雷金橋1，陳德倫1,歐陽(yáng)次山1,沈小麗2

　　（1.中國(guó)計(jì)量學(xué)院 計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院，浙江 杭州310018；2.中國(guó)計(jì)量學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，浙江 杭州310018）

　　摘要：系統(tǒng)以STM32處理器為控制核心，主要包含恒流源模塊、輸入模塊、放大輸入檢測(cè)模塊、顯示模塊等。通過(guò)將覆銅板上變化的電壓使用精密放大器放大后送給A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,單片機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出觸點(diǎn)的坐標(biāo)并在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以正確識(shí)別手寫(xiě)輸入的圖形和文字。

　　關(guān)鍵詞： STM32F103;微信號(hào)放大；恒流源；手寫(xiě)繪圖板

0引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，手寫(xiě)繪圖板在教學(xué)和生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前市面上大多數(shù)的手寫(xiě)繪圖板雖然精度較高，但價(jià)格較昂貴，操作復(fù)雜，顯示不方便，而且在很多場(chǎng)合對(duì)手寫(xiě)識(shí)別精度要求不高。因此操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、攜帶方便的手寫(xiě)繪圖板有廣泛的應(yīng)用需求空間。本文介紹了一種手寫(xiě)繪圖板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用STM32高性能處理器作為核心控制芯片,顯示器選用TFT真彩液晶，實(shí)時(shí)性高,人機(jī)界面友好［1］。該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、測(cè)量快速、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

1手寫(xiě)繪圖板描點(diǎn)原理

　　圖1覆銅板示意圖覆銅板的一條對(duì)角線端點(diǎn)A和D接正，另一條對(duì)角線C和B接負(fù)，檢測(cè)表筆觸點(diǎn)電壓，記錄數(shù)據(jù)M。然后單片機(jī)控制MOS管開(kāi)關(guān)切換成A和D接負(fù)，B和C接正，檢測(cè)表筆觸點(diǎn)電壓，記錄數(shù)據(jù)N。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出觸點(diǎn)坐標(biāo)。電位線分布比較均勻有規(guī)律，數(shù)據(jù)處理較簡(jiǎn)單，可以獲得電壓與位置的關(guān)系。覆銅板示意圖如圖1所示。

　　手寫(xiě)繪圖板系統(tǒng)主要由恒流源模塊、輸入模塊、放大輸入檢測(cè)模塊、顯示模塊等電路組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　2.1STM32處理器及系統(tǒng)接口電路

　　微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的控制和處理部分［2］。STM32F103處理器是32位的ARM微控制器，采用Cortex-M3內(nèi)核，工作頻率為72 MHz。外設(shè)接口豐富，包括2個(gè)12 bit的D/A轉(zhuǎn)換器、3個(gè)12 bit的A/D轉(zhuǎn)換器、3個(gè)通用16 bit定時(shí)器和一個(gè)WM定時(shí)器［3］。內(nèi)部集成64 KB的SRAM、128 KB的閃存。該內(nèi)核設(shè)計(jì)滿足集高性能、低功耗、實(shí)時(shí)應(yīng)用、具有競(jìng)爭(zhēng)性價(jià)格于一體的嵌入式領(lǐng)域的要求。 STM32處理器的主要接口電路如圖3所示。

　　2.2恒流源模塊

　　將恒流源通入覆銅板，覆銅板不同點(diǎn)電阻不同，使筆觸的電壓不同，通過(guò)電壓確定觸點(diǎn)位置。恒流源模塊電路如圖4所示，主要由穩(wěn)壓芯片LM317及其外圍器件組成。LM317芯片的IN腳接輸入電壓正極，OUT腳接一個(gè)電阻后接恒流輸出，ADJ腳直接接到恒流輸出，就是OUT腳的電阻的另一端，負(fù)載正接在這里。因?yàn)長(zhǎng)M317里面有1.25 V的基準(zhǔn)電壓，這個(gè)電壓加在電阻的兩端（OUT腳與ADJ腳）保持不變，電阻值保持不變，所以流過(guò)電阻的電流就是恒定不變的。

　　2.3放大輸入檢測(cè)模塊

　　本系統(tǒng)對(duì)模擬信號(hào)的處理提出了較高的精度要求［4］，因此將兩路檢測(cè)信號(hào)輸入由精密運(yùn)放OP07構(gòu)成的差分放大電路后，再經(jīng)過(guò)由LM358構(gòu)成的兩級(jí)反向放大電路，輸入STM32單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。電路如圖5所示。

　　2.4顯示模塊

　　系統(tǒng)采用的顯示器是2.8英寸的TFTLCD模塊。TFT即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管。所謂薄膜晶體管，是指液晶顯示器上的每一液晶像素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)。薄膜晶體管能夠高速度、高亮度、高對(duì)比度地顯示屏幕信息。該模塊支持65K色（65 536種顏色）顯示，顯示分辨率為320×240，接口為16 bit的80并口。其中幾個(gè)編程常用的主要管腳分別是TFTLCD片選（CS）、寫(xiě)入數(shù)據(jù)(WR)、讀取數(shù)據(jù)(RD)、命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志(RS)。

3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

　　整個(gè)軟件系統(tǒng)全部采用C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)［5］。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是采集A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，根據(jù)電壓與位置的關(guān)系式計(jì)算出表筆在覆銅板上相應(yīng)位置的坐標(biāo)并進(jìn)行顯示，在液晶屏上繪出表筆的運(yùn)動(dòng)軌跡，并不斷掃描按鍵，如果按鍵按下即執(zhí)行清屏操作，從而實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)繪圖板功能。因此，程序部分主要分為液晶顯示部分、A/D采集計(jì)算部分、鍵盤(pán)掃描部分及延時(shí)函數(shù)。程序流程圖如圖6所示。

4結(jié)束語(yǔ)

　　基于單片機(jī)的LCD系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)［6］。該手寫(xiě)繪圖板系統(tǒng)反應(yīng)速度快、使用方便，引入校準(zhǔn)機(jī)制大大增強(qiáng)了測(cè)量的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品的人性化，能滿足一般的日常需求。本系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中有很好的精確度和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

　　［1］ 劉帥,張浩然.基于STM32的便攜式多功能數(shù)字示波器設(shè)計(jì)［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,2015,34(15):3739,43.

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　　［3］ 陳志旺.STM32 嵌入式微控制器快速上手［M］.北京： 電子工業(yè)出版社， 2012.

　　［4］ 華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社， 2006.

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