2013全国电子设计大赛手写绘图板竞赛论文

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛2013年全国大学生电子设计大赛手写绘图板（本科组　G题）设计报告2013年全国大学生电子设计竞赛【摘要】手写绘图板系统主要包括电源模块、恒流源模块、微弱信号检测模块、ＭＣＵ控制模块和ＴＦＴ触摸显示模块。电源给系统的各个模块提供稳定的电源，恒流源给铜板X，Y轴分别加恒定的电流，微弱信号检测模块检测铜板上微小的电压变化并处理这些信号，ＭＣＵ通过控制继电器控制恒流源模块给铜板提供电流，并控制微弱信号检测模块分别采样Ｘ轴的电压值和Ｙ轴的电压值。当ＭＣＵ控制继电器给铜板的Ｘ轴、Ｙ轴加上电流后，触笔接触到铜板并滑动，由于铜板不同点对公共端的阻抗不一样，所以铜板上有很

2、微弱的电压变化，通过微弱信号检测模块检测处理，然后进行ＡＤ采集。再通过ＭＣＵ进行一系列的计算，得出Ｘ、Ｙ坐标值并通过ＴＦＴ触摸显示模块显示出来。【关键词】恒流源，微弱信号检测，STM32最小系统，触摸显示屏；2013年全国大学生电子设计竞赛目录1前言-1-1.1设计的背景及意义-1-1.2设计要求-1-1.3本设计所作的工作-2-2方案比较与方案选定-3-2.1恒流源方案设计与比较-3-2.2铜板采样方案论证比较-4-2.3微弱信号检测电路论证比较-4-2.4ＴＦＴ显示最小系统搭建方案设计-5-2.5低功耗设计-6-3系统框架设计-6-3.1系统供电部分电路设计-7-3.1.1输入电压第

3、一级稳压-7-3.1.2模拟正5V-7-3.1.3模拟负5V-8-3.1.4恒流源电路-8-3.1.5.电路板PCB布局布线-9-3.2继电器电路-9-3.3铜板坐标测量方法-10-3.4微弱信号电路设计-11-3.5STM32最小系统-12-4程序设计-13-4.1程序流程图-13-5系统测试-14-5.1测试原理-14-5.2测试方法-14-5.3测试结果-15-6结论-16-7参考文献-17-8附录-18-附录一-18-附录二-19-附录三-20-2013年全国大学生电子设计竞赛1前言1.1设计的背景及意义目前，随着电子工业的发展，手写绘图板的种类、数量逐渐扩增，适用范围越来越广泛

4、。另外，随着电子技术的发展，市场上各种手写绘图板功能的多样化，目前人们对绘图板的需求需求量越来越高，因此设计可靠，安全，便捷，精度更高的手写绘图板具有广泛的使用价值和应用前景。1.2设计要求利用普通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。覆铜板表面由参赛者自行绘制纵横坐标以及6cm × 4cm（高精度区A）和12 cm ×8cm（一般精度区B）1、基本要求（1）指示功能：表笔接触铜箔表面时，能

5、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。2.发挥部分（1）进一步提高坐标分辨率至8mm和6mm；要求分辨率为8mm时，绝对误差不大于4mm；分辨率为6mm时，绝对误差不大于3mm。 （2）绘图功能。能跟踪表笔动作，并显示绘图轨迹。在A区内画三个直径分别为20mm，12mm和8mm不同直径的圆，并显示该圆；20mm的圆要求能在10s内完成，其它圆不要求完成时间。 （3）低功耗设计。功耗为总电流乘12V；功耗越低得分越高。要求功耗等于或小于1.5W。 （4

6、）其他。如显示文字，提高坐标分辨率等。-19-2013年全国大学生电子设计竞赛1.1本设计所作的工作本设计是基于STM32搭建的基本应用电路，将铜板的各点的电压值经计算转化成ＴＦＴ的相应坐标，在采样时显示出来，所以，本次设计需要做好以下工作：(1)学习STM32、模电数电的原理等。(2)学习DXP09、KeilC等工具软件的使用方法。(3)设计测量ＴＦＴ动态显示电路。(4)设计测量恒流源，STM32最小系统及相应程序。(5)用DXP09软件绘制电原理图和印刷电路版图，编写程序。(6)调试，并进行实际测试，记录测试数据和结果。(7)撰写设计论文。-19-2013年全国大学生电子设计竞赛1方

7、案比较与方案选定2.1恒流源方案设计与比较方案一：用线性稳压芯片7805,7905直接输出+-5V电压图2.1-1压原理图方案二：采用开关电源芯片图2.1-2开关电源电路-19-2013年全国大学生电子设计竞赛方案一电路优点：电路结构简单，芯片常见。方案一电路缺点：电路直接从+-12V接入稳压到+-5V，电源效率相对于开关电源较低，而且输出电源滤波效果差，不能用于小信号检测。对信号检测产生很大的不良影响。所以采用方案二。2.1铜板采