CN102184041B - 一种电磁笔、电磁白板系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁笔、电磁白板系统及其控制方法，属于电磁手写技术领域。本发明所述的电磁笔包括处理器、谐振电路和整流电路，进一步包括内置电源和电子开关。电磁白板的发送线圈分时发送所述不同谐振频率的电磁波；所述电磁笔的谐振电路感应所述发送线圈发送的与所述谐振电路的谐振频率相同的电磁波，并通过整流电路整流为直流信号；在所述谐振电路感应到所述电磁波时，电磁笔的处理器通过所述电磁波获取能量并进入工作状态；否则，所述处理器通过电磁笔内部的内置电源获取能量，并进入到省电模式。本发明所述的电磁笔上电速度较快，能够避免在发送不同频率电磁波的过程中电磁笔掉电以及笔迹停顿的现象。

Description

一种电磁笔、电磁白板系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电磁手写技术领域，特别是指一种电磁笔、电磁白板系统及其控制方法。

背景技术

在现有技术中，多笔电磁白板系统通常包括电磁白板和用于在电磁白板上书写或绘画的多个电磁笔。多个电磁笔的谐振频率互不相同，电磁白板分时发送频率为互不相同的谐振频率的电磁波。电磁笔通过其内设置的LC谐振电路感应电磁白板发射的频率为谐振电路谐振频率的电磁波。当电磁笔感应不到相应频率的电磁波时，电磁笔内部电路停止工作。当电磁笔感应到相应频率的电磁波时，利用感应到的电磁波能量，电磁笔内部电路上电工作。

例如，电磁白板发射频率为f1的电磁波时，只有谐振频率为f1的电磁笔能接受到能量，并上电工作；而谐振频率为f2,f3…fk的电磁笔会因接收不到能量而停止工作；在电磁白板的发射频率切换到f2时，谐振频率为f2的电磁笔内电路将重新上电开始工作，以此类推。

但是，上述方案中，电磁笔内部电路的上电时间较长，特别是在电磁笔功耗较大的情况下，其内部电路的上电时间甚至会达到数百毫秒；而对于多笔电磁白板系统，当用户需要频繁的切换电磁笔进行手写输入时，电磁笔需要根据电磁白板发射的电磁波的频率来进行频繁的上电或掉电的切换，而电磁笔的这种过长的上电过程很容易引起掉电，以至于引起笔迹输入的停顿现象，从而影响用户的使用，这显然是不可容忍的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁笔、电磁白板系统及其控制方法。

本发明所提供的电磁笔，包括：处理器、谐振电路、整流电路，整流电路将谐振电路感应到的信号整流为直流信号，还包括：

内置电源，其在所述谐振电路未感应到与自身谐振频率相同的电磁波时，为所述处理器提供能量；以及，

电子开关，其在谐振电路感应到所述电磁波时，将所述处理器与所述内置电源连通切换为与整流电路连通，使处理器通过所述感应到的电磁波信号获取能量；在谐振电路未感应到所述电磁波时，将处理器与所述整流电路连通切换为与所述内置电源连通，使处理器通过所述内置电源获取能量。

上述方案中，所述将处理器与所述整流电路连通切换为与所述内置电源连通后，所述处理器工作在省电模式下；将所述处理器与所述内置电源连通切换为与整流电路连通后，所述处理器从省电模式下唤醒并进入工作状态。

本发明还提供了一种电磁白板系统及其控制方法，所述电磁白板系统包括具有发送线圈和接收线圈的电磁白板和上述电磁笔，所述控制方法包括：

电磁波分时发送步骤，所述电磁白板的发送线圈分时发送所述各谐振频率的电磁波；以及，

感应步骤，通过所述谐振电路感应发送线圈发送的与所述谐振电路的谐振频率相同的电磁波；

整流步骤，通过整流电路将谐振电路感应到的电磁波信号整流为直流信号；

电磁波供电步骤，在谐振电路感应到与自身谐振频率相同的电磁波时，将所述处理器与所述内置电源连通切换为与整流电路连通，处理器通过所述感应到的电磁信号获取能量；

内置电源供电步骤，在谐振电路未感应到所述电磁波时，处理器与所述整流电路连通切换为与所述内置电源连通，处理器通过所述内置电源获取能量。

本发明所提供的电磁笔、电磁白板系统及其控制方法，通过电子开关和内置电源，使电磁笔的谐振电路在不发生谐振时，由内置电源供电，并进入省电模式，而不是处于停止工作的状态，从而当电磁笔的谐振电路发生谐振时，由感应到的第一电磁波供给能量，可快速从省电模式中唤醒并进入工作状态，因此，电磁笔上电速度较快，尤其对于多支电磁笔的电磁白板系统，能够避免在发射不同频率的电磁波的过程中电磁笔掉电以及笔迹停顿的现象，特别适用于多个电磁笔需要根据电磁波的频率进行频繁切换的应用场合。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施方式的电磁笔的内部组成结构示意图。

图2是本发明的电磁笔的一个实施例的电路原理图。

图3是本发明的电磁笔的另一个实施例的电路原理图。

图4是本发明的一个具体实施方式的电磁白板系统的结构示意图。

图5是本发明的一个具体实施方式的电磁白板系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明的一个具体实施方式的电磁笔的内部组成结构示意图。

本实施方式的电磁笔包括谐振电路1、整流电路6、电子开关4、处理器5、以及内置电源8。谐振电路1感应频率为其谐振频率的第一电磁波。整流电路6将谐振电路1感应到的信号整流为直流信号。电子开关4在谐振电路1感应到与自身谐振频率相同的电磁波时，将整流电路6与处理器5接通并将内置电源8与处理器5断开；以及，在谐振电路1感应不到所述电磁波时，将整流电路6与处理器5断开并将内置电源8与处理器5接通。

本发明通过利用电子开关4和内置电源8，使电磁笔在不发生谐振时由内置电源8供电，并进入到省电模式，而不是处于停止工作的状态；当电磁笔发生谐振并由感应到的所述电磁波供给能量时，电磁笔从省电模式下唤醒并快速进入工作状态，而不需要从停止工作的状态开始上电，因此，加快了电磁笔的上电速度，能够防止电磁笔掉电和笔迹停顿的现象。

图2是本发明的电磁笔的一个实施例的电路原理图。

如图2所示，电子开关4由多个金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q3和电阻R1~R3构成。在本实施例中，金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q3优选为P型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET-P）。但在本发明中，本领域技术人员可以将金属氧化物半导体场效应晶体管Q1~Q3设计为N型和/或P型金属氧化物半导体场效应晶体管，将开关电路的结构作相应改变，使电子开关4能够实现上述功能即可。

内置电源8（BT1Battery）优选为纽扣电池。在图2中，示出了两个内置电源8，但这仅仅是为了表示电路连接关系的方便，实际的内置电源8至少为一个即可。

处理器5优选为低功耗甚至是微功耗处理器。在图2所示的实施例中，处理器5采用通用处理器MSP430f1101。

Vi表示整流电路6的输出电压。当Vi为低电平时，Q1的栅极通过电阻R1接地，处理器5由内置电源8供电，设置处理器5工作模式为省电模式，并将RST/NMI引脚设为NMI（非屏蔽中断）功能且上升沿有效，这样当内置电源8供电时电磁笔处于省电模式，功耗低，确保内置电源8可以工作较长时间。当Vi变为高电平时，处理器5的RST/NMI引脚上升沿中断唤醒，P2.5脚输出低电平，Q2、Q3导通，Q1截止，处理器5由电磁笔通过谐振电路感应到的电磁波供电，并处理及响应电磁笔相应的命令信号，且将RST/NMI设为NMI功能下降沿有效；这样，当电磁笔离开电磁白板时，由于笔感应不到电磁波，Vi输出低电平，RST/NMI下降沿中断，处理器5切换到省电模式，P2.5输出高电平或置为输入状态，Q2、Q3栅极为高电平，故截止，Q1导通，处理器5再次由内置电源8供电。如此循环，即完成了电磁笔离开电磁白板时由内置电源供电，电磁笔靠近电磁白板时由感应信号供电的切换过程。

图3是本发明的电磁笔的另一个实施例的电路原理图。

如图3所示，与图2所示的实施例不同的是，电子开关4由二极管形成。优选地，电子开关4包括多个肖特基二极管和/或PN结二极管。在本实施例中，电子开关4具体由两个肖特基二极管D1、D2形成。

Vi表示整流电路6的输出电压。当Vi大于内置电源8的电压时，处理器5的电源VCC自动切换为感应信号供电。优选地，内置电源8的电压在1.8V到2.5V之间选择。

本实施例与上一实施例相比，只能在感应信号电压Vi大于内置电源8的电压时，才能将VCC的供电电源从内置电源8切换为外部电磁波能量供电，这是本实施例的不如意之处。但是，本实施例的开关电路4结构简单，但从其本身的简单易实现来考虑，本实施例也不失为一种良好的解决方案。

图4是本发明的一个具体实施方式的电磁白板系统的结构示意图。

如图4所示，本实施方式的电磁白板系统包括电磁白板20和谐振频率互不相同的电磁笔101和电磁笔102。电磁白板20包括分时发送频率为互不相同的谐振频率的发送线圈和接收线圈。电磁笔101和电磁笔102优选采用上述实施例中的电磁笔。

如果电磁笔101和电磁笔102在电磁白板20上同时工作，在一次测量周期内电磁白板20通过发射线圈以多个频率f1，f2分时发射电磁波，电磁笔101和电磁笔102的谐振电路的谐振频率分别为f1，f2，其对应的ID号分别定义为P1，P2。这样电磁白板20在发射f1频率的电磁波后，只有谐振频率为f1的电磁笔101能感应到发射的电磁波信号并上电工作，谐振频率为f2的电磁笔102因无法感应到上述电磁波信号而处于省电模式状态，从而能测量出ID号为P1的电磁笔10在电磁白板上的位置。电磁白板20在发射频率为f2的电磁波后，只有谐振频率为f2的电磁笔102能感应到发射的电磁波信号并唤醒进入工作状态，谐振频率为f1的电磁笔因无法感应到上述电磁波信号而处于省电模式状态，从而能测量出ID号为P2的电磁笔在电磁白板上的位置。如此类推，利用上述方案可以在一个测量周期内测量出k支电磁笔在电磁白板20上的位置，电磁白板20上的主控制器将这k支电磁笔的位置坐标连同它对应的ID号通过USB接口或者无线传输方式传送给计算机，并通过计算机运算处理后，在显示器上显示相应的输入笔迹，从而实现多笔操作功能。

因为上述实施例中的电磁笔采用了电子开关4和内置电源8，使电磁笔的处理器5在不发生谐振时由内置电源8供电并进入省电模式，而不是处于停止工作的状态，从而当电磁白板发送与电磁笔谐振频率相一致的电磁波时，所述电磁笔不需要从停止工作的状态开始重新上电，因此，电磁笔的上电速度较快，防止在频率切换过程中电磁笔掉电，保证了笔迹输入的连续性。

图5是上述具体实施方式的电磁白板系统的控制方法的流程图。

如图5所示，本实施方式的电磁白板系统的控制方法包括电磁波分时发送步骤S1，感应步骤S2，整流步骤S3，电磁波供电步骤S4和内置电源供电步骤S5。在电磁波分时发送步骤S1中，发送线圈分时发送不同谐振频率的电磁波。

电磁笔执行感应步骤S2、整流步骤S3、电磁波供电步骤S4和内置电源供电步骤S5。在感应步骤S2，电磁笔中的谐振电路1感应频率为其固有谐振频率的电磁波。当在感应步骤S2中谐振电路感应到所述电磁波时，在整流步骤S3中，通过电磁笔中的整流电路6将谐振电路1感应到的所述电磁波信号整流为直流信号。当在感应步骤S2中谐振电路1感应到所述电磁波时，在电磁波供电步骤S4中，将电磁笔中的整流电路6与处理器5接通并将内置电源8与处理器5断开，电磁笔由电磁白板发射的所述电磁波提供能量并进入工作状态。当在感应步骤S2中谐振电路1未感应到所述电磁波时，在内置电源供电步骤S5中，将整流电路6与处理器5断开并将内置电源8与处理器5接通，电磁笔内部的处理器进入省电模式，并由内置电源8为处理器5供电。

本发明通过采用电子开关4和内置电源8，实现了现有技术中没有的内置电源供电步骤，使电磁笔远离电磁白板而无法产生谐振时，由内置电源8供电，并进入省电模式，而不是处于停止工作的状态，当电磁笔再次靠近电磁白板并产生谐振时，由感应到的第一电磁波提供能量，能够快速的从省电模式中唤醒，并进入到工作状态，因此，上电速度较快，尤其对于具有多支电磁笔的电磁白板系统，可以有效避免在发射频率切换过程中电磁笔掉电以及笔迹停顿的现象。

Claims (7)

1.一种电磁笔，包括：处理器、谐振电路和整流电路，其特征在于，整流电路将谐振电路感应到的信号整流为直流信号，所述电磁笔还包括：

内置电源，其在所述谐振电路未感应到与自身谐振频率相同的电磁波时，为所述处理器提供能量；以及，

电子开关，其在所述谐振电路未感应到所述电磁波时，将处理器与所述整流电路连通切换为与所述内置电源连通，使处理器通过所述内置电源获取能量，进入省电模式；在所述谐振电路感应到所述电磁波时，将所述处理器与所述内置电源连通切换为与整流电路连通，使处理器通过所述感应到的电磁波信号获取能量，从省电模式下被唤醒进入工作模式。

2.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，

所述电子开关由多个金属氧化物半导体场效应晶体管和电阻构成。

3.根据权利要求2所述的电磁笔，其特征在于，

所述金属氧化物半导体场效应晶体管包括P型和/或N型金属氧化物半导体场效应晶体管。

4.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，

所述电子开关包括多个肖特基二极管和/或PN结二极管。

5.一种电磁白板系统，包括具有发送线圈和接收线圈的电磁白板，其特征在于，还包括权利要求1至4任一项所述的电磁笔。

6.一种电磁白板系统的控制方法，所述电磁白板系统包括权利要求5所述的电磁白板和电磁笔，所述控制方法包括：

电磁波分时发送步骤，所述电磁白板的发送线圈分时发送各谐振频率的电磁波；以及，

内置电源供电步骤，在所述谐振电路未感应到所述电磁波时，将所述处理器与所述整流电路连通切换为与所述内置电源连通，处理器通过所述内置电源获取能量，处于省电模式；

电磁波供电步骤，在所述电磁笔的谐振电路感应到与自身谐振频率相同的电磁波时，将所述处理器与所述内置电源连通切换为与整流电路连通，处理器通过所述感应到的电磁波信号获取能量，从省电模式下被唤醒进入工作模式。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：感应步骤，通过所述谐振电路感应发送线圈发送的与所述谐振电路的谐振频率相同的电磁波；以及，

整流步骤，通过整流电路将谐振电路感应到的电磁波信号整流为直流信号。

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