專利名稱：遙控?zé)o線定位電子白板系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可通過(guò)遙控器控制的無(wú)線定位電子白板。所謂無(wú)線定位電子白板，就是基于超聲和紅外聯(lián)合定位的電子白板，其遙控裝置就是對(duì)無(wú)線定位電子白板進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作的設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子白板系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于教學(xué)、辦公、會(huì)議、遠(yuǎn)程教育的場(chǎng)合中。根據(jù)其工作原理可分為掃描式電子白板、觸摸式電子白板、激光電子白板和無(wú)線定位電子白板。其中基于超聲波和紅外信號(hào)進(jìn)行定位的無(wú)線定位電子白板具有體積小，重量輕，搬運(yùn)安裝方便，同時(shí)具有較高的分辨率的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)一般包括信號(hào)筆、板擦、普通白板、筆劃感應(yīng)器、計(jì)算機(jī)和投影儀等。無(wú)線定位電子白板的基本原理是應(yīng)用超聲波和紅外信號(hào)的聯(lián)合定位來(lái)確定信號(hào)筆或板擦在白板上的位置。信號(hào)筆或板擦工作時(shí)發(fā)出超聲波和紅外信號(hào)，筆劃感應(yīng)器接收到紅外信號(hào)和超聲波，由于紅外信號(hào)在空氣中的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超聲波的傳播速度，因此在白板區(qū)域內(nèi)，可以忽略紅外信號(hào)的傳播時(shí)間，以紅外信號(hào)作為系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)，確定超聲波在白板區(qū)域內(nèi)的傳播時(shí)間、時(shí)延，進(jìn)而確定信號(hào)筆或板擦與筆劃感應(yīng)器的距離，最終得到信號(hào)筆或板擦在白板上的坐標(biāo)。電子白板的信號(hào)筆用于書寫功能，板擦用于擦除白板和系統(tǒng)軟件記錄的筆跡。
Yonald Chery等的專利《Stylus for Use with Transcription System》，美國(guó)專利，專利號(hào)為6,111,565，利用接收的超聲波的幅度來(lái)確定超聲波到達(dá)筆劃感應(yīng)器的時(shí)間。為保證幅度穩(wěn)定，需要增大信號(hào)筆的發(fā)射功率，因而不可避免的要采用變壓器，導(dǎo)致信號(hào)筆的體積重量加大。
Holtzman的專利《Marking Device for Electronic Presentation Board》，美國(guó)專利，專利號(hào)為5,866,856，對(duì)電子白板的信號(hào)筆的模具進(jìn)行了改進(jìn)，相比美國(guó)專利6,111,565種的信號(hào)筆，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，輕便。
Robert P.Wood等的專利《Transducer Signal Waveshaping System》，美國(guó)專利，專利號(hào)為6,118,205，設(shè)計(jì)一種特殊的信號(hào)筆驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)筆發(fā)出具有特殊波形特征的超聲波。
Robert P.Wood等的專利《Transmitter Pen Location System》，美國(guó)專利，專利號(hào)為6,335,723，利用信號(hào)筆產(chǎn)生的超聲波的特殊波形特征，通過(guò)處理器提取出波形特征，從而準(zhǔn)確提取出超聲波的傳播時(shí)延。該方法避免了利用超聲波幅度提取時(shí)延的困難，但是運(yùn)算量大，筆跡跟蹤速度受限制，同時(shí)使信號(hào)筆的電路變得復(fù)雜。
Robert P.Wood等的專利《Transmitter Pen Location System》，美國(guó)專利，專利號(hào)為6,414,673，在專利6,335,723的基礎(chǔ)上對(duì)筆劃感應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，筆劃感應(yīng)器包括如下三種形式。
第一種，筆劃感應(yīng)器有兩個(gè)接收器，每個(gè)接收器分別包括兩個(gè)超聲波接收傳感器，通過(guò)測(cè)量超聲波信號(hào)在兩個(gè)傳感器上的相位差確定信號(hào)筆在白板上的坐標(biāo)。
第二種，筆劃感應(yīng)器有三個(gè)接收器，每個(gè)接收器為一個(gè)超聲波接收傳感器，以某一傳感器為參考，通過(guò)確定超聲波信號(hào)分別到達(dá)另兩個(gè)傳感器與參考傳感器的時(shí)延差來(lái)確定信號(hào)筆在白板系統(tǒng)上位置。
第三種，筆劃感應(yīng)器只有一個(gè)接收器，接收器包含兩個(gè)超聲波接收傳感器和一個(gè)紅外傳感器，系統(tǒng)通過(guò)確定超聲波到達(dá)兩個(gè)超聲接收傳感器的相位差和超聲波到達(dá)接收器的時(shí)延來(lái)確定信號(hào)筆的坐標(biāo)。
采用上述技術(shù)的無(wú)線定位電子白板存在的主要問(wèn)題是(1)書寫者在書寫過(guò)程中，必須回到PC機(jī)前，才能完成界面操作，使用起來(lái)不方便。
(2)在利用超聲波幅度提取時(shí)延的方法中，由于采用了變壓器提高信號(hào)筆發(fā)射功率，使其體積增加，從而導(dǎo)致使用不便。
(3)在利用超聲波形特征提取時(shí)延的方法中，一方面筆的復(fù)雜程度提高，另一方面，降低了筆跡跟蹤速度。
上述專利中沒(méi)有涉及到用于遠(yuǎn)距離操作電子白板的遙控裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種帶有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的無(wú)線定位電子白板操作上的不便。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案本實(shí)用新型從結(jié)構(gòu)上可分為筆劃感應(yīng)器11、信號(hào)筆15、板擦16、遙控器17和白板18，其中筆劃感應(yīng)器11由左信號(hào)接收器12、右信號(hào)接收器13和信號(hào)處理器14組成。
遙控器可采用通用的無(wú)線電遙控器，至少應(yīng)具有四個(gè)按健，并通過(guò)調(diào)制模塊402和天線403將遙控信息發(fā)送出去。遙控器也可采用通用的紅外遙控裝置。
信號(hào)筆15由電池21、機(jī)械開(kāi)關(guān)22、薄膜線路板23、紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28組成，其中在薄膜線路板上有紅外驅(qū)動(dòng)電路24、超聲驅(qū)動(dòng)電路26和微處理器25。該薄膜線路板與紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28連接，該薄膜線路板上包括微處理器25、該微處理器與紅外驅(qū)動(dòng)電路24和超聲驅(qū)動(dòng)電路26連接。機(jī)械開(kāi)關(guān)用于控制電池的供電電路，處于常開(kāi)狀態(tài)，在書寫過(guò)程中，機(jī)械開(kāi)關(guān)22受力閉合，使電池21通過(guò)它向薄膜電路板23供電，微處理器25發(fā)出固定周期的脈沖信號(hào)經(jīng)紅外驅(qū)動(dòng)電路24和超聲驅(qū)動(dòng)電路26放大后，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28，使二者分別發(fā)送紅外和超聲信號(hào)，筆劃感應(yīng)器11周期性的接收到信號(hào)筆15發(fā)送的信號(hào)以確定其位置。
板擦16的電路與信號(hào)筆的電路完全一致，僅僅紅外信號(hào)中附帶的顏色信息為白色。在利用板擦擦去白板上的書寫內(nèi)容的同時(shí)，在系統(tǒng)中也清除了相應(yīng)的書寫內(nèi)容。
在利用信號(hào)筆15于白板18上進(jìn)行彩色書寫和繪畫的同時(shí)，信號(hào)筆15還要發(fā)送超聲信號(hào)和紅外信號(hào)給筆劃感應(yīng)器11，紅外信號(hào)中包含信號(hào)筆15的顏色信息，利用紅外信號(hào)的寬度區(qū)分不同的顏色。筆劃感應(yīng)器11中左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13對(duì)接收到的超聲和紅外信號(hào)進(jìn)行放大，然后送至信號(hào)處理器14，對(duì)其進(jìn)行處理，采集筆的顏色信息和左右兩路時(shí)延信息，該時(shí)延信息就是從信號(hào)筆15發(fā)送超聲信號(hào)開(kāi)始，到左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13分別接收到超聲信號(hào)的時(shí)間。信號(hào)處理器14將采集到的顏色信息和時(shí)延信息通過(guò)通信接口39傳送到PC機(jī)19中，并在屏幕上以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示，板擦16實(shí)際上是一只特殊的信號(hào)筆15。
用戶可以通過(guò)遙控器17控制PC機(jī)19完成一些常用的操作，而不必回到計(jì)算機(jī)前。遙控器17將遙控信息以無(wú)線方式傳送到信號(hào)處理器14，再由其通過(guò)通信接口39傳遞到PC機(jī)19中，完成相應(yīng)的操作。
為了確定信號(hào)筆15或板擦16在白板18上的坐標(biāo)，須確定信號(hào)筆15或板擦16分別與左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13的距離l、r。已知左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13的距離為L(zhǎng)，并假設(shè)左信號(hào)接收器12的坐標(biāo)為(0，0)，右信號(hào)接收器13的坐標(biāo)為(L，0)，則信號(hào)筆15或板擦16的位置坐標(biāo)由下式求得。
x=L2+l2-r22L---(1)]]>y＝(r2-x2)1/2(2)為求得距離l和r，只需得到信號(hào)筆15或板擦16自發(fā)出超聲信號(hào)起到左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13分別接收到超聲信號(hào)之間的時(shí)間差，也就是時(shí)延。由于超聲波的傳播速度為一常數(shù)，則傳播時(shí)延與傳播速度的乘積即為所需求的距離。左信號(hào)接收器12和右信號(hào)接收器13以接收到信號(hào)筆15或板擦16發(fā)射的紅外信號(hào)611的時(shí)刻作為發(fā)送超聲信號(hào)的起始時(shí)刻，因?yàn)樵谛盘?hào)筆15或板擦16中，紅外和超聲信號(hào)同時(shí)發(fā)射，而紅外信號(hào)在空氣中的傳播速度，每秒三十萬(wàn)公里遠(yuǎn)大于超聲信號(hào)的傳播速度，每秒三百四十米左右，所以這樣做產(chǎn)生的誤差不會(huì)帶來(lái)任何實(shí)質(zhì)性的影響。
筆劃感應(yīng)器11由左信號(hào)接收放大器12、右信號(hào)接收放大器13和信號(hào)處理器14組成。信號(hào)處理器14包括兩個(gè)相同的能消除外界噪聲和超聲反射波產(chǎn)生的窄脈沖的窄脈沖濾波器一371、窄脈沖濾波器二372，該窄脈沖濾波器一371、窄脈沖濾波器二372分別與脈沖成形電路一361、脈沖成形電路二362連接，該兩個(gè)脈沖成形電路產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)兩個(gè)窄脈沖濾波器處理后分別送到脈沖合成電路一381、脈沖合成電路二382中，遙控接收電路310與單片機(jī)30連接。當(dāng)信號(hào)筆15或板擦16發(fā)出超聲和紅外信號(hào)時(shí)，左信號(hào)接收放大器12的超聲傳感器311和右信號(hào)接收放大器13的超聲傳感器312接收超聲信號(hào)，并分別經(jīng)過(guò)前置放大器321和322進(jìn)行濾波放大。兩路超聲信號(hào)經(jīng)前置放大后，分別送至可變?cè)鲆娣糯笃?51和352，再經(jīng)脈沖成形電路361和362后，變?yōu)橐?guī)范的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)窄脈沖濾波器371、372，濾除因反射等原因形成的寬度小于預(yù)定值的窄脈沖干擾。
左右信號(hào)接收器12、13中的紅外傳感器331、332接收到信號(hào)筆15或板擦16發(fā)出的紅外信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，分別送至紅外整形放大電路341、342，經(jīng)處理后的紅外信號(hào)與窄脈沖濾波器371、372的輸出信號(hào)一起送至脈沖合成電路381、382，將同一側(cè)的超聲和紅外信號(hào)復(fù)合成一路，送入單片機(jī)30。
單片機(jī)30根據(jù)復(fù)合后的信號(hào)，測(cè)量紅外脈沖的脈沖寬度，提取顏色信息；測(cè)量紅外脈沖691與超聲脈沖692之間的時(shí)間差，也就是超聲時(shí)延693，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)通信接口39發(fā)送給帶有白板軟件的PC機(jī)19，最終完成書寫內(nèi)容的實(shí)時(shí)記錄。
將單片機(jī)30根據(jù)前一超聲脈沖的時(shí)延確定當(dāng)前可變?cè)鲆娣糯笃?21和322的放大倍數(shù)，從而保證超聲信號(hào)的幅度不會(huì)隨著信號(hào)筆15或板擦16位置的改變而有較大波動(dòng)。每次落筆后第一個(gè)超聲信號(hào)到達(dá)之前，可變?cè)鲆娣糯笃?21和322的放大倍數(shù)被預(yù)置成固定倍數(shù)。
脈沖成形電路361、362的工作受單片機(jī)30控制，單片機(jī)30通過(guò)控制脈沖成形電路361、362的使能端，實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作時(shí)機(jī)的控制。使能端的控制信號(hào)如圖6中65所示，每次落筆后無(wú)法預(yù)知第一個(gè)超聲信號(hào)到達(dá)的時(shí)間段，因而第一階段的使能信號(hào)在全部時(shí)間段內(nèi)，也就是兩個(gè)紅外信號(hào)之間的時(shí)間段有效，而對(duì)于第二個(gè)及以后的超聲脈沖，可以根據(jù)前一超聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻，確定可能的時(shí)間段，使能信號(hào)僅在該時(shí)間段內(nèi)有效，這樣脈沖成形電路361、362僅在正確的超聲信號(hào)可能到達(dá)的時(shí)間段內(nèi)，才有信號(hào)輸出，其他的時(shí)間段內(nèi)，被封鎖成固定電平。如不對(duì)脈沖成形電路361、362的工作時(shí)機(jī)加以控制，其輸出信號(hào)將如圖6中64所示，可見(jiàn)如果有足夠強(qiáng)的噪聲信號(hào)，也可由反射引起，落在正確超聲信號(hào)之前，無(wú)法消除，從而帶來(lái)巨大的誤差。
外界噪聲和超聲反射波會(huì)帶來(lái)巨大的測(cè)量誤差，超聲信號(hào)放大倍數(shù)的越高，噪聲和反射波對(duì)系統(tǒng)的影響越明顯，最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。上述控制手段可以消除外界噪聲和超聲反射波對(duì)系統(tǒng)的影響，因而可以通過(guò)提高超聲信號(hào)的放大倍數(shù)來(lái)彌補(bǔ)信號(hào)筆15和板擦16超聲發(fā)射功率的降低，這樣在信號(hào)筆15電路中不必采用變壓器提高發(fā)射功率，減小了信號(hào)筆15的外形尺寸。
本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)是利用無(wú)線遙控方式操作PC機(jī)的軟件界面，增加了用戶使用的方便性。通過(guò)增加窄脈沖濾波器371、372和控制脈沖成形電路361、362的工作時(shí)機(jī)，消除了外界噪聲和超聲反射波對(duì)系統(tǒng)的影響，有利于減小信號(hào)筆的體積。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖；圖2為本實(shí)用新型的遙控器框圖；其中401、按鍵組，402、調(diào)制模塊，403、天線圖3為本實(shí)用新型的信號(hào)筆及板擦電路原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)發(fā)射筆的微處理器25的流程框圖圖5為本實(shí)用新型的筆劃感應(yīng)器的電路原理示意圖；圖6為本實(shí)用新型的單片機(jī)30的流程框圖圖7為本實(shí)用新型的信號(hào)筆結(jié)構(gòu)示意圖；其中21、電池，22、機(jī)械開(kāi)關(guān)，23、薄膜線路板，27、紅外發(fā)射傳感器，28、超聲發(fā)射傳感器，41、電池蓋，42、電池盒，43、轉(zhuǎn)軸，44、卡扣，45、信號(hào)筆殼，46、普通白板筆。
圖8為本實(shí)用新型的板擦結(jié)構(gòu)示意圖；其中21、電池，22、機(jī)械開(kāi)關(guān)，23、薄膜線路板，27、紅外發(fā)射傳感器，28、超聲發(fā)射傳感器，51、板檫螺旋蓋，52、板擦外殼，53、頂桿，54、絨刷。
圖9為本實(shí)用新型的窄脈沖濾波器原理示意圖圖10為本實(shí)用新型的時(shí)序圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示本實(shí)用新型從結(jié)構(gòu)上可分為筆劃感應(yīng)器11、信號(hào)筆15、板擦16、遙控器17和白板18，其中筆劃感應(yīng)器11由左信號(hào)接收器12、右信號(hào)接收器13和信號(hào)處理器14組成。
圖2所示，遙控器可采用通用的無(wú)線電遙控器，至少應(yīng)具有四個(gè)按健按健1、按健2、按健3、按健4，分別代表新建白板、上翻頁(yè)、下翻頁(yè)、白板打印四種遙控功能，并通過(guò)調(diào)制模塊402和天線403將遙控信息發(fā)送出去。
信號(hào)筆15由電池21、機(jī)械開(kāi)關(guān)22、薄膜線路板23、紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28組成，其中在薄膜線路板上有紅外驅(qū)動(dòng)電路24、超聲驅(qū)動(dòng)電路26和微處理器25。該薄膜線路板與紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28連接，該薄膜線路板上包括微處理器25、該微處理器與紅外驅(qū)動(dòng)電路24和超聲驅(qū)動(dòng)電路26連接。
信號(hào)筆15的一種結(jié)構(gòu)如圖7所示。信號(hào)筆殼45是一中空的封閉殼體，有內(nèi)外兩層壁，普通白板筆46置于內(nèi)壁所圍成的空腔內(nèi)，在內(nèi)外壁之間安裝薄膜線路板23，紅外發(fā)射傳感器27和超聲發(fā)射傳感器28安裝在信號(hào)筆殼45的頭部，電池盒42通過(guò)轉(zhuǎn)軸43與信號(hào)筆殼45連接在一起，并通過(guò)卡扣44使二者固定牢靠。松開(kāi)卡扣后，電池盒42可以圍繞轉(zhuǎn)軸43向外張開(kāi)，方便更換普通白板筆46。
在電池盒42內(nèi)裝有電池21和機(jī)械開(kāi)關(guān)22，電池21采用27A型電池，橫向放置，通過(guò)兩端向外引線，方便更換電池21，同時(shí)電池蓋41與電池21之間不必有電連接，電池蓋41與電池盒42采用螺旋接口。
機(jī)械開(kāi)關(guān)可以采用薄膜開(kāi)關(guān)，也可采用通用的行程小于1.5毫米的微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
紅外發(fā)射傳感器27一共有四只，等間距分布在信號(hào)筆殼45頭部外圓，如果紅外發(fā)射傳感器27的發(fā)射角度大于120°，也可采用三只等間距排列，紅外發(fā)射傳感器的驅(qū)動(dòng)電流為8mA。超聲發(fā)射傳感器28采用全向薄膜傳感器(PVDF)，其固有頻率為40KHz，采用通用的PVDF驅(qū)動(dòng)電路。
板擦16的結(jié)構(gòu)如圖8所示。在板擦外殼52中裝有薄膜電路板23、機(jī)械開(kāi)關(guān)22和電池21，超聲發(fā)射傳感器28和紅外發(fā)射傳感器27安裝在板擦外殼52的頭部。頂桿53與絨刷54是一體的，固定在板擦外殼52的頭部，但是有一定的間隙，在用板擦16擦除白板18上的書寫內(nèi)容時(shí)，絨刷54帶動(dòng)頂桿53向上運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械開(kāi)關(guān)22閉合，電池21向薄膜電路板23供電，使其正常工作。電池放置方式與信號(hào)筆15相同，板擦螺旋蓋51與板擦外殼52采用螺旋聯(lián)接。板擦16內(nèi)電路及元件與信號(hào)筆15完全相同。
信號(hào)發(fā)射筆的微處理器25的流程框圖如圖7所示，信號(hào)發(fā)射筆工作開(kāi)始，微處理器25設(shè)置I/O口。微處理器235通過(guò)其I/O口輸出一定寬度的紅外脈沖，延時(shí)一段時(shí)間后I/O口輸出第二個(gè)紅外脈沖，兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔作為信號(hào)筆的顏色信息。I/O口輸出第二個(gè)紅外脈沖并延時(shí)一段時(shí)間后，I/O口輸出超聲脈沖驅(qū)動(dòng)超聲驅(qū)動(dòng)電路237，并延時(shí)一段時(shí)間。延時(shí)時(shí)間到后，微處理器235重新開(kāi)始發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)紅外和超聲發(fā)射傳感器，這樣周期性的進(jìn)行，直到信號(hào)筆不工作。
筆劃感應(yīng)器11的電路原理框圖如圖3所示，筆劃感應(yīng)器11由左信號(hào)接收放大器12、右信號(hào)接收放大器13和信號(hào)處理器14組成。信號(hào)處理器14包括兩個(gè)相同的能消除外界噪聲和超聲反射波產(chǎn)生的窄脈沖的窄脈沖濾波器一371、窄脈沖濾波器二372，該窄脈沖濾波器一371、窄脈沖濾波器二372分別與脈沖成形電路一361、脈沖成形電路二362連接，該兩個(gè)脈沖成形電路產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)兩個(gè)窄脈沖濾波器處理后分別送到脈沖合成電路一381、脈沖合成電路二382中，遙控接收電路310與單片機(jī)30連接。
當(dāng)信號(hào)筆15或板擦16發(fā)出超聲和紅外信號(hào)時(shí)，左信號(hào)接收放大器12的超聲傳感器311和右信號(hào)接收放大器13的超聲傳感器312接收超聲信號(hào)，并分別經(jīng)過(guò)前置放大器321和322進(jìn)行濾波放大。兩路超聲信號(hào)經(jīng)前置放大后，分別送至可變?cè)鲆娣糯笃?51和352，輸出波形如圖6中63所示，再經(jīng)脈沖成形電路361和362后，變?yōu)橐?guī)范的數(shù)字信號(hào)，輸出波形如圖6中66所示，通過(guò)窄脈沖濾波器371、372，濾除因反射等原因形成的寬度小于預(yù)定值的窄脈沖干擾，輸出波形如6中68所示，窄脈沖濾波器371、372的功能也可由軟件在單片機(jī)30中實(shí)現(xiàn)。
左右信號(hào)接收器12、13中的紅外傳感器331、332接收到信號(hào)筆15或板擦16發(fā)出的紅外信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，分別送至紅外整形放大電路341、342，經(jīng)處理后的紅外信號(hào)與窄脈沖濾波器371、372的輸出信號(hào)一起送至脈沖合成電路381、382，將同一側(cè)的超聲和紅外信號(hào)復(fù)合成一路，輸出波形如圖6中69所示，送入單片機(jī)30。
單片機(jī)30根據(jù)復(fù)合后的信號(hào)，測(cè)量紅外脈沖691如圖6的脈沖寬度，提取顏色信息；測(cè)量紅外脈沖691與超聲脈沖692之間的時(shí)間差，也就是超聲時(shí)延693，并將測(cè)量結(jié)果通過(guò)通信接口39發(fā)送給帶有白板軟件的PC機(jī)19，最終完成書寫內(nèi)容的實(shí)時(shí)記錄。
將單片機(jī)30根據(jù)前一超聲脈沖的時(shí)延確定當(dāng)前可變?cè)鲆娣糯笃?21和322的放大倍數(shù)，從而保證超聲信號(hào)的幅度不會(huì)隨著信號(hào)筆15或板擦16位置的改變而有較大波動(dòng)。每次落筆后第一個(gè)超聲信號(hào)到達(dá)之前，可變?cè)鲆娣糯笃?21和322的放大倍數(shù)被預(yù)置成固定倍數(shù)。
脈沖成形電路361、362的工作受單片機(jī)30控制，單片機(jī)30通過(guò)控制脈沖成形電路361、362的使能端，實(shí)現(xiàn)對(duì)其工作時(shí)機(jī)的控制。使能端的控制信號(hào)如圖6中65所示，每次落筆后無(wú)法預(yù)知第一個(gè)超聲信號(hào)到達(dá)的時(shí)間段，因而第一階段的使能信號(hào)在全部時(shí)間段內(nèi)，也就是兩個(gè)紅外信號(hào)之間的時(shí)間段，有效，而對(duì)于第二個(gè)及以后的超聲脈沖，可以根據(jù)前一超聲信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻，確定可能的時(shí)間段，使能信號(hào)僅在該時(shí)間段內(nèi)有效，這樣脈沖成形電路361、362僅在正確的超聲信號(hào)可能到達(dá)的時(shí)間段內(nèi)，才有信號(hào)輸出，其他的時(shí)間段內(nèi)，被封鎖成固定電平。如不對(duì)脈沖成形電路361、362的工作時(shí)機(jī)加以控制，其輸出信號(hào)將如圖6中64所示，可見(jiàn)如果有足夠強(qiáng)的噪聲信號(hào)，也可由反射引起，落在正確超聲信號(hào)之前，無(wú)法消除，從而帶來(lái)巨大的誤差。
外界噪聲和超聲反射波會(huì)帶來(lái)巨大的測(cè)量誤差，超聲信號(hào)放大倍數(shù)的越高，噪聲和反射波對(duì)系統(tǒng)的影響越明顯，最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。上述控制手段可以消除外界噪聲和超聲反射波對(duì)系統(tǒng)的影響，因而可以通過(guò)提高超聲信號(hào)的放大倍數(shù)來(lái)彌補(bǔ)信號(hào)筆15和板擦16超聲發(fā)射功率的降低，這樣在信號(hào)筆15電路中不必采用變壓器提高發(fā)射功率，減小了信號(hào)筆15的外形尺寸。
在筆劃感應(yīng)器11中，超聲傳感器311、312采用接收角度大于90°陶瓷傳感器，前置放大器321、322采用與超聲傳感器311、312配套的低噪聲放大電路。紅外整形放大電路341、342則采用通用的低噪聲放大電路，并采用TTL門電路進(jìn)行整形。
可變?cè)鲆娣糯笃?51、352可以是同相或者反相運(yùn)算放大電路，反饋電阻采用數(shù)字電位計(jì)，數(shù)字電位計(jì)的輸出阻抗受單片機(jī)30控制，通過(guò)調(diào)整數(shù)字電位計(jì)的輸出實(shí)現(xiàn)增益的改變。
脈沖成形電路361、362采用TTL電路實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)30通過(guò)控制TTL電路的使能端來(lái)控制脈沖成形電路361、362的工作時(shí)機(jī)。
窄脈沖濾波器371、372的結(jié)構(gòu)如圖9所示，其輸入信號(hào)為脈沖成形電路361、362的輸出信號(hào)，分成兩路，一路送至可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器71，另一路與71的輸出一起送至與門72?？芍貜?fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器71根據(jù)輸入信號(hào)產(chǎn)生固定寬度的負(fù)脈沖，輸出波形為圖6中67，經(jīng)與門后，寬度小于固定寬度的輸入脈沖消失，輸出波形為圖10中68。，使其工作在單脈沖發(fā)生器狀態(tài)即可。
為使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在筆劃感應(yīng)器11中采用單電源供電。
單片機(jī)30的流程框圖如圖5所示。單片機(jī)30首先和PC機(jī)建立通信聯(lián)系。單片機(jī)30對(duì)通過(guò)接收到紅外信號(hào)采集提取出信號(hào)筆發(fā)出的顏色和接收遙控器發(fā)出的遙控信息，并提取超聲波的時(shí)延信息。由于信號(hào)筆的位置變化，超聲傳感器311、312接收到的超聲信號(hào)強(qiáng)弱變化較大，單片機(jī)30控制可變?cè)鲆娣糯笃?51、352，調(diào)整超聲信號(hào)的強(qiáng)弱。單片機(jī)30對(duì)脈沖合成電路381、382輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除信號(hào)中夾雜的干擾的窄脈沖，即窄脈沖濾波器，同樣也可通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)窄脈沖濾波器。最后，單片機(jī)30將時(shí)延等信息傳給PC機(jī)，同時(shí)開(kāi)始重復(fù)接收信號(hào)筆發(fā)出的信息。
實(shí)施例2窄脈沖濾波器371、372中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器71也可采用8253定時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例3窄脈沖濾波器371、372中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器71也可采用專用芯片74XX122。
實(shí)施例4遙控器17可采用紅外遙控器。
權(quán)利要求1.一種具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，包括筆劃感應(yīng)器(11)、信號(hào)筆(15)、板擦(16)、和普通書寫白板(18)，其特征在于它還包括遙控器(17)，該遙控器可采用通用的無(wú)線電遙控器，至少應(yīng)具有四個(gè)按健，具有將遙控信息發(fā)送出去的調(diào)制模塊(402)和天線(403)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于筆劃感應(yīng)器(11)包括左信號(hào)接收器(12)、右信號(hào)接收器(13)和信號(hào)處理器(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于信號(hào)處理器(14)包括兩個(gè)相同的能消除外界噪聲和超聲反射波產(chǎn)生的窄脈沖的窄脈沖濾波器一(371)、窄脈沖濾波器二(372)，該窄脈沖濾波器一(371)、窄脈沖濾波器二(372)分別與脈沖成形電路一(361)、脈沖成形電路二(362)連接，該兩個(gè)脈沖成形電路產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)兩個(gè)窄脈沖濾波器處理后分別送到脈沖合成電路一(381)、脈沖合成電路二(382)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于窄脈沖濾波器一(371)、窄脈沖濾波器二(372)硬件實(shí)現(xiàn)可采用可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253或8254實(shí)現(xiàn)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于窄脈沖濾波器一(371)、窄脈沖濾波器二(372)硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步可采用專用芯片74XX122，實(shí)現(xiàn)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于窄脈沖濾波器一(371)、窄脈沖濾波器二(372)中與門可以根據(jù)輸入信號(hào)和可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出信號(hào)的電平以及下級(jí)電路需要的電平，更換為與非門、或門、或非們、異或門、異或非門、同或門和同或非門中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于筆劃感應(yīng)器(11)通過(guò)控制脈沖成形電路一(361)、脈沖成形電路二(362)的工作時(shí)機(jī)，使其僅在超聲信號(hào)到達(dá)的時(shí)間內(nèi)才能有信號(hào)輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于控制脈沖成形電路一(361)、脈沖成形電路二(362)的工作時(shí)機(jī)是通過(guò)控制該兩個(gè)脈沖成形電路的使能端來(lái)控制該控制脈沖成形電路的工作時(shí)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有遙控功能的無(wú)線定位電子白板系統(tǒng)，其特征在于遙控器(17)可采用紅外遙控器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種遙控?zé)o線定位電子白板系統(tǒng)，屬于通過(guò)遙控器控制的無(wú)線定位電子白板。包括筆劃感應(yīng)器11、信號(hào)筆15、板擦16、和普通書寫白板18，還包括遙控器17，該遙控器可采用通用的無(wú)線電遙控器，至少應(yīng)具有四個(gè)按健，具有將遙控信息發(fā)送出去的調(diào)制模塊和天線。有益效果主要體現(xiàn)是利用無(wú)線遙控方式操作PC機(jī)的軟件界面，增加了用戶使用的方便性。通過(guò)增加窄脈沖濾波器和控制脈沖成形電路的工作時(shí)機(jī)，消除了外界噪聲和超聲反射波對(duì)系統(tǒng)的影響，有利于減小信號(hào)筆的體積。
文檔編號(hào)G06F3/033GK2739699SQ20042001214
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者王樹(shù)勛 申請(qǐng)人:王樹(shù)勛