本发明涉及显示设备技术领域，更具体的说是涉及一种投影仪手写设备。
背景技术：
通过投影仪实现ppt(演示文稿)的显示方式，已经广泛应用于教学授课以及工作报告中。较普通的黑板显示相比，ppt能方便的显示图片和表格，而且能够做到授课不使用粉笔，做到无粉尘；另一方面，因为投影仪是将光线打在白布上显示，可以减缓黑板光线不足或反光和角度不佳导致的问题。
然而，教师在授课过程中一般需要对ppt进行标注及补充，传统的方法是通过ppt自带的笔型工具并配合鼠标左键的点击与滑动来实现，操作过程繁琐，而使用昂贵的电容触摸屏会增加高校的成本；而现有的红外线矩阵分辨率较低，无法适用于教师的使用需要。
因此，如何提供一种使用方便、体积较小并且分辨率较高的投影仪手写设备是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种投影仪手写设备，体积较小、使用方便，只需要在矩阵内手写作图就可以在投影仪上显示。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种投影仪手写设备，包括有：
红外线矩阵，所述红外线矩阵包括：多个红外线发送管、一组红外线发送电路板、多个红外线接收管、一组红外线接收电路板及控制模块，多个所述红外线发送管均与所述红外线发送电路板电连接，多个所述红外线接收管与所述红外线接收电路板电连接，所述红外线发送电路板与所述红外线接收电路板一一相对设置，所述红外线发送管用于完成红外线的发射，所述红外线接收管用于完成红外线的接收，所述红外线接收电路板通过i2c总线协议与所述控制模块通讯连接；
u型固定件，所述u型固定件包括第一u型固定件及第二u型固定件，所述第一u型固定件与所述第二u型固定件的开口方向相对，所述第一u型固定件包括第一连接段、第二连接段及第三连接段，所述第二u型固定件包括第四连接段、第五连接段及第六连接段，所述红外线发送电路板位于所述第一u型固定件内部，螺栓依次穿过靠近所述第一u型固定件开口端的所述第一连接段、所述红外线发送电路板及所述第三连接段将其固定连接；所述红外线接收电路板位于所述第二u型固定件内部，所述螺栓依次穿过靠近所述第二u型固定件开口端的所述第四连接段、所述红外线发送电路板及所述第六连接段将其固定连接；
背带，所述背带位于所述红外线矩阵的一侧，用于将所述红外线矩阵固定在电脑显示屏上。
采用该装置的好处为：两排红外线发射电路板及红外线接收电路板，构成红外矩阵，使用时通过背带将红外线矩阵固定在电脑显示屏上，长度可根据实际电脑显示屏尺寸进行调节，与普通显示器结合成红外触摸屏，其中一侧的红外发射管发射红外线，另一侧红外接收管通过判断是否接收到红外线，从而判断发出的红外线是否被物体阻断，接收到红外线则红外接收管产生低电平，被物体阻断则红外接收管产生高电平，a/d转换器连接红外接收管，通过检测每一路红外接收管的电压值判断是否有物体触摸红外矩阵，最后，与a/d转换器通过i2c总线通讯的mcu微控制器对数据进行滤波处理，计算出坐标值，并将坐标值通过串口uart发送给上位机。
优选的，所述第二连接段与所述多个红外线发送管紧密接触的位置开设有收敛孔，所述收敛孔的直径为1.5mm；所述第五连接段与所述多个红外线接收管紧密接触的位置开设有收敛孔，所述收敛孔的直径为1.5mm。添加收敛孔能够起到汇聚红外线、减少发散程度，增强点对点“通信”，提高抗干扰能力的作用。
优选的，所述多个红外线发送管或多个红外线接收管等间距排列，排列间距为4mm。通过设置红外线发射管或红外线接收管的分布间距并且配合竖直排列的方式完成焊接，可有效提高红外线矩阵的分辨率。
优选的，所述控制模块包括：
mcu微控制器，所述mcu微控制器的14引脚与15引脚之间串联电容c10，且所述14引脚接电源正极，所述15引脚接地；
usb转串口单元，所述mcu微控制器通过串行输入输出接口与所述usb转串口单元连接；
电压转换单元，所述usb转串口单元通过usb接口与所述电压转换单元连接；
供电选择及程序下载单元，所述电压转换单元中的电源线接口与所述供电选择及程序下载单元的输入接口连接。
优选的，所述usb转串口单元包括：
usb转串口芯片，所述usb转串口芯片的1引脚接地同时与电容c8的一端连接，所述电容c8另一端与16引脚连接并连接电源正极；所述usb转串口芯片的2引脚串联连接开关管d1，所述开关管d1依次串联连接第一发光二级管ds2、第一电阻r4、第二电阻r3及第二发光二极管ds3的一端，所述第二发光二极管ds3的一端连接4引脚；所述usb转串口芯片的7引脚和8引脚之间串联晶振y1，所述晶振y1两端并联电容c6和c7，电容c6和c7之间引出一根导线接地，16引脚接电源正极。
优选的，所述电压转换单元包括：
usb端口，所述usb端口的1引脚与5引脚并联第一极性电容c1，所述第一极性电容c1与第一电容c2并联，2引脚和3引脚与所述usb转串口芯片的5引脚和6引脚连接；
稳压器，所述第一电容c2的一端连接所述稳压器的输入端，所述所述稳压器的gnd端接地，所述稳压器的两个输出端相连并引出导线与第二极性电容c3连接，所述第二极性电容c3的正极连接3.3v且与第二电容c4并联连接。
优选的，所述供电选择及程序下载单元包括：
排针，所述排针的1引脚接5v输入端，2引脚连接双刀双掷开关的一端，3引脚连接3.3v输入端；
下载按键，所述双刀双掷开关的另一端连接所述下载按键的一端，并引出一条信号线连接三极管q1的集电极，所述三极管q1的发射极依次连接光电二极管ds1、第一下拉电阻r16及第二下拉电阻r17，在所述第一下拉电阻r16和第二下拉电阻r17之间引出一条信号线接地，所述三极管q1的基极和所述下拉电阻r16之间引出一条信号线连接所述所述下载按键的另一端，在所述三极管q1的集电极和所述光电二极管ds1之间引出一条信号线接电源正极。
优选的，所述红外线发送电路板包括：
单排针座，所述红外线发送管的正极所述单排针座的1引脚，所述单排针座的2引脚接地；
限流电阻，所述红外线发送管的负极连接所述限流电阻的一端，且所述限流电阻r的另一端接地。限流电阻经常串联于电路中，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件，同时限流电阻也能起分压作用。
优选的，所述红外线接收电路板包括：
a/d转换器，所述a/d转换器的9引脚接地，10引脚和11引脚悬空，12引脚接地，所述a/d转换器的14引脚串联电阻r12，15引脚串联电阻r13，且所述电阻r12和r13两端同时接入电源正极，13引脚和16引脚均连接电源正极，14引脚和15引脚与所述mcu微控制器的i2c接口连接；
a/d转换器的模拟输入引脚读取所述红外线接收管的电压值并转化为数字量，通过scl和sda引脚与所述mcu微控制器通信，10引脚和11引脚使用芯片内部参考电压悬空不接，12和13引脚为i2c地址设置引脚，可组成00、01、10和11四种地址，即一对scl和sda可以控制四个a/d转换器。
下拉电阻r14-r21，所述红外线接收管的一端接3.3v压降，另一端连接下拉电阻，并在所述红外线接收管与下拉电阻之间引出信号线接入所述a/d转换器的模拟输入端1-8引脚。下拉电阻将不确定的信号通过一个电阻嵌位在低电平，保证a/d转换器的检测引脚有高电平输出。
优选的，还包括有客户端，所述客户端用于接收并解析mcu微控制器上传的坐标并显示手写结果。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种投影仪手写设备，通过夹子或磁铁将其固定在电脑显示屏上，安装方便组装灵活，红外矩阵体积小，经济实惠，只需要在矩阵内手写作图就可以在投影仪上显示；减少黑板授课的频率，避免粉笔灰尘飞扬，老师不用频繁转身在黑板上写字。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明投影仪手写设备的结构示意图；
图2附图为本发明投影仪手写设备的第一u型固定件结构示意图；
图3附图为本发明投影仪手写设备的第二u型固定件结构示意图；
图4附图为本发明投影仪手写设备的mcu微控制器电路原理图；
图5附图为本发明投影仪手写设备的红外线发送电路原理图；
图6附图为本发明投影仪手写设备的红外线接收电路原理图；
图7附图为本发明投影仪手写设备的usb转串口电路原理图；
图8附图为本发明投影仪手写设备的5v-3.3v电路原理图；
图9附图为本发明投影仪手写设备的5/3.3v供电选择及程序下载电路原理图；
在图1-图9中：
1-红外线矩阵，11-红外线发送管，12-红外线发送电路板，13-红外线接收管，14-红外线接收电路板，2-u型固定件，21-第一u型固定件，22-第二u型固定件，211-第一连接段，212-第二连接段，213-第三连接段，221-第四连接段，222-第五连接段，223-第六连接段，23-第一螺栓，24-第二螺栓25-收敛孔，3-背带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见附图1-附图8，本发明实施例1公开了一种投影仪手写设备，包括：
红外线矩阵1，红外线矩阵1包括：多个红外线发送管11、一组红外线发送电路板12、多个红外线接收管13、一组红外线接收电路板14及控制模块15，多个红外线发送管11均与红外线发送电路板12电连接，多个红外线接收管13与红外线接收电路板14电连接，红外线发送电路板12与红外线接收电路板14一一相对设置，红外线发送管11用于完成红外线的发射，红外线接收管13用于完成红外线的接收，红外线接收电路板14通过i2c总线协议与控制模块15通讯连接；
u型固定件2，u型固定件2包括第一u型固定件2及第二u型固定件22，第一u型固定件21与第二u型固定件22的开口方向相对，第一u型固定件21包括第一连接段211、第二连接段212及第三连接段213，第二u型固定件22包括第四连接段221、第五连接段222及第六连接段223，红外线发送电路板12位于第一u型固定件21内部，第一螺栓23依次穿过靠近第一u型固定件21开口端的第一连接段211、红外线发送电路板12及第三连接段(213)将其固定连接；红外线接收电路板14位于第二u型固定件22内部，第二螺栓24依次穿过靠近第二u型固定件22开口端的第四连接段221、红外线发送电路板14及第六连接段223将其固定连接；
背带3，背带3位于红外线矩阵1的一侧。
在一些实施例中，红外线发送管11或红外线接收管13选用散射角为30°、波长为940nm且直径为3mm的圆头有边透明发射管和接收管。
在一些实施例中，u型固定件2可选用不透明亚克力模型。
具体的，第二连接段212与多个红外线发送管11紧密接触的位置开设有收敛孔(25)，收敛孔25的直径为1.5mm；第五连接段222与多个红外线接收管13紧密接触的位置开设有收敛孔25，收敛孔25的直径为1.5mm。
具体的，多个红外线发送管11或多个红外线接收管13等间距排列，排列间距为4mm。
具体的，控制模块15包括：
mcu微控制器，mcu微控制器的14引脚与15引脚之间串联电容c10，且14引脚接电源正极，15引脚接地；
usb转串口单元，mcu微控制器通过串行输入输出接口与usb转串口单元连接；
电压转换单元，usb转串口单元通过usb接口与电压转换单元连接；
供电选择及程序下载单元，电压转换单元中的电源线接口与供电选择及程序下载单元的输入接口连接。
在一些实施例中，mcu微控制器选用stc15系列型号为iap15fw4k61s2的单片机。
具体的，usb转串口单元包括：
usb转串口芯片，usb转串口芯片的1引脚接地同时与电容c8的一端连接，电容c8另一端与16引脚连接并连接电源正极；usb转串口芯片的2引脚串联连接开关管d1，开关管d1依次串联连接第一发光二级管ds2、第一电阻r4、第二电阻r3及第二发光二极管ds3的一端，第二发光二极管ds3的一端连接4引脚；usb转串口芯片的7引脚和8引脚之间串联晶振y1，晶振y1两端并联电容c6和c7，电容c6和c7之间引出一根导线接地，16引脚接电源正极。
在一些实施例中，usb转串口芯片选用ch340gusb总线的转接芯片，r3及r4的阻值可为1k，d1选用型号为1n4148的高速开关二极管，电容c6和c7的容量可为33pf。
具体的，电压转换单元包括：
usb端口，usb端口的1引脚与5引脚并联第一极性电容c1，第一极性电容c1与第一电容c2并联，2引脚和3引脚与usb转串口芯片的5引脚和6引脚连接；
稳压器，第一电容c2的一端连接稳压器的输入端，稳压器的gnd端接地，稳压器的两个输出端相连并引出导线与第二极性电容c3连接，第二极性电容c3的正极连接3.3v且与第二电容c4并联连接。
在一些实施例中，稳压器选用型号为ams1117-3.3v稳压器，c1及c3的电容值可为4.7μf。
具体的，供电选择及程序下载单元包括：
排针，排针的1引脚接5v输入端，2引脚连接双刀双掷开关的一端，3引脚连接3.3v输入端；
下载按键，双刀双掷开关的另一端连接下载按键的一端，并引出一条信号线连接三极管q1的集电极，三极管q1的发射极依次连接光电二极管ds1、第一下拉电阻r16及第二下拉电阻r17，在第一下拉电阻r16和第二下拉电阻r17之间引出一条信号线接地，三极管q1的基极和下拉电阻r16之间引出一条信号线连接下载按键的另一端，在三极管q1的集电极和光电二极管ds1之间引出一条信号线接电源正极。
在一些实施例中，三极管q1为npn型二极管，
具体的，红外线发送电路板22包括：
单排针座，红外线发送管11的正极单排针座的1引脚，单排针座的2引脚接地；
限流电阻，红外线发送管11的负极连接限流电阻的一端，且限流电阻r的另一端接地。
在一些实施例中，限流电阻的阻值可为100ω。
具体的，红外线接收电路板24包括：
a/d转换器，a/d转换器的9引脚接地，10引脚和11引脚悬空，12引脚接地，a/d转换器的14引脚串联电阻r12，15引脚串联电阻r13，且电阻r12和r13两端同时接入电源正极，13引脚和16引脚均连接电源正极，14引脚和15引脚与mcu微控制器的i2c接口连接；
下拉电阻r14-r21，红外线接收管23的一端接3.3v压降，另一端连接下拉电阻，并在红外线接收管与下拉电阻之间引出信号线接入a/d转换器的模拟输入端1-8引脚。
在一些实施例中，a/d转换器选用具有8通道、型号为ads7830的a/d转换器，下拉电阻r14-r21的阻值可为1k。
具体的，还包括有客户端，客户端用于接收并解析mcu微控制器上传的坐标并显示手写结果。
本发明实施例公开的投影仪手写设备在使用时，在电脑显示屏上设置两排红外对管，构成红外矩阵，红外矩阵通过背带固定在电脑显示屏上其中一侧的红外发射管发射红外线，另一侧红外接收管通过判断是否接收到红外线，从而判断发出的红外线是否被物体阻断，接收到红外线则红外接收管产生低电平，被物体阻断则红外接收管产生高电平，8路8位模拟量转化为数字量芯片ad芯片ads7830连接8路红外接收管，通过检测每一路红外接收管的电压值判断是否有物体触摸红外矩阵。最后，与ads7830通过i2c总线通讯的mcu微控制器iap15w4k61s2，对数据进行滤波处理，计算出坐标值，并将坐标值通过串口uart发送给客户端，并显示实际画线结果。
实施例2
以14英寸的显示屏为例，尺寸为312.1mm*175.6mm，此处取整为320mm*176mm。
本发明实施例2中，该红外对管的直径为3mm，红外对管的散射角为30°，并且发射管厚5.4mm，接收管厚2.7mm。
散射角与干扰距离的计算公式为：干扰半径r＝干扰距离l*sin(散射角/2)；
加装收敛孔前，干扰半径r＝176.0mm*sin15°＝45.6mm；
加装收敛孔后，散射角θ＝arctan(0.75/5.4)＝7.9°，干扰半径r＝176.0*sin7.9°＝24.2mm。由此可见收敛孔能够起到一定的抗干扰能力。
实施例3
以14英寸的显示屏为例，尺寸为312.1mm*175.6mm，此处取整为320mm*176mm，而现有的pcb电路板焊点导致红外对管需占用5.08mm的宽度，
分辨率的计算公式为：(显示屏长度l*显示屏宽度)/红外对管宽度；
若按照上述pcb板的情况下，分辨率只有63*35，此时分辨率较低；
为提高分辨率，本发明实施例3改进传统pcb板的设计，设计分布间距为4mm，并通过竖直排列的方式完成焊接，此时的分辨率为80*44，分辨率得到明显提高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。