13全國大學生電子設計大賽本科組手寫繪圖板論文(編輯修改稿)
2025-03-11 23:37 本頁面
【文章內容簡介】 ...................................................................................13 測試結果 (數(shù)據(jù) ) ......................................................................................................13 測試分析與結論 .....................................................................................................13 附錄 1：電路原理圖 ........................................................ 14 附錄 2：源程序 ............................................................ 15 3 手寫繪圖板 （ G 題） 【 本科 組】 1 系統(tǒng)方案 本系統(tǒng)主要由 恒流源 模塊、 主控制 模塊、電源模塊組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。 手寫繪圖板坐標檢測 方法論證與選擇 手寫繪圖板的觸控部分是一塊普通的覆銅板，為了達到檢測觸控筆坐標的目的，可以在銅板上加入一定的電壓或者電流，通過檢測筆來獲取電信號并將信號傳輸?shù)诫娐分羞M行分析得出相應的坐標，方案分析如下： 方案一 ： 給銅 板施加恒壓源， 通過兩次測量電壓，由等勢線交點課得出相應表筆 坐標 位置。 但是由電阻計算公式 R=ρ *L/S，銅板電阻率為 （Ω mm2/m） ，并且 L較小， S 較大?？傻弥~板電阻 非常小 。題目給出電壓為 12V，則其電流很大。 并且 由公式 P=U^2 /R，可得 功率會 較大， 甚至有可能燒毀銅板， 無法滿足要求。 方案二： 給銅板施加恒流源 ，由 P=I^2 *R， 因為銅板的電阻非常小， 則其 相應的 功率 也是比較小的， 能夠滿足題目要求， 由歐姆電律 U=R*I， 由于 R 很 小，則其電壓變化也 是很小的，因而對于該微小的電壓信號的采 集是重點。 基于題目低功耗 并結合 實際 情況 考慮， 最終 選擇方案 二 。 AD采集電路的設計 的論證與選擇 方案一： MCU 控制采用 STM32 芯片來設計，利用集成運放將微小的電壓信號進行放大之后利用 STM32 內部自帶 12 比特的 ADC 轉換器進行電壓采集。 方案二：采用 24 比特的 ADC 轉換器直接進行電壓信號的采集。 經(jīng)過分析與搭接電路驗證之后得出了 12bit 的 ADC 最大分辨率 是： (2^12)V =，而經(jīng)過實踐得出表筆在銅板上相距 10mm 之間的電壓經(jīng)過 LM324 運放放大后的信號 最小分辨率 也僅 僅是 之間，這個數(shù)量級與我們的 12 比特的 ADC的分辨率幾乎是在一個數(shù)量級的，對于我們的實際設計來說是不太適合的。而 24bit 的ADC 的分辨率為 （ 2^24） = , 這個數(shù)量級對于測量銅板上 10mm 之間的微弱 4 電壓信號是有可能實現(xiàn)的。 經(jīng)過分析我們最終選擇了使用 C8051F350 芯片來，并利用其內部自帶的 24bit 的ADC 進行信號采集，其內部 ADC 框圖如下圖所示： 其內部有個 PGA可編程增益放大模塊可以對所要采集的信號進行放大 ,再進行信號的采集，之后再進行 SINC 濾波 得出 綜合以上三種方案，選擇方案三。 顯示模塊 的論證與選擇 方案一：使用 LCD1602 顯示屏。優(yōu)點：功耗小，顯示數(shù)字與阿拉伯字母等字符，編程難度較低。缺點：屏幕較小，在實現(xiàn)功能 畫圓以及實現(xiàn)顯示漢字等功能上存在明顯缺陷 。 方案二：使用 LCD12864 顯示屏。優(yōu)點： 帶有漢字、圖形、顯示內容更為豐富，并且有助于調試程序 。缺點：編程難度較高，價格昂貴。 綜合考慮采用 本次比賽 要求顯示坐標與畫圓 。 選擇方案方案二 系統(tǒng)結構 系統(tǒng)結構如下圖所示，由 恒流源、 C8051F350 最小系統(tǒng)、電源模塊、 LM324 差分放大模塊組成。 5 圖 xx 系統(tǒng)結構 2 系統(tǒng)理論分析與計算 坐標點測量方
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