CN102081471B - 检测和充电一体化装置及电量和状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四色笔及板擦检测识别和充电一体化装置及相关方法，包括主控制器，其特征在于，还包括分别信号连接所述主控制器的：PWM定时器、模拟通道控制开关、笔电量检测与充电电路和A/D通道，运用了A/D通道转换进行笔的电量测量，把多通道的充电和笔的识别检测的结合在一起，实现二者一体化，结构简单、且软硬件实现相对简单、成本低，而且可靠。

Description

检测和充电一体化装置及电量和状态的检测方法

技术领域

本发明涉及电子白板产品技术领域，更具体地说，涉及一种四色笔及板擦的检测和充电一体化装置和电量和状态的检测方法。

背景技术

目前现有技术提供的电子白板书写方式只有单笔无色电磁笔，没有自动识别多支笔多种颜色的功能，当在电子白板书写过程中，用户需要用不同颜色的笔书写时，目前的电子白板书写方式不能达到要求。而且不能做到对笔进行实时电量检测、实时充电的功能。现有技术提供的电子白板没有要求把笔书写的轨迹进行本地保存，即单机使用，当用户需要本地保存多支笔的书写数据时，必然就需要把笔的颜色记录下来并保存，以便在回放时再现情景。现有技术提供的的书写笔当没有电时，需要在独立的充电设备上给电池充电后才能使用，没有一体化，不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有结构复杂、实现成本高、不是充电和检测识别一体化的缺陷，提供一种四色笔及板擦检测识别和充电一体化装置及相关检测识别方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种检测和充电一体化装置，用于自动检测多支电子笔和电子板擦其中之一是否被取用，并同时对多支电子笔和电子板擦进行充电，该装置包括主控制器，其还包括分别信号连接所述主控制器的：PWM定时器、模拟通道控制开关、笔电量检测与充电电路和A/D通道；

所述PWM定时器，用于根据所述主控制器的控制，向所述模拟通道控制开关发送脉冲信号；

所述模拟通道控制开关，用于根据所述主控制器的控制，定期扫描并检测接收到的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送到所述笔电量检测与充电电路；

所述笔电量检测与充电电路，用于接收所述脉冲信号，通过所述脉冲信号为所述笔和板擦充电，检测所述笔的状态和电量，并通过所述笔和所述板擦对应的A/D通道将检测到的电量结果和状态发送到所述主控制器，以便于所述主控制器根据所述电量结果和所述状态控制所述笔电量检测与充电电路利用所述脉冲信号对笔和板擦进行充电。

其中，优选的，所述A/D通道为5通道的A/D通道，所述模拟通道控制开关为5通道的模拟通道控制开关。

其中，优选的，所述笔电量检测与充电电路包括充电电路和电量检测电路，所述充电电路包括：电容C117，所述电容C117一端接入PWM定时器，所述电容C117另一端接入二极管D12的正极，所述二极管D12的负极接入电源Vcc5，且所述二极管D12的负极还接入三极管Q8的发射极，三极管Q8的基极通过电阻R102接入所述二极管D12的正极，所述三极管Q8的集电极接入二极管D11的正极，所述二极管D11的负极接入电阻R99的一端；

其中，所述电阻R99的另一端接入笔，并接地；

所述电量检测电路包括：电容C116的一端接入稳压二极管D13的正极，且所述稳压二极管D13的正极接地，所述稳压二极管D13的负极接入电容C116的另一端，稳压二极管D14的负极接入所述电源Vcc5，所述稳压二极管D14的正极接入电容C116的另一端，电容C116的另一端接入电阻R100的一端，

其中，所述电阻R100的另一端接入笔，并接地。

一种电子笔和电子板擦电量的检测方法，包括上述技术方案提供的检测及充电一体化装置，其特征在于，包括：

主控制器打开模拟通道控制开关，接通每个A/D通道；

所述主控制器从所述每一个A/D通道读取其对应每一个笔和板擦的电量；

所述主控制器判断所述笔和板擦电量是否为0；

如果所述电量为0，则所述主控制器记录所述笔所在A/D通道的通道序号，控制所述笔电量检测与充电电路为所述笔充电；如果所述电量不为0，则继续从所述每一个A/D通道读取所述笔和板擦的电量。

一种电子笔和电子板擦状态检测方法，包括上述技术方案提供的检测及充电一体化装置，其特征在于，包括：

所述主控制器读取每一个A/D通道的状态；

所述主控制器根据第N个A/D通道状态判断所述笔或者板擦是否被取走，如果被取走，则提示所述笔被取走；如果没有被取走，则显示所述第N通道的笔或板擦的电量。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：利用一路PWM功能的PWM定时器产生PWM输出，占空比可以方便调节，经三级管基极电容的耦合，来达到给4色笔和单板擦充电的目的；然后在主控制器（CPU）的控制下，把笔和板擦的电量经A/D转换后就可以得到相应的笔通道状态，在主控制器以查询的方式检测笔通道电量的大小，就可以实时检测到各色笔和板擦在各自通道上的取放状态以及电量饱和程度。运用了A/D通道转换进行笔的电量测量，把多通道的充电和笔的识别检测的结合在一起，实现二者一体化，结构简单、且软硬件实现相对简单、成本低，而且可靠。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供检测和充电一体化装置结构原理图；

图2是本发明实施例提供检测电路与充电电路的电路原理图（一个通道）；

图3是本发明实施例提供检测电路与充电电路的电路原理图（四个通道）；

图4是本发明实施例提供的四色笔电量的检测方法应用实施例的流程图；

图5是本发明实施例提供的四色笔状态检测方法应用实施例的流程图；

图6是本发明实施例提供的四色笔电量的检测方法流程图；

图7是本发明实施例提供的四色笔状态检测方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种四色笔及板擦的检测和充电一体化装置用于自动检测多支电子笔和电子板擦其中之一是否被取用（即判断是否某一个电子笔，或者电子板擦被取走），并同时对多支电子笔和电子板擦进行充电，如图1所示，该装置包括主控制器110，该装置其还包括分别信号连接所述主控制器110的：PWM定时器111、模拟通道控制开关112、笔电量检测与充电电路113和A/D通道114；所述PWM定时器111可以在主控制器110上利用软件实现，也可以是专门的芯片。

所述PWM定时器111，用于根据所述主控制器110的控制，向所述模拟通道控制开关112发送脉冲信号。

主控制器110启动后，向所述PWM定时器111发送控制信号，通过所述控制信号控制所述PWM定时器111向所述模拟通道控制开关112发送脉冲信号。

所述模拟通道控制开关112，用于根据所述主控制器110的控制，定期扫描并检测接收到的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送到所述笔电量检测与充电电路113。

所述主控制器110向所述模拟通道控制开关112发送控制以控制所述模拟通道控制开关112，所述模拟通道控制开关112定时扫描所述PWM定时器111，如果扫描到该PWM定时器111有脉冲信号发出，则接收该脉冲信号。

所述笔电量检测与充电电路113，用于通过模拟通道控制开关112接收所述脉冲信号，将检测到的电量结果和充电状态通过A/D通道114发送到所述主控制器110，以便于所述主控制器110根据所述电量结果和所述充电状态控制所述笔电量检测与充电电路113利用所述脉冲信号进行充电。

其中，在本实施例中，如图2所示，所述笔电量检测与充电电路包括充电电路和电量检测电路，所述充电电路包括：电容C117，所述电容C117一端接入PWM定时器，所述电容C117另一端接入二极管D12的正极，所述二极管D12的负极接入电源Vcc5，且所述二极管D12的负极还接入三极管Q8的发射极，三极管Q8的基极通过电阻R102接入所述二极管D12的正极，所述三极管Q8的集电极接入二极管D11的正极，所述二极管D11的负极接入电阻R99的一端；

其中，所述电阻R99的另一端接入笔，并接地；

所述电量检测电路包括：电容C116的一端接入稳压二极管D13的正极，且所述稳压二极管D13的正极接地，所述稳压二极管D13的负极接入电容C116的另一端，另一稳压二极管D14的负极接入所述电源Vcc5，所述另一个稳压二极管D14的正极接入电容C116的另一端，电容C116的另一端接入电阻R100的一端，

其中，所述电阻R100的另一端接入笔，并接地。

图2中的CHGPWM(充电PWM定时器111)端是来自主控制器（CPU）的PWM定时器的输出，可以方便的设置充电PWM定时器111的占空比，以达到控制充电频率的作用。

在具体的应用实施例中，如图1、图2和图3所示，模拟通道开关112为U24A芯片，是4通道的模拟通道开关112，用来控制笔电量检测与充电电路113的PWM输入，分别由主控制器110的I/O口控制。当I/O口输出1时，开启该模拟通道开关的一个通道的充电，I/O口输出0，关闭该模拟通道开关的一个通道的充电。CHGPWM1、CHGPWM2、CHGPWM3、CHGPWM4、CHGPWM5在三极管Q8、Q9、Q10、Q11、Q12的基极耦合电容C117、C119、C121、C123、C125的作用下，分别给笔PEN1、PEN2、PEN3、PEN4、BRUSH充电。AINPEN1、AINPEN2、AINPEN3、AINPEN4、BRUSHEN分别加到主控制器110的5个A/D通道114AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4的输入端，D13、D16、D19、D22、D24稳压二极管主要作用是保护A/D通道114不受损坏。A/D通道114采用10bit精度，当启动A/D通道114进行模数转换时，通过公式：

Vi=(Rval/1024)xVref可以得到通道i的电压值Vi

Rval----A/D通道读取的数字量

Vref----A/D参考电压，取值3.3

当某个模拟通道开关的通道的笔被拿走时，读取的Vi值就会是零，说明该通道的笔被拿走，反之该通道的笔没有被取走，从而可以检测到笔的取放状态。在实际的测量中，当笔被拿走后，读取的A/D通道114值并不一定就是零，在该装置工作时，主控制器110的I/O口往往有不大于3mA电流，即Rval的值会在0---3之间，所以在软件处理中要把该因素考虑进去，这样就可以非常准确的判断笔的取放状态。当启动PWM定时器111时，同时打开模拟通道开关112，就开始对每个通道充电，在CPU驱动软件的控制下，实时对A/D通道的5个通道进行查询，就可以实时获得每支笔的状态。在A/D转换中，往往A/D参考电压Vref有波动的因素，将导致获取的电量等级不准确。所以Vref电路要加由稳压二极管组成的稳压电路，以保证精度和可靠性。

本发明实施例还提供一种四色笔电量的检测方法，包括上述实施例提供的四色笔及板擦检测识别和充电一体化装置，如图6所示，该方法包括：

210、主控制器打开模拟通道控制开关，接通每个A/D通道；

220、所述主控制器从所述每一个A/D通道读取其对应每一个笔和板擦的电量；

230、所述主控制器判断所述笔和板擦电量是否为0；

如果所述电量为0，则所述主控制器记录所述笔所在A/D通道的通道序号，控制所述笔电量检测与充电电路为所述笔充电；如果所述电量不为0，则继续从所述每一个A/D通道读取所述笔和板擦的电量。

其如图4所示，该方法应用实施例包括步骤：

201、设置并启动PWM定时器；

202、打开模拟通道控制开关；

203、启动主控制器的定时器；

204、从所述A/D通道读取每个笔的电量；

205、判断所述笔电量是否为0；如果所述电量不为0，则继续步骤204从所述A/D通道读取笔的电量。

206、如果所述电量为0，则记录所述笔所在模拟通道控制开关的通道号，并通过所述笔电量检测与充电电路为所述笔充电。

本发明实施例还提供一种四色笔状态检测方法，包括上述实施例提供的四色笔及板擦检测识别和充电一体化装置，如图7所示，该方法包括步骤：

310、所述主控制器读取每一个A/D通道的状态；

320、所述主控制器根据第N个A/D通道状态判断所述笔或者板擦是否被取走，如果被取走，则提示所述笔被取走；如果没有被取走，则显示所述第N通道的笔或板擦的电量。

如图5所示，该方法的具体应用实施例为：

301、启动主控制器的PWM定时器；

302、读取模拟通道控制开关的所有通道的状态；

303、判断第N个通道标志状态是否为1；

304、如果是为1，则表示第N号笔被取走，并显示所述状态；

305、如果不为1，则显示所述第N通道的笔的电量。

上述所有实施例提供的装置和方法，具有以下技术效果：

（1）、改变了单笔无色的模式，使书写的笔同样可以有多种颜色之分，并自动检测和识别笔的笔颜色；

（2）、使多支笔的自动检测、颜色识别和自动充电一体化，方便用户使用；

（3）、硬件电路结构简单，可以使用CPU自带的AD资源、定时器资源，不需要专门的AD芯片，硬件成本低；

（4）、每支笔电量可以自动检测并自动实时充电，可以自动改变PWM占空比，充电既安全，使用又方便；

（5）、各色笔通道检测精度高、可靠、无差误。

（6）、可以方便的增减笔通道数量，即扩充性好。

（7）、软件控制方式灵活，可以由底层驱动控制，也可以由应用层软件接口直接控制。

（8）、上述实施例提供的装置和方法实用价值高，该可以直接扩充到其它产品上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种检测及充电一体化装置，用于自动检测多支电子笔和电子板擦其中之一是否被取用，并同时对多支电子笔和电子板擦进行充电，该装置包括主控制器，其特征在于，还包括分别信号连接所述主控制器的：PWM定时器、模拟通道控制开关、笔电量检测与充电电路和A/D通道；

所述PWM定时器，用于根据所述主控制器的控制，向所述模拟通道控制开关发送脉冲信号；

所述模拟通道控制开关，用于根据所述主控制器的控制，定期扫描并检测接收到的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送到所述笔电量检测与充电电路；

所述笔电量检测与充电电路，用于接收所述脉冲信号，通过所述脉冲信号为所述笔和板擦充电，检测所述笔的状态和电量，并通过所述笔和所述板擦对应的A/D通道将检测到的电量结果和状态发送到所述主控制器，以便于所述主控制器根据所述电量结果和所述状态控制所述笔电量检测与充电电路利用所述脉冲信号对笔和板擦进行充电。

2.如权利要求1所述检测及充电一体化装置，其特征在于，包括：所述A/D通道为5通道的A/D通道，所述模拟通道控制开关为5通道的模拟通道控制开关。

3.如权利要求1所述检测及充电一体化装置，其特征在于，所述笔电量检测与充电电路包括充电电路和电量检测电路，所述充电电路包括：电容C117，所述电容C117一端接入PWM定时器，所述电容C117另一端接入二极管D12的正极，所述二极管D12的负极接入电源Vcc5，且所述二极管D12的负极还接入三极管Q8的发射极，三极管Q8的基极通过电阻R102接入所述二极管D12的正极，所述三极管Q8的集电极接入二极管D11的正极，所述二极管D11的负极接入电阻R99的一端；

其中，所述电阻R99的另一端接入笔，并接地；

所述电量检测电路包括：电容C116的一端接入稳压二极管D13的正极，且所述稳压二极管D13的正极接地，所述稳压二极管D13的负极接入电容C116的另一端，稳压二极管D14的负极接入所述电源Vcc5，所述稳压二极管D14的正极接入电容C116的另一端，电容C116的另一端接入电阻R100的一端，

其中，所述电阻R100的另一端接入笔，并接地。

4.一种电子笔和电子板擦电量的检测方法，包括权利要求1所述检测及充电一体化装置，其特征在于，包括：

主控制器打开模拟通道控制开关，接通每个A/D通道；

所述主控制器从所述每一个A/D通道读取其对应每一个笔和板擦的电量；

所述主控制器判断所述笔和板擦电量是否为0；

如果所述电量为0，则所述主控制器记录所述笔所在A/D通道的通道序号，控制所述笔电量检测与充电电路为所述笔充电；如果所述电量不为0，则继续从所述每一个A/D通道读取所述笔和板擦的电量。

5.一种电子笔和电子板擦状态检测方法，包括权利要求1所述检测及充电一体化装置，其特征在于，包括：

所述主控制器读取每一个A/D通道的状态；

所述主控制器根据第N个A/D通道状态判断所述笔或者板擦是否被取走，如果被取走，则提示所述笔被取走；如果没有被取走，则显示所述第N通道的笔或板擦的电量。

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