專利名稱：主動式電容筆的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子技術領域，涉及一種不通過現(xiàn)有的有線或者無線通信方式，直接與電容屏幕進行數(shù)據(jù)通信的主動式電容筆。
背景技術：
隨著電子技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的觸摸屏設備，電容觸摸屏的敏感度和操作舒適度越來越受到人們的歡迎。電容筆是利用導體材料制作的具有導電特性、用來觸控電容式屏幕完成人機對話操作用的筆，可代替人的手指在電容屏上進行操作，在繪畫，圖片編輯等操作中更能突顯出電容筆的優(yōu)勢。但是現(xiàn)有的電容筆只是簡單代替人的手指，便于操作，就電容筆本身而言不具備任何新功能，即在電容觸摸屏上只能實現(xiàn)簡單的點擊與滑動操作，使得其發(fā)展受到限制，并且現(xiàn)有的電容筆在使用過程中也非常局限，如:在用電容筆代替手指繪畫的時候其效果優(yōu)于手指，但是當需要放大和縮小圖片時就無能為力，通常需要換用兩個手指來進行圖片的縮放，使用就變得不方便。又如:在電容屏手機上繪制的圖片要發(fā)送到平板電腦上，這時現(xiàn)有的做法是通過網(wǎng)絡、藍牙或則其它的通信設備進行通信，其使用非常不便，不具備數(shù)字通信的功能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的電容筆不能向電容觸摸屏設備采用便捷的方式發(fā)送電數(shù)字信號的問題，提出了一種主動式電容筆。本實用新型的技術方案為:一種主動式電容筆，具體包括:處理器單元、輸入控制電路、輸出控制電路、光學傳感器和觸控筆頭，其中，所述光學傳感器用于檢測觸摸屏發(fā)射區(qū)域的光信號；所述輸入控制電路用于接收所述光學傳感器檢測到的光信號，并將所述光信號傳輸?shù)剿鎏幚砥鲉卧?；所述處理器單元對接收到的光信號進行解碼得到其包含的數(shù)據(jù)；所述觸控筆頭用于在觸摸屏上產(chǎn)生觸摸事件；所述輸出控制電路與觸控筆頭相連接，在處理器單元的控制下用于向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)。進一步的，所述輸出控制電路具體包括驅(qū)動電路和開關子單元，其中，開關子單元分別接到所述電容筆的外殼和觸控筆頭，所述驅(qū)動電路控制開關子單元的通斷。本實用新型的有益效果:本實用新型的主動式電容筆通過輸入控制電路可以接收電容屏幕設備發(fā)送的數(shù)字信息，并且通過輸出控制電路與觸控筆頭在處理器單元的控制下可以向電容屏幕設備發(fā)送數(shù)字信息，解決了目前電容屏幕和普通電容筆只能進行簡單操作無法實現(xiàn)數(shù)字通信的問題。
圖1為本實用新型實施例中主動式電容筆裝置筆形結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型實施例中主動式電容筆具體實現(xiàn)示意圖；圖3為本實用新型實施例的輸出控制電路具體電路示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型的目的是提供一種主動式電容筆，該電容筆能夠與現(xiàn)有帶觸摸屏設備通過屏幕表面的觸摸敏感區(qū)域進行數(shù)據(jù)通信，達到對觸摸屏設備進行控制與數(shù)據(jù)收發(fā)的目的。這里的觸摸敏感表面區(qū)域包括觸摸屏上的輸入?yún)^(qū)域和觸摸板，而觸摸屏指觸摸敏感顯示器。智能通信電容筆裝置借助觸摸敏感表面區(qū)域，光學傳感器和通信協(xié)議等技術為使用該裝置的用戶提供一種簡單、便捷、時尚、安全的操作體驗與樂趣，并在已有的硬件條件下，利用本實用新型提供的電容筆盡可能的挖掘和發(fā)揮電容觸摸屏設備的潛在功能和創(chuàng)新體驗。該電容筆可以在不同的計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)，適用于各種帶有觸摸屏的計算機系統(tǒng)。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同設備上的交換，用戶只需要通過使用設備的觸摸屏幕向電容筆發(fā)送數(shù)據(jù)或指令，再將該主動式電容筆放到另外一個設備的觸摸屏上，將主動式電容筆中的數(shù)據(jù)發(fā)送到該設備上，以達到不同設備的數(shù)據(jù)或控制指令的交換。
以下結(jié)合附圖對此進行具體說明。本實用新型的電容筆如圖1所示，在該實例結(jié)構中給出了一種主動式電容筆的結(jié)構布局，具體包括:處理器單兀101、輸入控制電路103、輸出控制電路102、光學傳感器104和觸控筆頭105，其中，所述光學傳感器104用于檢測觸摸屏發(fā)射區(qū)域的光信號；所述輸入控制電路103用于接收所述光學傳感器104檢測到的光信號，并將所述光信號傳輸?shù)剿鎏幚砥鲉卧?01，具體實現(xiàn)在處理器單元的控制下接收觸摸屏設備發(fā)送的數(shù)據(jù)；所述處理器單元101對接收到的光信號進行解碼得到其包含的數(shù)據(jù)；所述觸控筆頭105用于在觸摸屏上產(chǎn)生觸摸事件；所述輸出控制電路102與觸摸筆頭105相連接，在處理器單元101的控制下用于接收觸摸屏發(fā)送的數(shù)據(jù)或向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)。為了接收屏幕的光信號以及避免環(huán)境光的干擾，觸控筆頭105采用不透光的材料制作，在本實施例中觸控筆頭可使用導電橡膠，在其前端中央位置設有開孔，這里的開孔更具體地可以是圓孔。在圖1的結(jié)構中，還給出了幾個附屬結(jié)構，具體為:電源106、電源管理單元107、LED提示燈108、輕觸電源開關109以及筆殼110。這里的筆殼110可以使用金屬筆殼也可以使用塑料筆殼。用戶可手持本實施例的主動式電容筆在待機或關機狀態(tài)下像常規(guī)電容筆一樣使用；用戶還可用本實施例的主動式電容筆進行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，具體操作如下:先將筆尖即觸控筆頭105靠近并接觸到帶觸摸屏幕設備的通信區(qū)域，當帶觸摸屏幕設備的主機系統(tǒng)設備檢測到有接觸時，并開始校驗是否為正確的電容筆，若校驗成功則主機系統(tǒng)通過觸摸屏幕開始向電容筆發(fā)送數(shù)據(jù)直到數(shù)據(jù)發(fā)送完畢；用戶也可以用所述主動式電容筆進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，先將觸控筆頭105靠近并接觸到帶觸摸屏幕設備的通信區(qū)域，當主機系統(tǒng)設備檢測到有接觸時，并開始校驗是否為正確的電容筆，若校驗成功，主動式電容筆開始向主機系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送完整。圖2給出了本實用新型主動式電容筆的具體實現(xiàn)示意圖，具體包括:處理器單元、輸入控制電路、輸出控制電路、光學傳感器和觸控筆頭。這里還給出了基本的外設，包括:指示燈、存儲器、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議單元、觸摸板、USB接口、電源管理單元及其他人機交互接口。其中，指示燈可以采用LED指示燈，LED指示燈可以以顏色漸變、亮度變化、或閃爍頻率提示用戶當前主動式電容筆工作狀態(tài)；觸摸板由處理器單元控制，可以檢測手指的觸摸或滑動等動作，用于控制當前電容筆的工作狀態(tài)，為用戶與主動式電容筆交互提供一個信息傳輸通道；USB接口主要用于電池充電和主動式電容筆固件升級；電源管理單元可以控制供電系統(tǒng)為主動式電容筆提供可靠的電源和電源保護電路；數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議單元可以為主動式電容筆與觸摸屏設備進行通信時提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信保障；所述存儲器包括ROM和RAM存儲器，可以存儲主動式電容筆的驅(qū)動程序、用戶數(shù)據(jù)、指令、通信協(xié)議、編碼和解碼規(guī)則等程序；其他人機交互接口主要為主動式電容筆的擴展接口，如微型液晶屏幕、藍牙等數(shù)據(jù)接口。這里的處理器單元可用于主動式電容筆運行過程中對指令和數(shù)據(jù)的處理以及各模塊驅(qū)動程序的調(diào)度規(guī)則算法等。這里的光學傳感器可以使用光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、CMOS圖像傳感器、CCD圖像傳感器等光電轉(zhuǎn)換元件。舉例來說，當光學傳感器為光敏二極管時，輸入控制電路為相應的光敏二極管信號轉(zhuǎn)換電路；當光學傳感器為光敏三極管時，輸入控制電路為相應的光敏三極管信號轉(zhuǎn)換電路。人體接觸是主動式電容筆與人體物理接觸或靠近的地方。具體工作過程為:當數(shù)據(jù)需要輸入到處理時，光學傳感器感應到信號通過輸入控制電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鲉卧绻盏降氖侵噶?，處理器單元?zhí)行指令，如果是用戶數(shù)據(jù)，處理器單元將用戶數(shù)據(jù)存入儲存器；其中輸入過程中，處理器單元還對收到的數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)的解碼和轉(zhuǎn)換等處理。數(shù)據(jù)輸出控制電路可以控制觸控筆頭是否與電路其他部分(包括人體)連接，通過處理器單元將指令或者存儲器中的用戶數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出控制電路，即可以實現(xiàn)電容筆向帶觸摸屏設備發(fā)送數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)發(fā)送之前，處理器單元還可以將需要發(fā)送的指令或數(shù)據(jù)進行編碼和加密。這里的輸出控制電路具體包括驅(qū)動電路和開關子單元，其中，開關子單元分別接到所述電容筆的外殼和觸控筆頭，所述驅(qū)動電路控制開關子單元的通斷。具體的開關子單元可以使用繼電器，更具體的，繼電器可以為干簧管繼電器。驅(qū)動電路需要考慮靜態(tài)功耗和驅(qū)動能力等因素，干簧管繼電器由驅(qū)動電路控制，干簧管繼電器兩端分別接到金屬筆殼和觸控筆頭，所述金屬筆殼為該電路的一個具體實施例子的外殼，在使用時與人接觸的部分。干簧管繼電器另一端與觸控筆頭相連，由繼電器驅(qū)動電路控制繼電器的通斷，即在工作時，可控制人體與電容觸摸屏是否有接觸。當繼電器閉合時，人體與電容觸摸屏幕相接處，若定義此狀態(tài)為“ I ”狀態(tài)，則當繼電器斷開時，人體與電容觸摸屏無接觸，定義為“O”狀態(tài)；反之若定義繼電器閉合時為“0”，則繼電器斷開時為“ I ” ；這時繼電器的通斷便可以表示數(shù)字信號“O”和“ I ”，即代表人體是否與屏幕有接觸可以表示數(shù)字信號“O”和“I”。繼電器驅(qū)動電路可控制繼電器的通與斷，繼電器驅(qū)動電路由處理器單元的I/O 口控制，控制繼電器的I/O 口可由處理器中運行的程序控制，I/O 口可作為處理器單元串口數(shù)據(jù)發(fā)送的I/o 口，即可實現(xiàn)處理器通過串口向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)，帶電容觸摸屏設備通過設置與下位機相同的串口波特率來接收下位機發(fā)過來的數(shù)據(jù)。圖3給出了輸出控制電路具體電路示意圖，包括繼電器、整流二極管D1、限流電阻Rl、PNP三極管Tl，其中，繼電器為干簧管繼電器，整流二極管D1、限流電阻Rl、PNP三極管Tl組成驅(qū)動電路，其中，限流電阻Rl的一端與PNP三極管Tl的基極相連，PNP三極管Tl的發(fā)射極接外部的電源電壓，PNP三極管Tl的集電極與整流二極管Dl的陽極相連作為所述驅(qū)動電路的輸出端連接至所述的繼電器，整流二極管Dl的陰極藕接于地電位，限流電阻Rl的另一端作為所述驅(qū)動電路的輸入端連接至處理器單元的I/O 口。繼電器兩端分別接到人體和下位機設備上的觸點。繼電器接到人體中間可以通過金屬導體相連，繼電器接到觸控筆頭也可以通過金屬導體相連接；觸控筆頭為可在電容觸摸屏上正常使用的橡膠觸點。驅(qū)動電路可以通過I/O 口由處理器單元控制工作，包括控制發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位數(shù)、波特率、起始于停止等功能。在本實施實例中，處理器上運行的程序，將數(shù)據(jù)從一個I/O端口發(fā)送出去；其中，發(fā)送的數(shù)據(jù)位“O”和“1”，“O” 一個表示輸出低電平，“I”表示輸出高電平；1/0 口輸出的高低電平可以控制工作在飽和區(qū)里面的PNP三極管Tl，由三極管構成的驅(qū)動電路將控制繼電器的通與端，吻合I/O 口發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)，通過繼電器，將處理器單元發(fā)送出來的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為繼電器控制的通與斷，具體效果反應在了人體與屏幕是否有接觸；即若有接觸則代表二進制信息“1”，無接觸則代表二進制信息“0”，反之亦然；處理器單元通過將編寫好，并燒寫到內(nèi)部存儲器中的程序可控制整個驅(qū)動電路的工作，包括串口發(fā)送的波特率，數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗位等信息；通過該具體實施電路可完成處理器單元內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送到帶電容觸摸屏的設備上的功能。需要說明的是，由于有的情況下人體可以和大地等效，也可以將圖3中電路中標注為人體的接觸點接到地線上而不與人體直接接觸。本領域的技術人員應該意識到，這里除了使用串口通信協(xié)議外，也可以使用其它通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸?？梢钥闯觯緦嵱眯滦偷闹鲃邮诫娙莨P通過輸入控制電路可以接收電容屏幕設備發(fā)送的數(shù)字信息，并且通過輸出控制電路與觸控筆頭可以向電容屏幕設備發(fā)送數(shù)字信息，解決了目前普通電容筆只能在電容屏幕上進行簡單操作，無法實現(xiàn)數(shù)字通信的問題。需要理解的是，出于對本實用新型中所述的主動式電容筆和系統(tǒng)主機之間的通信速度的考慮，在一些實施例中，本領域的技術人員可以采用基于現(xiàn)有對稱或非對稱編碼算法的數(shù)據(jù)通信協(xié)議以降低通信的數(shù)據(jù)量和開銷，比如采用壓縮字節(jié)方式、按為傳輸方式等。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。本實用新型并不局限于前述的具體實施方式
。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合。
權利要求1.一種主動式電容筆，其特征在于，具體包括:處理器單元、輸入控制電路、輸出控制電路、光學傳感器和觸控筆頭，其中， 所述光學傳感器用于檢測觸摸屏發(fā)射區(qū)域的光信號； 所述輸入控制電路用于接收所述光學傳感器檢測到的光信號，并將所述光信號傳輸?shù)剿鎏幚砥鲉卧? 所述處理器單元對接收到的光信號進行解碼得到其包含的數(shù)據(jù)； 所述觸控筆頭用于在觸摸屏上產(chǎn)生觸摸事件； 所述輸出控制電路與觸控筆頭相連接，在處理器單元的控制下通過觸控筆頭向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的主動式電容筆，其特征在于，所述輸出控制電路具體包括驅(qū)動電路和開關子單元，其中，開關子單元分別接到所述電容筆的外殼和觸控筆頭，所述驅(qū)動電路控制開關子單元的通斷。
3.根據(jù)權利要求2所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的開關子單元具體為繼電器。
4.根據(jù)權利要求3所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的繼電器具體為為干簧管繼電器。
5.根據(jù)權利要求1所述的主 動式電容筆，其特征在于，所述的光學傳感器是光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器中的一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的主動式電容筆，其特征在于，還包括與所述處理器單元連接的指示燈、存儲器、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議單元、觸摸板、USB接口和電源管理單元。
7.根據(jù)權利要求1至6任一項權利要求所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的觸控筆頭具體使用導電橡膠。
8.根據(jù)權利要求1至6任一項權利要求所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的觸控筆頭在其前端中央位置設有開孔。
9.根據(jù)權利要求3所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的驅(qū)動電路由整流二極管、限流電阻和PNP三極管組成，其中，限流電阻的一端與PNP三極管的基極相連，PNP三極管的發(fā)射極接外部的電源電壓，PNP三極管的集電極與整流二極管的陽極相連作為所述驅(qū)動電路的輸出端連接至所述的繼電器，整流二極管的陰極藕接于地電位，限流電阻的另一端作為所述驅(qū)動電路的輸入端。
10.根據(jù)權利要求8所述的主動式電容筆，其特征在于，所述的開孔是圓孔。
專利摘要本實用新型公開了一種主動式電容筆，具體包括處理器單元、輸入控制電路、輸出控制電路、光學傳感器和觸控筆頭，所述輸出控制電路與觸控筆頭相連接，在處理器單元的控制下用于向觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)，所述輸入控制電路與光傳感器相連接，在處理器單元的控制下接收觸摸屏設備發(fā)送的數(shù)據(jù)。本實用新型的主動式電容筆解決了目前普通電容筆只能在電容觸摸屏幕上進行簡單操作無法實現(xiàn)直接通過屏幕進行數(shù)字通信的問題。
文檔編號G06F3/042GK203084673SQ20132003458
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權日2013年1月23日
發(fā)明者汪林川, 李宏, 薛凱 申請人:成都有形科技有限公司