具有筆觸壓力感應功能的數位板系統技術方案

本發明專利技術涉及計算機的輸入設備，特別是一種具有筆觸壓力感應功能的數位板系統。包括數位板和畫筆，數位板內設置有RFID閱讀器芯片，畫筆的邏輯控制電路中設置有RFID應答器芯片，畫筆從數位板上RFID閱讀器芯片發射的無線射頻信號獲取能量，通過電磁感應方式檢測筆芯的伸縮量，以獲取畫筆作用到數位板觸摸屏上的壓力感應信息，并將獲取到的該壓力感應信息通過畫筆上的RFID應答器芯片以無線方式發送給數位板上的RFID閱讀器芯片，數位板對接收的壓力感應信息進行處理，并將處理后的數據發送至上位機。該數位板系統能夠采用無線無源的畫筆，在數位板的普通觸摸屏上實現壓力感應功能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算機的輸入設備，特別是在使用計算機繪圖軟件進行繪圖操作時使用的數位板系統。
技術介紹
計算機的數位板系統是利用計算機進行繪圖操作的輸入設備，其包括數位板和畫筆，數位板上設置有普通觸模屏和USB接口，數位板內設置有微處理器、USB控制器和觸模屏控制器。畫筆包括筆殼、筆芯和位于筆殼內的邏輯控制電路。操作者通過畫筆在數位板的觸模屏上進行線條的繪制，從而實現計算機的繪圖操作。為了達到在真實世界作畫時的筆觸效果和繪畫感覺，通常需要實現將畫筆觸及繪畫板的力度的輕重直接反應為所畫線條的粗細及色彩的深淺這一功能，即實現數位板的壓力感應功能(通常簡稱為壓感功能)，這更加符合真實世界中畫筆的使用效果，從而增強繪圖操作的直觀真實感。目前，許多繪畫類的應用軟件在應用層面都支持壓感功能。但是，要讓應用軟件感知畫筆觸及繪畫板時的壓力輕重，僅有應用軟件的支持是不夠的。壓力信息(或稱壓感信息)是通過計算機硬件接口接收的底層信號，它直接由操作系統的底層驅動程序進行接收和處理，應用軟件并不直接接收這樣的底層信號，而是接收一種遵從統一工業標準的屬于應用層面的信息格式。在使用Windows操作系統的計算機中，Windows Vista以前版本的操作系統沒有提供按工業標準對壓力信息進行轉換處理的功能，應用軟件不能直接通過操作系統獲得壓力信息，而是需要通過遵從統一工業標準的中間件(軟件)作為橋梁，即由中間件接收數位板發送給計算機的壓力信息，再將其轉換為符合那個標準所規定的格式的信息，然后由遵從同樣標準的諸如Photoshop這樣的繪畫軟件去響應，完成壓感功能的實現。中間件實現了應用層標準信息格式和底層壓力信息格式上下兩個方面的接口。但從Windows Vi sta開始，微軟操作系統自身就提供了這方面的支持。只要底層驅動程序按照微軟的規范要求進行相應的處理，操作系統會自動與上層應用軟件進行接口， 這樣，支持壓感功能的應用軟件就能實現壓感功能，因而也就不再需要使用中間件。顯而易見，對于數位板而言，要實現壓感功能還必須有硬件的支持，而其中的關鍵就是在硬件上如何實現對壓力信息的采集和傳輸。從現有的數位板產品看，目前有兩種壓力信息采集方式一種方式是通過獲取數位板和畫筆相互之間的電磁感應強弱的方式，此方式的數位板中有專門設計生產的電磁感應屏，壓力信息是在電磁感應屏上獲取，畫筆是無線無源的。壓力信息的獲取同時依賴于數位板和畫筆，離開了電磁感應屏僅有畫筆便無法獲取壓力信息，反之亦然。由于此類產品的技術實現比較復雜，生產成本非常高昂。另一方面，由于此類產品必須是電磁感應屏和其特定的畫筆配合使用才能發揮功能，那么這樣的畫筆所采用的技術便不能應用在其它非電磁感應屏的產品上。另一種方式是在畫筆上獲取壓力信息，此方式下，要對壓力信息進行處理，要么是通過有線方式傳輸給數位板處理，要么通過無線方式傳輸給數位板處理。如果為了方便使用而去掉連接線，以無線方式傳輸，勢必就要使用電池對畫筆進行供電，這便有更換電池的麻煩和因電池電能減弱而導致性能不穩等一系列的問題。綜上所述，采用無線無源技術的壓感畫筆方便適用，但依賴于電磁感應屏，整體價格昂貴，而其它品牌的產品雖然價格相對低廉，但壓感筆需要使用電池，感覺煩瑣，使用不便。眾所周知，RFID aadio Frequency Identification—無線射頻識別)技術主要應用于自動識別，其基本技術原理是閱讀器通過天線發送某個頻率的射頻信號，應答器(射頻卡，或稱電子標簽)在這個信號所覆蓋的區域內產生感應電流，并獲得能量被激活，應答器將自身編碼等信息通過內置天線發送出去，閱讀器通過天線接收到從應答器發送來的載波信號，并對接收到的信號進行解調和解碼，然后送給系統進行相關處理。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種具有筆觸壓力感應功能的數位板系統，能夠采用無線無源的畫筆，在數位板的普通觸摸屏上實現筆觸壓力感應功能。本專利技術所述具有筆觸壓力感應功能的數位板系統，包括數位板和畫筆，數位板上設置有觸模屏和USB接口，數位板內設置有微處理器、USB控制器和觸模屏控制器，畫筆包括筆殼、筆芯和位于筆殼內的邏輯控制電路，所述數位板內還設置有連接有天線的RFID閱讀器芯片，畫筆筆殼內的邏輯控制電路中設置有連接有天線的RFID應答器芯片，畫筆從數位板RFID閱讀器芯片發射的無線射頻信號獲取能量，通過電磁感應方式檢測筆芯的伸縮量，以獲取畫筆作用到數位板觸摸屏上的壓力感應信息，并將獲取到的該壓力感應信息通過畫筆上的RFID應答器芯片以無線方式發送給數位板上的RFID閱讀器芯片，數位板對接收的壓力感應信息進行處理，并將處理后的數據發送至上位機。所述RFID閱讀器芯片的并行數據端口、地址端口和控制端口分別通過數據總線、 地址總線和控制總線與所述微處理器的并行數據端口、地址端口和控制端口連接；畫筆筆殼內的邏輯控制電路由繞在鐵芯上的磁感應線圈、A/D轉換器、連接有天線的RFID應答器芯片、諧振電路、整流升壓電路和超級電容器組成，磁感應線圈與A/D轉換器的輸入端連接，A/D轉換器的輸出端與RFID應答器芯片連接，連接在RFID應答器芯片上的天線通過諧振電路、整流升壓電路與超級電容器連接，超級電容器分別與A/D轉換器、RFID應答器芯片連接；在筆芯后端固定有第一磁體，在筆殼內固定有第二磁體，第二磁體位于第一磁體的后方且兩磁體同極性端相正對，使第一磁體與第二磁體之間沿畫筆軸向相隔一距離，第二磁體開設有中心孔，所述鐵芯前端穿插于其中。利用兩磁體同極性相排斥的特性，本專利技術中的畫筆在操作時，筆尖受壓力后要克服第一、第二磁體之間的排斥力向筆殼內縮進，筆芯后端的第一磁體與磁感應線圈中鐵芯前端之間的距離將發生變化(距離減小)，致使磁感應線圈中的磁通量增大，磁感應線圈中將產生感應電壓；同樣，筆尖在失去壓力時，筆芯后端的第一磁體與磁感應線圈中鐵芯前端之間的距離也將發生變化(距離增大)，此時磁感應線圈中將產生反向感應電壓。通過磁感應線圈采集到的電壓(或經放大后)作為A/D (模/數)轉換器的輸入信號，將被轉換為數字信號，然后送給RFID應答器芯片進行處理，RFID應答器芯片內部的程序代碼以一定的頻率連續地從A/D轉換器中獲取數字信號，并根據前次獲取的數字信號值和當前增減值計算出壓感信息，然后將壓感信息通過天線發送出去。在畫筆上通過磁感應方式檢測筆芯的伸縮量，以此獲取壓力感應信息，而不是通過壓力傳感器，其最大的好處是壓力的采集不需要消耗電能，以節省畫筆中寶貴的電源能量。數位板內的RFID閱讀器芯片具備按特定頻率發送射頻信號和接收畫筆發送的壓感信息的功能，這樣數位板與畫筆結合便組成一個能夠實現壓力感應功能的數位板系統。通過微處理器對RFID閱讀器芯片的射頻發送和數據讀取操作進行控制，達到為畫筆提供射頻能量以及從畫筆RFID應答器芯片接收壓力信息的目的。由于RFID閱讀器芯片并不涉及常規RFID技術中的ID “識別”和數據的加密、解密等應用問題，所以微處理器中此功能部分的固件程序極為簡單，主要處理流程就是循環地讀取畫筆RFID應答器芯片發送的壓力信息。在本專利技術所述數位板系統中，使用普通觸摸屏(比如電阻式觸摸屏)作為操作屏， 用于獲取畫筆操作的位置信息。RFID閱讀器芯片用于接收畫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種具有筆觸壓力感應功能的數位板系統，包括數位板和畫筆，數位板上設置有觸模屏和ＵＳＢ接口，數位板內設置有微處理器、ＵＳＢ控制器和觸模屏控制器，畫筆包括筆殼（２）、筆芯（１）和位于筆殼內的邏輯控制電路，其特征在于：所述數位板內還設置有連接有天線的ＲＦＩＤ閱讀器芯片，　畫筆筆殼內的邏輯控制電路中設置有連接有天線的ＲＦＩＤ應答器芯片，畫筆從數位板ＲＦＩＤ閱讀器芯片發射的無線射頻信號獲取能量，通過電磁感應方式檢測筆芯的伸縮量，以獲取畫筆作用到數位板觸摸屏上的壓力感應信息，并將獲取到的該壓力感應信息通過畫筆上的ＲＦＩＤ應答器芯片以無線方式發送給數位板上的ＲＦＩＤ閱讀器芯片，數位板對接收的壓力感應信息進行處理，并將處理后的數據發送至上位機。

【技術特征摘要】
1.一種具有筆觸壓力感應功能的數位板系統，包括數位板和畫筆，數位板上設置有觸模屏和USB接口，數位板內設置有微處理器、USB控制器和觸模屏控制器，畫筆包括筆殼 (2)、筆芯(1)和位于筆殼內的邏輯控制電路，其特征在于所述數位板內還設置有連接有天線的RFID閱讀器芯片，畫筆筆殼內的邏輯控制電路中設置有連接有天線的RFID應答器芯片，畫筆從數位板RFID閱讀器芯片發射的無線射頻信號獲取能量，通過電磁感應方式檢測筆芯的伸縮量，以獲取畫筆作用到數位板觸摸屏上的壓力感應信息，并將獲取到的該壓力感應信息通過畫筆上的RFID應答器芯片以無線方式發送給數位板上的RFID閱讀器芯片，數位板對接收的壓力感應信息進行處理，并將處理后的數據發送至上位機。2.根據權利要求1所述具有筆觸壓力感應功能的數位板系統，其特征在于所述RFID ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉平，
申請(專利權)人：劉平，
類型：發明
國別省市：85