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摘 要
本系统以单片机为控制核心,分成四个部分,包括手写输入模块、信号处理
模块、显示与控制模块和稳压供电模块。首先,通过稳压电源给普通覆铜板供
电,通电后,当表笔触到铜板,检测触点电压值,信号经过两个运算放大器,
二级放大一百倍,信号放大后输入到ADC模数转换芯片,最后,ADC芯片输出的
数字信号输入到单片机中,经过单片机的处理在LCD液晶屏上显示,通过按键
控制工作模式。程序设计中,运用了中位值平均滤波法,可消除由于脉冲干扰
所引起的采样值偏差,使采集到的信号更稳定。本设计采用了低失调电压的运
放芯片、高精度的ADC芯片和稳定的电压源,这样可以确保微弱的信号经过放
大和模数转换后能被单片机处理并显示。
关键字:手写绘图板、模数转换、中位值平均滤波法
II
目 录
1系统方案分析1
1.1控制与显示模块的论证与选择2
1.1.1控制芯片选择2
1.1.2电路板方案选择2
1.1.3显示模块选择2
1.2信号处理模块的论证与选择3
1.2.1运算放大器选择 3
1.2.2模数转换ADC芯片选择 3
1.3手写输入模块的论证与选择4
1.3.1覆铜板接线电路的设计4
2系统理论分析与计算5
2.1普通覆铜板的阻值测量与分析8
2.2.对ADC芯片的要求与分析8
2.3抑制直流零点漂移8
2.4放大器稳定性8
3电路与程序设计9
3.1电路的设计9
3.1.1系统总体框图9
3.2程序设计部分9
4测试方案与测试结果11
4.1测试方案11
4.2测试条件与仪器11
4.3测试结果及分析11
4.3.1 测试分析与结论14
5.总结14
参考文献15
附录1:电路原理图16
1中央控制电路16
2放大控制电路驱动电路17
3电源稳压电路18
附录2:部分源程序19
附录3:主要元器件明细25
III
手写绘图板(G 题)
【本科组】
1系统方案分析
根据题目要求,制作一个手写绘图板,需要利用普通PCB覆铜板和一支普通的表笔。
普通覆铜板的尺寸为15cm×10cm,板的四角用导线连接到电路,用一根普通表笔连接到
电路。该绘图板系统,能够在表笔接触覆铜板的时候,给出提示并显示该点的坐标。发
挥部分要求,系统能够跟踪表笔的动作,显示绘图轨迹,能够显示文字,要求高分辨率、
低功耗、绘图速度较快。
通过对这个题目的分析,我们设计的系统包括了四部分:
1)手写输入模块;
2)信号处理模块;
3)显示与控制模块;
4)供电模块。
系统框图如图一所示:
图一、系统组成框图
1
1.1 控制与显示模块的论证与选择
1.1.1控制芯片选择
方案一:ARM7
ARM7是低电压,通用32位RISC微处理芯片,基于亚微米的制程,速度快,功耗低,
较高的时钟,程序执行快。适用于对电源比较敏感的应用中,快速中断响应,支持高级
语言,简单但功能强大的指令系统。
方案二:STC89C52
STC89C52单片机作为控制芯片,它具有可靠性高、价格低、低功耗、无法解密、稳
定性好等特点。其最高时钟频率为0-80MHz,8K字节Flash程序存储器,512RAM数据存
储器,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,3个16位定时器/计数器,8个
中断源,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
我们考虑到本题对转换速度的要求不是很高,不需要运算速度太快的芯片,而重点
在小信号的处理上,加上STC89C52单片机价格低,为了能节省更多时间,把时间放在
信号处理模块,我们选择较为简单的方案二,STC89C52单片机作为系统的主控芯片。
1.1.2电路板方案选择
方案一:使用万用板
在万用板上搭建单片机最小系统。可快速搭建最小系统,易于修改和更换零件,很
容易发现硬件的问题,灵活性高,耗时少,但是不
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