CN204189328U - 一种水写电路板装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种水写电路板装置，包括数据采集毛笔，书写电路板，单片机，单片机与电脑连接，其特征在于：所述的数据采集毛笔，是一内部贯穿有导线且导线深入到笔毛中的毛笔；所述的书写电路板由一块绝缘材料平板和控制电路组成，平板正面与反面设有阵列状均布的通孔，通孔中植入导电针，导电针在平板正面露出端组成书写区域，导电针在平板反面露出端与控制电路连接；所述书写电路板的控制电路和所述的数据采集毛笔的采集线均与单片机控制电路连接。本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：将采集到的这些数据通过单片机串口上传到电脑进行灰度图像处理，即可实时模拟显示用毛笔沾水在电路板上的书写效果，并可储存成图像。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种可扫描出用水书写的字的水写电路板。
背景技术
以往，练习毛笔书法时，都需要笔墨纸砚，长期使用浪费纸张等资源，耗费很大。现在市面上也有大量可重复使用的遇水显色的水写纸和水写布，但这类水写纸和水写布决定了其书写的字，书写后不能保存。
发明内容
本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种用毛笔沾水在电路板上写字，并可将写出的字用电脑实时模拟显示出来和储存成图像的装置。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种水写电路板，包括数据采集毛笔，书写电路板，单片机控制电路，所述的数据采集毛笔，是一内部贯穿有导线且导线深入到笔毛中的毛笔；所述的书写电路板由一块绝缘材料平板和控制电路组成，平板正面与反面设有阵列状均布的通孔，通孔中植入导电针，导电针在平板正面露出端组成书写区域，导电针在平板反面露出端与控制电路的集电极隔直电容的另一端连接；所述书写电路板的控制电路和所述的数据采集毛笔的采集线均与单片机控制电路连接。
所述控制电路包括阵列排列的三极管，三极管基极做行连接，发射极做列连接，每个三极管集电极各自与一个电阻的一端和一个隔直电容的一端，三端共接，电阻的另一端外接5V电源为三极管提供静态工作点，与隔直电容的另一端连接的导电针在平板反面组成电容阵点。
用毛笔沾水在电路板上书写时，单片机扫描采集电路按先列后行顺序逐个选通（扫描）电路板上的电容阵点，并提供3.5MHZ高频信号，同时通过毛笔的采集线读取阵点的3.5MHZ高频信号的电压AD转换值；若转换的电压值小于某值（去除干扰信号），说明该阵点上没有水使电路与毛笔的采集线联通。若转换的电压值大于某值，则说明该阵点上有水使电路与毛笔的采集线联通；为提高水的导电性，可在水中适量加点儿食用盐。
水写电路板模拟显示和储存图像的方法包括的步骤：
1、用C语言编写单片机采集控制程序。单片机按先列后行顺序将通过毛笔的采集线逐个采集到的小于某值的电压值设置为0X00，大于某值的电压值作为8位灰度图像值，然后将这些处理过的数据储存到指定数组，再通过串口将这些采集到的数据上传到电脑。
2、用VC6.0语言编写电脑灰度图像模拟显示和储存程序，设置图像显示窗口。电脑将单片机传来的数据进行变换，整理成灰度图像显示和储存所要求的数据格式。
3、将每个处理后的8位灰度图像值以点的形式在指定窗口显示出来，模拟的就是用毛笔沾水在电路板上书写的效果。也可将在窗口显示的图像以BMP格式储存在电脑中。
本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：将采集到的这些数据通过单片机串口上传到电脑进行灰度图像处理，即可实时模拟显示用毛笔沾水在电路板上的书写效果，并可储存成图像。
附图说明
图1是水写电路板结构组成框图；
图2是单片机组成图；
图3是控制电路原理图；
图4是完成书写运行流程图。
其中：图2中CH340T：电脑USB口转串口IC，SW：单片机复位开关。
图3中U1：3.5MHZ有源晶振NTSC，U2：八位串入并出移位寄存器74HC164，U3、U4：十六路模拟开关CD4067，U5、U6、U7、U8：四个级联八位串入并出移位寄存器，U9：高速并行8位模数转换器TLC0820，T1：选频中周（3.5MHZ），VD1、VD2：两个高频整流二极管1N60，T2：抑制波纹共扼电感（30mh）。
图4中x：书写电路板电容阵点行的取值范围；y：书写电路板电容阵点列的取值。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本实用新型提供的一种水写电路板包括数据采集毛笔，书写电路板，单片机控制电路，所述的数据采集毛笔，是一内部贯穿有导线且导线深入到笔毛中的毛笔；所述的书写电路板由一块绝缘材料平板和控制电路组成，平板正面与反面设有阵列状均布的通孔，通孔中植入导电针，导电针在平板正面露出端组成书写区域，导电针在平板反面露出端与控制电路的集电极隔直电容的另一端连接；所述书写电路板的控制电路和所述的数据采集毛笔的采集线均与单片机控制电路连接。
所述控制电路包括阵列排列的三极管，三极管基极做行连接，发射极做列连接，每个三极管集电极各自与一个电阻的一端和一个隔直电容的一端，三端共接，电阻的另一端外接5V电源为三极管提供静态工作点，与隔直电容的另一端连接的导电针在平板反面组成电容阵点。
参照附图，具体应用详细描述如下：
1、用一根导线深入到毛笔的笔毛中，制作成带数据采集线的毛笔，将从书写电路板上采集到的电压信号传输给单片机控制电路。
2、组成书写电路板的平板可用单面喷锡万能板，将喷锡面做平板反面。按5mm间距在通孔中植入镀金排针焊接制作电容阵点D[x][y]。排针在平板正面露出端要平整，能与毛笔良好接触。不用的通孔，可用焊锡封死。为提高平板的亲水性，可用细砂纸将平板正面打毛。
3、选用三极管S8050，按32行*32列排列，共1024个。三极管基极做行连接形成X轴（B0~B31）选通，发射极做列连接形成Y轴（E0~E31）选通。
4、每个三极管集电极各自与一个电阻R0（47欧）的一端和一个隔直电容C0（0.01u）的一端，三端共接。1024个R0的另一端外接5V电源为三极管提供静态工作点。1024个隔直电容C0的另一端按行32个、列32个，与平板反面排针露出端进行焊接，共组成1024个电容阵点。
5、使用STC 89C52RC单片机进行选通（扫描）和数据采集双向控制，12MHZ晶振，电脑USB口供电，USB口和外接电源共地，外接电源与地接470 u滤波电容，STC通过CH340T完成与电脑通讯，由电脑发送开始采集信号，单片机控制电路按先列后行顺序选通（扫描）电路板上的电容阵点，电脑把从单片机传来的采集数据处理后，进行实时模拟显示和图像储存。
6、有源晶振NTSC（3.5MHZ）输出端先接可变电阻R1一端进行调压，使三极管工作在线性段。R1另一端HF共接32个隔直电容C1~C32（0.01u）的HF，32个隔直电容的另一端接32个X轴（B0~B31），提供3.5MHZ高频信号。有源晶振外接3V电源。
7、单片机的P2^0、P2^1接四个级联八位串入并出移位寄存器74HC164（U1、U2、U3、U4）的时钟端和数据端。时钟端和数据端与地各接一个330PF高频滤波电容C33和C34。四个74HC164D输出端共控制32个Y轴（E0~E31）选通。74HC164外接5V电源。
8、单片机的P2^6、P2^7接一个八位串入并出移位寄存器74HC164（U5）的时钟端和数据端，时钟端和数据端与地各接一个330PF高频滤波电容C35和C36。74HC164输出端作为两个CD4067控制端C的片选。74HC164外接5V电源。
9、单片机的P2^2~P2^5接十六路模拟开关CD4067（16-1）的通道选择A0~A3端，两个CD4067的A0~A3端共用。两个CD4067的输出端共控制32个X轴（B0~B31）静态工作点的选通。两个CD4067的输入端共接基极电阻R2（20K）一端。R2另一端外接5V电源为三极管提供静态工作点。CD4067外接5V电源。
10、隔直电容C38（0.01u）一端接毛笔的采集线，另一端接一信号放大三极管S8050的基极。基极电阻R3（20K）和集电极电阻R4（47欧）为三极管提供静态工作点。三极管集电极输出信号接由中周T1初级和可变电容C39（50p）以及滤波电容C40（4700p）组成的选频滤波回路。T1次级输出的3.5MHZ高频信号通过一由两个高频整流二极管（1N60）VD1、VD2和两个电容（0.01u）C40、C41组成的倍压整流电路进行整流。整流电路的输出和地接一共扼电感T2（30mh）的初级，用以抑制波纹。共扼电感的次级输出并接下拉电阻R5（10K）防止采集乱码。
11、单片机的P3^4接高速并行8位模数转换器TLC0820的WR，TLC0820的MODE、REF+外接5V电源，CS、REF-、RD、INT接地GND，NC、OFLW悬空。ANLG IN接共扼电感次级输出。单片机的P0口读入转换器的AD（D0~D7）值。TLC0820外接5V电源。
Claims (3)
1.一种水写电路板装置，包括数据采集毛笔，书写电路板，单片机，单片机与电脑连接，其特征在于：所述的数据采集毛笔，是一内部贯穿有导线且导线深入到笔毛中的毛笔；所述的书写电路板由一块绝缘材料平板和控制电路组成，平板正面与反面设有阵列状均布的通孔，通孔中植入导电针，导电针在平板正面露出端组成书写区域，导电针在平板反面露出端与控制电路连接；所述书写电路板的控制电路和所述的数据采集毛笔的采集线均与单片机控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种水写电路板装置，其特征在于：所述书写电路板的控制电路包括阵列排列的三极管，三极管基极做行连接，发射极做列连接。
3.根据权利要求2所述的一种水写电路板装置，其特征在于：所述每个三极管集电极各自与一个电阻的一端和一个隔直电容的一端，三端共接，隔直电容的另一端与所述导电针连接，电阻的另一端外接5V电源为三极管提供静态工作点，与导电针在平板反面组成电容阵点。
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| CN105303925A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 南京信息工程大学 | 基于加湿器的水洇墨控制系统及其方法 |
| CN105468565A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-06 | 南京信息工程大学 | 水洇墨控制系统及其方法 |
| CN107591068A (zh) * | 2016-07-06 | 2018-01-16 | 上海数好数字信息科技有限公司 | 用于教学实验的电路搭建模块 |
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