手写绘图板

2017 DDC中国区选拔赛作品 | 游戏娱乐

Joy_Obama   项目发起人  2017-06-20

本设计目的得到一个较为精确的手写绘图板,我们通过一个恒流源接入覆铜板并将八个精密电阻引入,当触摸笔接触到覆铜板任意一个位置时便会检测到一个小电压信号,通过这一原理我们在覆铜板上通过表笔的移动采集差分信号,差分信号有助于信号传输,我们将采集到得信号进行电压跟随以提高电路带负载的能力从而得到较为稳定的小电压信号,再进行前置高精度较高增益放大并通过低通滤波然电路后进入电压跟随电路从而得到更稳定的信号并提高信号准确度及性价比。被放大的电压信号被高精度的AD采集,经过BASYS3处理得到信号数据并将处理的信号显示到液晶上,从而实现实时显示表笔的位置坐标的要求及其他的显示要求。

参与者

dengke0  参与者

中国矿业大学 学生

路阳  参与者

中国矿业大学 学生

项目详情

项目创意灵感
本项目来自于往年的电子设计竞赛的题目、属于模拟、仪器类题目。
而BASYS3具备有并行运算高速的特性、并且本身自带XADC转换功能、可以通过VGA接口外接到显示器、十分识别这道题目、于是尝试挑战使用FPGA来完成本题目。
设计特色创新
本项目利用价格低廉的覆铜板搭载小信号放大电路、通过BASYS3进行处理后显示出绘图笔在绘图板上的接触点。
具备以下功能:
能正确显示触点四象限位置。
能正确显示坐标值。
显示坐标值的分辨率为10mm,绝对误差不大于5mm。
系统原理功能
测量系统主要组成部分有 电源供电模块、单片机控制模块、小电阻检测模块、跟随放大模块、显示模块、模拟开关模块、A/D模块等。给整个系统供电的是+12V单电源,BASYS3通过串行通讯方式接受来自A/D的采集信号,并通过进一步的控制运算比较判断,然后将结果送VGA显示器显示。手写板实时接触与实时显示模块一起组成人机界面。
利用普通PCB覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。普通覆铜板尺寸为15cm×10cm,其四角用导线连接到电路,同时,一根带导线的普通表笔连接到电路。表笔可与覆铜板表面任意位置接触,电路应能检测表笔与铜箔的接触,并测量触点位置,进而实现手写绘图功能。
完成情况概述
(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。
制作周期分工
制作周期:2个月
人员分工:
1、模拟部分:直流源的设计
2、放大电路:小电路放大电路的设计
3、FPGA的进行数据处理并且驱动显示器显示绘图结果。
展望项目未来
本手写绘图板可以与绘图机械臂相结合、实时完成绘图再现功能。并且接入互联网当中、实习远程绘图、签字等功能、具备实用价值。
收获感悟分享
由于平时接触模拟方面的题目并不多、在小信号放大电路和电源设计方面吃了不少亏。
也是这次机会、让我们意识到、在这方面我们团队知识体系并不全面。我们进一步完善绘图板的功能、不负初心、方得始终。
项目采用平台: