专利名称：电脑画板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电脑画板，更具体地说涉及一种基于微电脑的、用于和电视机配合使用的具有图形输入、操作和显示功能的电脑画板。
诸如光笔、鼠标器的输入装置已广泛用于电脑系统，配合软件可在显示屏上任意作图，给用户提供了广阔的美术创作空间。然而，和电脑主机脱离、尤其是以普通电视机作为图形显示装置的智能作图装置尚不多见。而随着人民对文化生活需求的增长，迫切需要一种价格便宜、可利用普通电视机作为作图显示装置的智能作图装置。
本实用新型的目的在于提供一种价格便宜的，可利用家用电视机作为作图显示装置的、可用来完成图形输入、操作、显示等功能的电脑画板。
按照本实用新型的电脑画板由电脑板本体1和画笔2构成，所述电脑画板本体的表面设有矩形的画板输入部分3，以及设在所述画板输入部分上侧的多个色彩选择键4和若干个功能选择键5，设在所述画板左下角和右下角的画图按键6，设在所述画板部分一侧的电源开关7、清除按钮8和喇叭9；所述电脑画板本体的内部设置有微电脑控制的电路部分包括有扫描输入电路、微处理器、视频处理器(PPU)、程序及参数存储器、视频存储器、音乐信号发生器和调制器等。所述画板输入部分包括分别设置在其左、右侧的X方向红外发光阵列10和X方向红外接收阵列11，分别设置在其上、下侧的Y方向红外发光阵列12和Y方向红外接收阵列13，所述发光阵列和接收阵列分别由微型红外发射管14和接收管15密集排列而成，在所述X方向及Y方向的发射、接收阵列中的各个发射管或接收管前均设有多孔多格隔板16，而在接收阵列前的隔板前还加有一层用于过滤外来光干扰的红外滤光片17。
根据本实用新型的另一方面，所述画板输入部分3的底面18是一层薄钢板，上附一层吸光材料，如表面打毛的黑色塑料，相应画笔2是经过加工的塑料棒，如吸收红外光的性能好的黑色塑胶，画笔的笔头做成球状，当画笔处在某一点时，该点所在位置的X、Y二个方向的光路被挡住，对应的二个接收管截止，信号通过扫描输入电路送入微处理器。
这种配置的画板的优点是可以随手作画，可以在任何一点下笔，但不足之处是手不能贴住板面，否则大量光线被挡住，引起微处理器无法判断而报警。
根据本实用新型的另一方面，所述画板输入部分3的底面18为上附一层黑色绒布的21薄钢板，在底板18上面置一个φ2.5的小钢球19，钢球外表包一层黑色橡胶，上盖一块透明有机玻璃板20，有机玻璃板的下表面打毛，以减小反光干扰，相应画笔2是一支磁笔，该画笔由笔形塑壳22、塑壳内的磁钢3以及介于磁钢23与塑壳22之间的铁皮24组成，画笔在有机玻璃板上移动时带动小钢球滚动，钢球所在位置的X、Y两方向光线被挡住，接收管截止，通过扫描输入电路送入微处理器识别，这种配置的画板的优点是下笔时可以放在有机玻璃板上，也可以使用直尺，曲尺等工具，但缺点有两个，一是画笔不能移动过快，否则容易使钢球“逃脱”，二是下笔前先要找到钢球，并把它移到起点。但这种画板也可以象前一种画板一样使用，使用时，只要卸掉画板的有机玻璃板，拿出钢球改用塑料画笔即可，使用方法便与前一种一样。
实施本实用新型的好处在于，以适中的成本提供了一种和电视机配合使用的电脑画板，可用于青少年开发智力，提高色彩运用、空间想象和构图能力，也为时装设计师、广告制作者等提供了方便、快捷的作图工具。
图1是本实用新型电脑画板的俯视图；图2是说明本实用新型电脑画板构成的示意原理性图；图3和图4分别是说明本实用新型电脑画板的画板输入部分四周的红外接收端及发射端的多孔多格隔板的示意图；图5是为本实用新型电脑画板第一实施例所用画板输入部分3的垂直剖视图及与；图6是本实用新型电脑画板第一实施例所用画笔的剖视图；图5是为本实用新型电脑画板第二实施例所用画板输入部分3的垂直剖视图及与之配合使用的画笔剖视图；图8是本实用新型电脑画板第二实施例所用的画笔剖视图；图9是本实用新型电脑画板中所用单片微电脑中程序存储器中起始程序的框图(a)、中断子程序的框图(b)及主程序的框图(c)。
结合实施例、参考附图，详细说明如下。
图1中，两画图按键6分别位于电脑画板的右下角和右下角，右侧设有喇叭9、清除键8和电源开关7，画板输入部分3，设在画板输入部分3上侧有12个色彩选择键4和包括有细笔、粗笔、着色、橡皮等的功能选择键5，该电脑画板后侧设有包括音频输出插孔31，视频输出插孔32、全电视信号输出插孔33和外接电源输入插孔34。
使用方便起见，设置了二个功能相同的画图按键6，它的作用是这样的，当“画图”按钮弹起时，画板只判断画笔位置，当画笔移动时也不画出线条，电视机上只显示画笔所在位置。当画线时，按下任何一个“画图”按钮6，移动画笔所画的线条就显示在电视机上，松开按钮画线停止。
喇叭9在画图动作时奏出悦耳音乐。
“清除”按钮8按下去后整个画面全部清除。
12个色彩选择键4及功能选择键5采用薄膜按键，按键表面印有12种色彩的颜色及功能标记，画图时只要点一下其中一个色彩按键，画笔所画位置就显示该种颜色。功能选择按键有“细笔”，“粗笔”“着色”“无效”“圆”“橡皮”等功能，“细笔”功能用来画细线，“粗笔”功能用来画其宽度为“细笔”的三倍的粗线；“着色”用来对图中某一区域大面积着色；“无效”功能用来去除线条。“圆”用来自动画圆，自动画圆状态下，只要点一下圆心，点一下“圆”，再点一下半经，就自动画上一个圆。同样，在画圆前可以先选好粗笔、细笔及色彩。“橡皮”功能用来清除某一区域的图形。
图2中，扫描输入电路接收来自X方向、Y方向接收阵列、12色彩选择开关4和6个功能键5的状态信息，送到由单片机8031的中央处理器，该CPU根据程序及参数存储器提供的程序和数据，进行数据处理并通过音乐信号音频信号输出端31、根据视频存储器和PPU视频处理器形成视频信号送到视频信号输出端32。调制器用于将音频及视频信号合成并调制成全电视信号在端子33上输出。
按照本实用新型的电脑画板中的电路部分由扫描输入电路微处理器(CPU)，视频处理器(PPU)程序及参数存储器、视频存储器、音乐信号发生器、调制器等组成。
扫描输入电路由CPU作初始化处理后自动扫描画板的红外接收阵列，并把结果存入自身数据存储器中，它所完成的功能是CPU和画板输入部分之间的桥梁，它受CPU控制并为CPU服务。
程序及参数存储器是只读存储器，固化了CPU的执行程序及CPU执行该程序所需数据，包括各种参数及自动演示程序等。
音乐信号发生器受CPU控制可发出悦耳音乐及报警声。
视频处理器(PPU)完成把CPU处理后的结果输出。CPU处理图象数据后存入视频存储器，PPU再从视频存储器中取出数据并把它转换成视频信号输出。PPU对视频存储器的操作是连续循环的，保持视频信号正常输出。
调制器用于把音频信号和视频信号调制到一定载频上，合成为全电视信号。调制器输出的全电视信号可以直接连接到电视机的电视天线插口上。
视频存储器是存储图象数据的存储器，它必须能存下一帧图象数据，它是CPU与PPU之间的媒介与缓冲区，受CPU和PPU的双重控制，CPU为其提供数据，PPU读其数据。
微处理器(CPU)是电路的核心，它控制扫描输入电路读入扫描数据，判别画笔坐标、读取色彩，画笔功能参数，并把处理后的视频数据送入视频存储器、控制音乐信号发生器，输出音乐声或报警声。在开机上电后，先进入演示程序，控制PPU作画图 表演。CPU的工作流程请见图7程序流程图。
图3示出了接收侧的隔板结构，该图3(a)示出在接收端的隔板前加了一层红外滤光片17，用来过滤外来光线的干扰，只让红外光通过，以提高可靠性。图3(a)中与接收二极管相邻的聚光孔35以及不与接收二极管相邻的通光孔36的直径均为0.15mm，隔板的水平间隔为 3.2mm，垂直间隔为20mm，隔板高度为3mm，图3(b)示出图3(a)中沿A－B线的剖视图，相邻接收二极管15的间距也为3.2m。图4示出了发光侧的隔板结构。图4(a)为透视图，图4(b)为沿图4(a)中B－B线的剖视图，其中与发光二极管14相邻的发光孔34的直径为0.5mm，与发光二极管14不相邻的通光孔36的直径为0.3mm，相邻发光二极管14的间距和隔板水平间距均为3.2mm，隔板垂直间距为10mm，隔板高度为3mm。另外，可根据“象素”的要求改变阵列中发光、接收的个数，图中我们X方向采用96对红外发光接收管，Y方向采用128对管。这样水平分辨率为96线，垂直分辨率为128线。“象素”个数为对红外发光接收管96×128＝12288，板面尺寸为307×410mm2。
图5和图6分别示出本实用新型电脑画板中画板输入部分的第一种实施方案及所用画笔。
图7和图8分别示出本实用新型电脑画板中画板输入部分的第二实施方案及所用画笔。
权利要求1.一种电脑画板，其特征在于该电脑画板由画板本体和画笔构成，所述画板本体包括设在画板本体表面的画板输入部分、多个色彩选择装置、多个功能选择装置、电源开关、清除按键和画图按钮以及设在画板本体内部的扫描输入电路、微处理器、视频处理器、程序和参数存储器、视频存储器、音乐信号发生器和调制器。
2.如权利要求1所述电脑画板，其特征在于所述画板输入部分包含一矩形薄钢板及附在该钢板上的吸光材料；还包含分别设在所述矩形薄钢板上、下侧的Y方向的红外发射管阵列和红外接收阵列；还包含分别设在所述矩形薄钢板左、右侧的X方向的红外发射管阵列和红外接收阵列；所述X方向、Y方向任一个的红外发射阵列和红外接收阵列前均设有多孔多格隔板，而在X方向及Y方向的红外接收阵列前的所述隔板前还设有用于过滤外来红外光干扰的红外滤光片。
3.如权利要求2所述电脑画板，其特征在于所述画板输入部分还包含与所述附有吸光材料的薄钢板隔开一定距离覆盖的透明有机玻璃板，在所述薄钢板与所述有机玻璃板之间设有其外表包有吸光性好的橡胶的小钢球。
4.如权利要求3所述电脑画板，其特征在于所述画笔由笔形塑壳、塑壳内的磁钢以及介于磁钢与塑壳间的铁皮组成。
5.如权利要求2所述电脑画板，其特征在于所述画笔为笔头加工成球形的塑料棒。
专利摘要本实用新型公开了一种新颖、实用、分辨较高而且价格低廉的、可连接普通电视机作为图形显示装置的电脑画板。该电脑画板包含有画板输入部分、扫描输入电路、微处理器、视频处理器、程序及参数存储器、视频存储器、音乐信号发生器，调制器以及用于在画板输入部分上作图的画笔。画笔在画板上位置由画板四周设置的X方向、Y方向的红外发射阵列和红外接收阵列感知，由单片微电脑处理而通过电视机显示，从而达到方便、灵活、多功能的作图效果。
文档编号G06F3/033GK2146031SQ9224477
公开日1993年11月10日 申请日期1992年12月17日 优先权日1992年12月17日
发明者应惠明, 刘家建 申请人:应惠明, 刘家建