专利名称：一种触摸式电子白板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种白板，具体涉及一种使用压感原理的触摸式电子白板。
背景技术：
白板是一种可反复擦写的书写工具。通常用于教学、会议讨论，或个人与家庭记事。为记录白板上书写的内容，一般业界的光学式白板，是通过白板笔在可卷动的画板上书写，当要打印时画板会向一侧卷动，利用装设在一侧的大型光学扫描仪，将画面书写的笔迹进行扫描，以存入控制板后印出。然而，卷动装置与大型扫描仪的成本很高，不易推广，且常见的光学式白板无法与计算机联机使用，难以将讨论的数据储存起来。另一种可记录的电子白板采用红外线技术实现，在一般白板上加装两个接收器及一个控制器，使一支红外线笔放在白板上时通过两个接收器计算其相对距离，可获得红外线笔所放置的位置信息，但由于红外线有屏蔽作用，不易操作，且红外线笔不能承受强烈震动，故障率太高。常见的技术还包括简易型电磁感应式电子白板，虽然其可靠度和分辨率较高，但因电磁会相互干扰，所以一次只使用一支电磁感应笔，无法满足多位使用者同时书写的需求。
发明内容本实用新型的发明目的是提供一种结构简单的电子白板，除了可以方便地记录白板上书写的内容外，也可以与电脑连接。为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是一种触摸式电子白板，包括支撑架、书写屏、白板笔、控制面板和控制系统，所述控制系统中设有中央处理模块，在所述书写屏表面覆盖有压力敏感膜，所述控制系统中设有触摸屏控制模块，所述触摸屏控制模块与所述压力敏感膜电连接。上述技术方案中，所述压力敏感膜可以为电阻式压感膜也可以为电容式压感膜。在电子白板中一般包含至少一层压力敏感膜，其工作原理为每一层压力敏感膜作为一个工作面，分别为X工作面和Y工作面，每个工作面的两端(X工作面为横向两端，Y工作面为纵向两端)各贴有一导电铜箔，称为该工作面的一对电极，分别称为X “电极对”即X+、X-，和Y “电极对”即Y+、Y-。再通过电子白板的触摸屏控制器在X “电极对”上施加一确定的电压，而Y “电极对”上不加电压时，X “电极对”所在的工作面就会形成均匀连续的平行电场。当用白板笔(或手指)触及表面书写膜时，触点处的电压反映了触点在X工作面的位置，将该电压通过Y+ (或Y-)电极引到触摸屏控制器，经过A/D转换，便可得到触点电压的数字量，即X坐标。同理，在Y “电极对”上施加电压，以X+ (或X-)电极为测量电极，便可得到Y坐标。当用白板笔(或手指)按板体表面的书写膜时，内层压力敏感膜和外层压力敏感膜在点按处发生间距变化，若为电阻式压感膜，则两层膜在该点处连接在一起，电流通过，导电膜的电压就会发生变化。若为电容式压感膜，两层膜在点按处发生间距变化，引起点按处的电容变化，从而引起该点处的电压变化。变化的电压被侦测电路读取，这个电压与触点的位置有关，根据从水平和垂直方向读取的电压，可以换算为触点所在的X、Y坐标位置，进而可以获取到白板笔(或手指)在板体表面上点按的实际坐标值。进一步的技术方案，所述控制系统中设有音频信号处理模块和拾音装置，拾音装置输出的信号经音频信号处理模块处理后连接至中央处理模块。优选地，所述拾音装置由麦克风阵列构成。采用麦克风阵列作为录音的输入，麦克风阵列通过对拾取的多路语音信号进行分析与处理，使阵列形成的波束方向图主瓣对准目标语音，“零点”指向干扰源以抑制干扰信号，从而尽可能地获取目标语音。其中波束方向及波束主瓣宽度与麦克风的间距、麦克风数目、麦克风的摆放位置、声源入射角及采样频率紧密相关。波束的形成不仅消除了使用单个麦克风时需人工调节麦克风指向性的问题，而且可以使输出语音的信噪比大幅度提高，从而无需人工干预亦可获得高质量的语音。采集到的音频信号通过音频信号处理模块进行编码、格式转换，可编码转换成MP3或WAV格式，然后进行保存，这样就可以同步记录语音和文字，形成生动的课件。进一步的技术方案，设有无线通信收发模块，所述无线通信收发模块与所述中央处理模块连接。该无线通信模块可以将接收到的音频图像数据无线传输至上位机。上述技术方案中，所述控制系统还包括按键信号处理模块、存储单元和I/O接口。可以在白板边框区域的四边中的至少一边设置快捷操作按键，当接收到用户对快捷键菜单的触摸动作时，根据所述触摸动作，输出对应的控制信号。例如，快捷键设置为三个，save,clear, print。当需要保存有效数据时,按下save快捷键,缓存区的内容将保存至存储单元，然后清空缓存区。当输入的为无效信息，不需要保存时，可按下clear快捷键，此时缓存区的内容将直接清空。当按下print快捷键,若该白板已连接至一打印机,打印机将会把所选内容打印输出。所述I/O接口中包含有USB接口。所述USB接口包含电源端口和数据端口，采用了 USB HOST功能相关协议Mass Storage,SCS1-2,支持FAT32及相关兼容的文件格式，与Windows的标准文件系统FAT相兼容，其中电源端口和电路板上的电源模块连接，信号端口与电路板上的微控制器连接。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、本实用新型通过在电子白板上设置压力敏感膜，实现触摸式电子白板，从而记录白板上书写的信息，且信息记录准确方便。2、本实用新型通过设置音频系统，可以同步进行录音。3、采用本实用新型的电子白板，可提高会议以及课堂教学效率，参加人员无需笔录，即可得到完整真实的会议记录和教学记录，有利于交流、传输和存储。
图1是本实用新型实施例中电子白板的外形结构示意图；图2是实施例中电子白板电路的方框结构示意图；图3是电子白板的压力敏感膜工作原理图；图4是压力敏感膜与中央处理模块之间的接口电路图；[0022]图5是实施例中电子白板的书写工作流程图；图6是语音工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见图1所示，一种电子白板，包括支撑架5、书写屏2、白板笔20、控制面板4和控制系统200，所述书写屏2由所述支撑架5固定，在所述支撑架5下方设置滚轮6，方便白板移动。所述书写屏2四周为白板边框1，在书写屏2的右边设置有电源开关3，电源指示灯50，控制面板4和USB接口 205，USB接口 205包含电源端口和信号端口，电源端口连接控制线路板200与外部电源模块60，信号端口连接控制线路板200与PC机80或打印机70，控制面板4中含有快捷键40，在书写屏2的左下角有麦克风阵列10，作为音频信号的输入。请参阅图2所示，此为电子白板的方框结构示意图，当书写屏2上有白板笔(或者手指)20的触碰，该白板通过压感原理能够将书写的笔迹，通过电子的方式记录下来，保存在缓存区中，之后保存至存储单元207，同时存储单元207中的文件可以通过USB接口 205转存或者通过无线通信模块206传输至电脑80或打印机70进行打印。同时该白板还具有同步录音功能，麦克风阵列10可以追踪主讲人，在噪声情况下也能取得好的录音效果。该白板的主控模块200包括中央处理模块201、触摸屏控制模块202、按键信号处理模块204、USB接口模块205、无线通信收发模块206、存储单元模块207、音频信号处理模块208以及与压力敏感膜30的接口 203和与麦克风10的接口 209。在中央处理模块201内部开辟出一缓存区用以接收来自触摸屏控制模块202的影像数据，然后将其储存至存储单元207，由此可方便用户保存数据或进行数据交换。压力敏感膜实施方案请参阅图3所示，此为电阻式压力敏感膜的工作原理示意图，压感电子白板通常分为板体及设于板体内的压力敏感膜，其板体的基本结构包括由内而外设置的一背板35、一内层敏感膜34、一空气隔离层33、一外层敏感膜32以及一表面书写膜31。当用白板笔(或手指)20点按板体表面的书写膜31时，内层电阻式压感膜34和外层电阻式压感膜32在点按处连接在一起，电流通过，导电膜的电压就会发生变化，被侦测电路读取，这个电压与触摸点的位置有关，根据从水平和垂直方向读取的电压，可以换算为触摸点所在的X、Y坐标位置，进而可以获取到白板笔(或手指)20在板体表面上点按的实际坐标值。触摸屏控制模块实施方案请参阅图4所示，此为压力敏感膜30与中央处理模块201之间的接口电路图，本实用新型涉及的触摸屏控制器202可以是型号为ADS7843，ADS7846或TSC2046的四线式触摸屏控制器202，使用时将触摸屏控制器202 —端连接压感电子白板的压力敏感膜30，另一端通过串行外设接口(SPI)与中央处理模块201连接，实现A/D转换，将坐标信号转换为影像数据。其中触摸屏控制器202和中央处理模块201均设置在压感电子白板的控制线路板200上。以下以ADS7843为例说明该触摸屏控制器202的结构。设置于压感电子白板之间的压力敏感膜30是由两个透明电阻膜构成的，电阻在X方向及Y方向呈线性分布，4条线分别接至ADS7843的X+、Y+、X-、Y- 口线。当屏被触摸时，两层导电层在触摸点相接触，电阻发生变化。ADS7843是一款专为触摸屏设计的带SPI接口的12位AD转换器，内部含模拟电子开关和逐次比较型AD转换器。当要采样Y方向的AD值时，通过将Y+、Y-端施加电压，将X+送入AD转换器得到Y方向的AD值；同理可得X方向的AD值。而这些转换均由中央处理模块201通过SPI方式向ADS7843发送命令来完成。以MSP430F149单片机为例，DCLK、DIN、DOUT接至单片机的SPI 口，DCLK为外部时钟输入；CS为片选信号，低有效；DIN为串行数据输入端；D0UT为串行数据输出端；BUSY为忙信号；PENIRQ为中断接收引脚。MSP430F149单片机的Pl 口和P2 口均为具有中断能力的I/O 口，可接至其中任一口线，PENIRQ通过上拉电阻接到VCC，当屏未被触摸时，该引脚为高电平，一旦被触摸，该引脚由高电平变为低电平，向单片机发出中断请求。单片机通过SPI方式向触摸芯片发送命令，可读取当前点的X方向及Y方向的12位AD值。该值与笔触点位置成近似线性关系，因此单片机读出的X和Y值便能描述笔触点在屏上的位置。音频处理模块208实施方案一可使用具有特有音频处理功能的微处理器，以凌阳16位单片机SPCE061A为例，其把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，减少了各功能部件之间的连线，提高了可靠性和抗干扰能力。对于本实用新型来说SPCE061A可以非常方便灵活的实现语音的录入功能，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益AGC电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。音频处理模块208实施方案二 可使用专用的音频处理芯片，以芯片D6571E11为例进行说明，D6571E11是一个语音信号处理芯片，其中包含了语音压缩、语音生成、电话线信号监视、闪存管理、以及数字语音回答系统的完全双工功能。D6571E11虽只是一单片数字信号处理器，但包含了所有与控制器、闪存、编译码器CODEC的接口电路。对于本实用新型来说D6571E11完全由控制系统通过一些简单的指令来控制，从而来实现其系统功能，如录音、存储等。由于D6571E11本身具有管理Flash和CODEC的功能，因此用单片机来控制系统和D6571E的工作，让D6571E11来控制语音数据的采集、压缩和存取等功能。D6571E11最多可以管理4块4Mbit或I块16Mbit的闪存，而在正常情况下，每4 Mbit的存储空间可以持续录音22-25 Min。由于D6571E11本身拥有与FLASH和CODEC的接口电路并且具有相应的管理功能，因此在系统实现过程中，只需利用单片机通过一些状态字和命令字来监视和控制语音DSP工作，所以硬件实现和软件编程都十分简便，只是存储空间有限，语音录音时间有限。为了进一步扩展语音信号的数据存储空间，延长系统持续录音时间，利用了语音DSP芯片的实时数据传输功能，将Flash挂在单片机上，D6571E11将实时采集语音数据编码压缩后传给单片机，单片机将数据直接存储在FLASH中，回放则将数据读出送给D6571E11，实现语音的记录和回放功能，主要分为4大部分语音数据采集模块、数据编码压缩模块、数据传输控制模块、数据存储模块。中央处理模块201实施方案一本实施方案采用FPGA (现场可编程门阵列)芯片实现所述控制主体模块10的所有功能，所述的FPGA芯片,可以采用Altera公司的cyclone系列芯片，Xilinx公司的Spartan系列芯片等。FPGA可以用内部乘法器/寄存器/内存块构造软核，在高速信号处理时，可以采用并行结构，大大提高处理速度。FPGA设计中必须用到的接口芯片是电源管理芯片，用电源管理芯片给FPGA供电。外部存储单元207采用SDCard或者FLASH来实现，采用SPI总线连接。通过触摸屏控制器202将压力敏感膜30和中央处理模块201相连，实现A/D转换，将坐标信号转换为影像数据。FPGA可以通过USB接口芯片实现数据传输，例如基于CY68013的FIFO直接传输。通过SPI 口或者RS232 口连接外围无线通讯的模块，实现与PC机之间的传输。在音频、图像信号的处理上可以通过FPGA构造成DSP或者专用DSP芯片来实现。中央处理模块201实施方案二 可以为在工业上广泛应用的单片机MSP430系列；可以为当前比较流行的嵌入式单片机ARM系列，如ARM7、ARM9、STM32等；也可以由具有特有音频处理功能的高性价比的单片机来实现，如上述举例论述到的凌阳科技研发生产的16位单片机SPCE061A等。其他模块将根据不同的中央处理模块201实施与之相适应的方案。以32位处理器STM32F103RBT6为例，该处理器拥用Cortex-M3内核，时钟频率达到72MHz, 128K字节的片内Flash，采用LQFP封装，内置16位A/D转换模块。电源模块采用+5V电压输入，可以提供+5V、+3. 3V的稳压输出。本实施方案存储单兀模块207可以选用NandFlash或者SD Card,在访问Nand Flash之前，控制芯片需要初始化FSMC的Nand Flash控制器功能、时序、数据总线宽度等参数。控制芯片使用FSMC总线对Nand Flash进行读写，在本方案中在Nand Flash中建立FAT32文件系统。USB接口模块205采用STM32F103RBT6自带的USB SLAVE接口，程序初始化USB接口模块205，当该装置通过USB设备与上位机(比如PC机)80连接时，系统检测到USB设备，完成相应的初始化工作，即可从Nand Flash中读取文件。其具体工作流程如图5、图6所示。当有笔或者手指20触碰在压力敏感膜30覆盖区域，白板触摸屏控制器202采集坐标点，通过相应A/D转换模块转化成对应影像数据存至缓存区，书写完毕按下save可以进行保存工作，若是书写错误可以通过clear键40来清除。当需要打印时，可以将白板连接打印机70直接进行打印或者通过USB接口 205进行转存、无线通信模块206传输至PC机80再进行打印。同时主讲人发言时，白板上的麦克风阵列10会追踪主讲人，进行录音。采集的音频信号经过音频信号处理模块208进行A/D转换，然后编码、格式转换为MP3或者WAV格式存入存储单元207，之后再通过USB接口 205转存或者无线通信模块206传输至PC机80进行播放、存储、编辑等相应操作。
权利要求1.一种触摸式电子白板，包括支撑架、书写屏、白板笔、控制面板和控制系统，所述控制系统中设有中央处理模块，其特征在于在所述书写屏表面覆盖有压力敏感膜，所述控制系统中设有触摸屏控制模块，所述触摸屏控制模块与所述压力敏感膜电连接。
2.根据权利要求1所述的触摸式电子白板，其特征在于所述控制系统中设有音频信号处理模块和拾音装置，拾音装置输出的信号经音频信号处理模块处理后连接至中央处理模块。
3.根据权利要求2所述的触摸式电子白板，其特征在于所述拾音装置由麦克风阵列构成。
4.根据权利要求1所述的触摸式电子白板，其特征在于设有无线通信收发模块，所述无线通信收发模块与所述中央处理模块连接。
5.根据权利要求1所述的触摸式电子白板，其特征在于所述控制系统还包括按键信号处理模块、存储单元和I/O接口。
6.根据权利要求5所述的触摸式电子白板，其特征在于所述I/O接口中包含有USB接□。
专利摘要本实用新型公开了一种触摸式电子白板，包括支撑架、书写屏、白板笔、控制面板和控制系统，所述控制系统中设有中央处理模块，其特征在于在所述书写屏表面覆盖有压力敏感膜，所述控制系统中设有触摸屏控制模块，所述触摸屏控制模块与所述压力敏感膜电连接。本实用新型可提高会议以及课堂教学效率，参加人员无需笔录，即可得到完整真实的会议记录和教学记录，有利于交流、传输和存储。
文档编号G06F3/041GK202854767SQ20122055909
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者乔东海, 张骥, 韩胜男 申请人:苏州大学