制与显示模块的论证与选择 1.1.1控制芯片选择 方案一：ARM7 ARM7是低电压，通用32位RISC微处理芯片，基于亚微米的制程，速度快，功耗低， 较高的时钟，程序执行快。适用于对电源比较敏感的应用中，快速中断响应，支持高级 语言，简单但功能强大的指令系统。 方案二：STC89C52 STC89C52单片机作为控制芯片，它具有可靠性高、价格低、低功耗、无法解密、稳 定性好等特点。其最高时钟频率为0-80MHz，8K字节Flash程序存储器，512RAM数据存 储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，8个 中断源，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 我们考虑到本题对转换速度的要求不是很高，不需要运算速度太快的芯片，而重点 在小信号的处理上，加上STC89C52单片机价格低，为了能节省更多时间，把时间放在 信号处理模块，我们选择较为简单的方案二，STC89C52单片机作为系统的主控芯片。 1.1.2电路板方案选择 方案一：使用万用板 在万用板上搭建单片机最小系统。可快速搭建最小系统，易于修改和更换零件，很 容易发现硬件的问题，灵活性高，耗时少，但是不