手写绘图板剖析.doc

2013年全国大学生电子设计竞赛 设计报告 参赛题目：手写绘图板 题目编号: G题 参赛队员：李大猛 闫胜利 袁新超 参赛单位：黄河水利职业技术学院 论文写作：李大猛 1  G题 手写绘图板 摘 要 本手写绘图板系统以STC系列单片机控制为核心，系统由电源模块、电压信 号采样模块、数据采集模块、数据处理模块、精密毫伏电压放大模块、检测电路 模块、液晶显示模块等模块构成。系统基本原理是：覆铜板上变化的电压通过精 密放大器放大后送给A/D转换电路进行数据采集, 根据AD采集的数据单片机对采 集的数据处理计算出触点的坐标，并在液晶上显示。系统使用通用元器件较好的 实现了题目要求的各项指标。并较好的实现表笔接触点坐标显示，图形显示，轨 迹显示等功能。该系统具有可靠性好，性能稳定，精度较高等优点。 Abstract The handwriting drawing board system to STC microcontroller as the core, the system is composed of a power supply module, a voltage signal sampling module, data acquisition module, data processing module, precision millivolt voltage amplification module, detection module, LCD display module. The basic principle is: the voltage change on the CCL by precision amplifier for A/D conversion circuit of data acquisition, according to the AD data processing chip to collect data to calculate the coordinates of the points, and in the liquid crystal display. System uses theuniversalcomponentscanachievetherequirementsofthesubjectindex. Andachievebettercoordinatepencontactpointdisplay,graphicdisplay, trajectory display function. The system has good reliability, stable performance, high precision. 关键词：STC89S52单片机，数据采集，A/D转换，精密毫伏电压放大器，液晶 2  一、 系统设计 1.1 基本要求： （1）指示功能：表笔接触铜箔表面时，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 发挥部分 （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 6mm 时，绝对误差不大于 3mm。 （2）绘图功能。能跟踪表笔动作，并显示绘图轨迹。在 A 区内画三个直径分别 为 20mm，12mm 和 8mm 不同直径的圆，并显示该圆；20mm 的圆要求能在 10s 内 完成，其它圆不要求完成时间。 （3）低功耗设计。功耗为总电流乘 12V；功耗越低得分越高。要求功耗等于或 小于 1.5W。 （4）其他。如显示文字，提高坐标分辨率等。 二、 总体设计方案 2.1 设计思路 题目要求设计一个利用普通 PCB 覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。设计中 利用手写笔在覆铜板上滑动时会有微弱的变化电压信号，采用运算放大器对微弱 信号进行放大使电压相对升高，然后对变化的电压信号采样，采样部分采用运算 放大器和 A/D 转换芯片。然后进行 AD 采集，根据 AD 数据，计算出坐标。显示部分 则用带字库的液晶模块LCD12864，LCD12864 可以直观显示触点位于纵坐标左右 位置，象限位置，触点滑动轨迹。 2.2 方案论证与比较 2.2.1 采样电路的设计方案与选择 方案一：采用并行A/D转换芯片，并行方式一般在转换后可直接接收，转换 时间快但使用芯片的引脚比较多。 方案二：采用串行A/D 转换芯片，串行方式所用芯片引脚少，封装小，在PCB 板上占用的空间也小，但需要软件处理才能得到所需的数据。 综上所述，结合本设计对数据