[發明專利]一種二維平面坐標快速數字輸入系統及實現方法

在審

• 申請號: 202211446670.7
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115756218A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 劉汝芳;陳代云
• 申請（專利權）人: 深圳市興華臺手寫科技有限公司
• 主分類號: G06F3/046
• 分類號: G06F3/046;G06F3/041;G06F3/038
• 代理公司: 北京哌智科創知識產權代理事務所(普通合伙) 11745
• 代理人: 孫東

1.一種二維平面坐標快速數字輸入系統，其特征在于：包括電磁筆和手寫輸入裝置，手寫輸入裝置設置有輸入系統，輸入系統包括主處理MCU芯片、接收電路、輸出電路以及X，Y陣列天線單元，主處理MCU芯片內部設置有時鐘信號產生單元和時鐘信號輸出腳，接收電路設置有鑒相器，輸出電路中設置有信號匹配放大單元和三態門，時鐘信號產生單元用于產生單元生成時鐘信號，時鐘信號輸出腳用于輸出時鐘信號，信號匹配放大單元用于將時鐘信號放大并微分，三態門用于輸出微分后的時鐘信號到X，Y陣列天線單元，X，Y陣列天線單元用于接收電磁筆的回波信號并通過X，Y通路放大濾波，主處理MCU芯片內設置有兩路ADC模塊，ADC模塊用于將接收濾波后的信號經ADC輸入端輸入至主處理MCU芯片，并對回波信號進行模數轉換，鑒相器用于通過硬件相位差積分并由主處理MCU芯片內ADC采樣計算而實時的得到電磁筆的壓力變化。

2.如權利要求1所述的一種二維平面坐標快速數字輸入系統，其特征在于：時鐘信號產生單元為PWM模塊，PWM模塊用于生成方波時鐘信號。

3.如權利要求2所述的一種二維平面坐標快速數字輸入系統，其特征在于：時鐘信號輸出腳為GPIO引腳，GPIO引腳用于輸出方波時鐘信號。

4.如權利要求1-3任一所述的一種二維平面坐標快速數字輸入系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、首先由主處理MCU芯片的PWM模塊產生一定頻率的方波時鐘信號S0，并由GPIO引腳輸出；

步驟2、主處理MCU芯片將GPIO引腳輸出的方波時鐘信號S0經放大、微分，生成更大幅值的正負尖波S1、S2；

步驟3、尖波S1、S2經X、Y通路選擇控制單元，X1...Xn模擬開關陣列和Y1...Yn模擬開關陣列，同時輸出至XY陣列天線單元，后續運算過程中根據實際情況，X1...Xn模擬開關陣列和Y1...Yn模擬開關陣列開關的順序和編號可做動態調整；

步驟4、主處理MCU芯片在發射信號過程中，此時如果天線輻射區域內有電磁筆存在，電磁筆會接收到XY陣列天線單元的XY天線發出的信號S1、S2，并且電磁筆會產生震蕩信號S3、S4_；

步驟5、主處理MCU芯片信號發射完畢后，將X1...Xn模擬開關陣列和Y1...Yn模擬開關陣列開關經三態門同時轉為接收模式，并打開接收電路運放部分，在運放打開的S5波形中的T1...Tn時間段內，X，Y陣列天線單元將接收到的信號同時經X，Y通道放大、濾波整形并積分得到回波信號S6，S7；

步驟6、主處理MCU芯片硬件的兩路ADC同時對X、Y天線回波積分信號S6，S7進行采樣，保證任意一個坐標點X、Y采樣時的同步性，并通過相鄰幾根天線的電壓差計算得到電磁筆在二維平面坐標內的位置及傾斜角度；

步驟7、由于電磁筆的筆壓變化是通過改變電容器件或者電感器件的值，從而使電磁波頻率做輕微的變化，根據鑒相器原理，經鑒相器后會生成一定的電壓差，將此電壓差進行一定數量的積分，并參考電磁筆設計的壓力對應頻率的最大變化值，可以將鑒相器積分后得到的電壓值換算為筆的壓力值；

步驟8、最終通過主處理MCU芯片的USB、UART、I2C、SPI等接口將坐標、傾角、壓力等數據輸出。