專利名稱：檢測和充電一體化裝置及電量和狀態(tài)的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及電子白板產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種四色筆及板擦的檢測 和充電一體化裝置和電量和狀態(tài)的檢測方法。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有技術(shù)提供的電子白板書寫方式只有單筆無色電磁筆，沒有自動識別多支 筆多種顏色的功能，當(dāng)在電子白板書寫過程中，用戶需要用不同顏色的筆書寫時，目前的電 子白板書寫方式不能達(dá)到要求。而且不能做到對筆進(jìn)行實(shí)時電量檢測、實(shí)時充電的功能?，F(xiàn) 有技術(shù)提供的電子白板沒有要求把筆書寫的軌跡進(jìn)行本地保存，即單機(jī)使用，當(dāng)用戶需要 本地保存多支筆的書寫數(shù)據(jù)時，必然就需要把筆的顏色記錄下來并保存，以便在回放時再 現(xiàn)情景?，F(xiàn)有技術(shù)提供的的書寫筆當(dāng)沒有電時，需要在獨(dú)立的充電設(shè)備上給電池充電后才 能使用，沒有一體化，不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)成本高、不是充電和檢測 識別一體化的缺陷，提供一種四色筆及板擦檢測識別和充電一體化裝置及相關(guān)檢測識別方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種檢測和充電一體化裝置，用于自動檢測多支電子筆和電子板擦其中之一是否 被取用，并同時對多支電子筆和電子板擦進(jìn)行充電，該裝置包括主控制器，其還包括分別信 號連接所述主控制器的PWM定時器、模擬通道控制開關(guān)、筆電量檢測與充電電路和A/D通 道；所述PWM定時器，用于根據(jù)所述主控制器的控制，向所述模擬通道控制開關(guān)發(fā)送 脈沖信號；所述模擬通道控制開關(guān)，用于根據(jù)所述主控制器的控制，定期掃描并檢測所述接 收到的脈沖信號，并將所述脈沖信號發(fā)送到所述筆電量檢測與充電電路；所述筆電量檢測與充電電路，用于接收所述脈沖信號，通過所述脈沖信號為所述 筆和板擦充電，檢測所述筆的狀態(tài)和電量，并通過所述筆和所述板擦對應(yīng)的A/D通道將檢 測到得電量結(jié)果和狀態(tài)發(fā)送到所述主控制器，以便于所述主控制器根據(jù)所述電量結(jié)果和所 述狀態(tài)控制所述筆電量檢測與充電電路利用所述脈沖信號對筆和板擦進(jìn)行充電。其中，優(yōu)選的，所述A/D通道為5通道的A/D通道，所述模擬通道控制開關(guān)為5通 道的模擬通道控制開關(guān)。其中，優(yōu)選的，所述筆電量檢測與充電電路包括充電電路和電量檢測電路，所述充 電電路包括電容C117，所述電容C117 —端接入PWM定時器，所述電容電容C117另一端接 入二極管D12的正極，所述二極管D12的負(fù)極接入電源Vcc5，且所述二極管D12的負(fù)極還接 入三極管Q8的發(fā)射極，三極管Q8的基極通過電阻R102接入所述二極管D12的正極，所述三極管Q8的集電極接入二極管Dll的正極，所述二極管Dll的負(fù)極接入電阻R99的一端；其中，所述電阻R99的另一端接入筆，并接地；所述電量檢測電路包括電容C116的一端接入穩(wěn)壓二極管D13的正極，且所述穩(wěn) 壓二極管D13的正極接地，所述穩(wěn)壓二極管D13的負(fù)極接入電容C116的另一端，穩(wěn)壓二極 管 D14的負(fù)極接入所述電源Vcc5，所述穩(wěn)壓二極管D14的正極接入電容C116的另一端，電 容Cl 16的另一端接入電阻RlOO的一端，其中，所述電阻RlOO的另一端接入筆，并接地。一種電子筆和電子板擦電量的檢測方法，包括上述技術(shù)方案提供的檢測及充電一 體化裝置，其特征在于，包括主控制器打開模擬通道控制開關(guān)，接通每個A/D通道；所述主控制器從所述每一個A/D通道讀取其對應(yīng)每一個筆和板擦的電量；所述主控制器判斷所述筆和板擦電量是否為0 ；如果所述電量是否為0，則所述主控制器記錄所述筆所在A/D通道的通道序號，控 制所述筆電量檢測與充電電路為所述筆充電；如果所述電量不為0，則繼續(xù)從所述每一個 A/D通道讀取所述筆和板擦的電量。一種電子筆和電子板擦狀態(tài)檢測方法，包括上述技術(shù)方案提供的檢測及充電一體 化裝置，其特征在于，包括所述主控制器讀取每一個A/D通道的狀態(tài)；所述主控制器根據(jù)第N個A/D通道狀態(tài)判斷所述筆或者板擦是否被取走，如果被 取走，則提示所述筆被取走；如果沒有被取走，則顯示所述第N通道的筆或板擦的電量。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果利用一路PWM功能的PWM定時器產(chǎn)生 PWM輸出，占空比可以方便調(diào)節(jié)，經(jīng)三級管基極電容的耦合，來達(dá)到給4色筆和單板擦充電 的目的；然后在主控制器(CPU)的控制下，把筆和板擦的電量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后就可以得到相應(yīng) 的筆通道狀態(tài)，在主控制器以查詢的方式檢測筆通道電量的大小，就可以實(shí)時檢測到各色 筆和板擦在各自通道上的取放狀態(tài)以及電量飽和程度。運(yùn)用了 A/D通道轉(zhuǎn)換進(jìn)行筆的電量 測量，把多通道的充電和筆的識別檢測的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)二者一體化，結(jié)構(gòu)簡單、且軟硬 件實(shí)現(xiàn)相對簡單、成本低，而且可靠。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供檢測和充電一體化裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供檢測電路與充電電路的電路原理圖(一個通道)；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供檢測電路與充電電路的電路原理圖(四個通道)；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的四色筆電量的檢測方法應(yīng)用實(shí)施例的流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的四色筆狀態(tài)檢測方法應(yīng)用實(shí)施例的流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的四色筆電量的檢測方法流程圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的四色筆狀態(tài)檢測方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種四色筆及板擦的檢測和充電一體化裝置用于自動檢測 多支電子筆和電子板擦其中之一是否被取用(即判斷是否某一個電子筆，或者電子板擦被 取走)，并同時對多支電子筆和電子板擦進(jìn)行充電，如圖1所示，該裝置包括主控制器110， 該裝置其還包括分別信號連接所述主控制器110的PWM定時器111、模擬通道控制開關(guān) 112、筆電量檢測與充電電路113和A/D通道114 ；所述PWM定時器111可以在主控制器110 上利用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以是專門的芯片。所述PWM定時器111，用于根據(jù)所述主控制器110的控制，向所述模擬通道控制開 關(guān)112發(fā)送脈沖信號。

主控制器110啟動后，向所述PWM定時器111發(fā)送控制信號，通過所述控制信號控 制所述PWM定時器111向所述模擬通道控制開關(guān)112發(fā)送脈沖信號。所述模擬通道控制開關(guān)112，用于根據(jù)所述主控制器110的控制，定期掃描并檢測 所述接收到的脈沖信號，并將所述脈沖信號發(fā)送到所述筆電量檢測與充電電路113。所述主控制器110向所述模擬通道控制開關(guān)112發(fā)送控制以控制所述模擬通道控 制開關(guān)112，所述模擬通道控制開關(guān)112定時掃描所述PWM定時器111，如果掃描到該P(yáng)WM 定時器111有脈沖信號發(fā)出，則接收該脈沖信號。所述筆電量檢測與充電電路113，用于通過模擬通道控制開關(guān)112接收所述脈沖 信號，將檢測到得電量結(jié)果和充電狀態(tài)通過A/D通道114發(fā)送到所述主控制器110，以便于 所述主控制器110根據(jù)所述電量結(jié)果和所述充電狀態(tài)控制所述筆電量檢測與充電電路113 利用所述脈沖信號進(jìn)行充電。其中，在本實(shí)施例中，如圖2所示，所述筆電量檢測與充電電路包括充電電路和電 量檢測電路，所述充電電路包括電容C117，所述電容C117 —端接入PWM定時器，所述電容 電容C117另一端接入二極管D12的正極，所述二極管D12的負(fù)極接入電源Vcc5，且所述二 極管D12的負(fù)極還接入三極管Q8的發(fā)射極，三極管Q8的基極通過電阻R102接入所述二極 管D12的正極，所述三極管Q8的集電極接入二極管Dll的正極，所述二極管Dll的負(fù)極接 入電阻R99的一端；其中，所述電阻R99的另一端接入筆，并接地；所述電量檢測電路包括電容C116的一端接入穩(wěn)壓二極管D13的正極，且所述穩(wěn) 壓二極管D13的正極接地，所述穩(wěn)壓二極管D13的負(fù)極接入電容C116的另一端，另一穩(wěn)壓 二極管D14的負(fù)極接入所述電源Vcc5，所述另一個穩(wěn)壓二極管D14的正極接入電容Cl 16的 另一端，電容C116的另一端接入電阻RlOO的一端，其中，所述電阻RlOO的另一端接入筆，并接地。圖2中的CHGPWM(充電PWM定時器111)端是來自主控制器(CPU)的P麗定時器 的輸出，可以方便的設(shè)置充電PWM定時器111的占空比，以達(dá)到控制充電頻率的作用。在具體的應(yīng)用實(shí)施例中，如圖1、圖2和圖3所示，模擬通道開關(guān)112為U24A芯 片，是4通道的模擬通道開關(guān)112，用來控制筆電量檢測與充電電路113的PWM輸入，分別由的主控制器110的I/O 口控制。當(dāng)I/O 口輸出1時，開啟該模擬通道開關(guān)的一個通道的 充電，I/O 口輸出0，關(guān)閉該模擬通道開關(guān)的一個通道的充電。CHGPWM1、CHGPWM2、CHGPWM3、 CHGPWM4, CHGPWM5 在三極管 Q8、Q9、Q10、Qll、Q12 的基極耦合電容 C117、C119、C121、C123、 C125 的作用下，分別給筆 PENl、PEN2、PEN3、PEN4、BRUSH 充電。AINPEm、AINPEN2、AINPEN3、 AINPEN4、BRUSHEN 分別加到主控制器 110 的 5 個 A/D 通道 114AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4 的輸入端，013、016、019、022、024穩(wěn)壓二極管主要作用是保護(hù)4/1)通道不114受損壞。A/ D通道114采用IObit精度，當(dāng)啟動A/ 通道114進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時，通過公式Vi = (Rval/1024)xVref可以得到通道i的電壓值ViRval——A/D通道讀取的數(shù)字量Vref——A/D參考電壓，取值3. 3當(dāng)某個模擬通道開關(guān)的通道的筆被拿走時，讀取的Vi值就會是零，說明該通道的 筆被拿走，反之該通道的筆沒有被取走，從而可以檢測到筆的取放狀態(tài)。在實(shí)際的測量中， 當(dāng)筆被拿走后，讀取的A/D通道114值并不一定就是零，在該裝置工作時，主控制器110的 I/O 口往往有不大于3mA電流，即Rval的值會在0—3之間，所以在軟件處理中要把該因素 考慮進(jìn)去，這樣就可以非常準(zhǔn)確的判斷筆的取放狀態(tài)。當(dāng)啟動PWM定時器111時，同時打開 模擬通道開關(guān)112，就開始對每個通道充電，在CPU驅(qū)動軟件的控制下，實(shí)時對A/D通道的5 個通道進(jìn)行查詢，就可以實(shí)時獲得每支筆的狀態(tài)。在A/D轉(zhuǎn)換中，往往A/D參考電壓Vref 有波動的因素，將導(dǎo)致獲取的電量等級不準(zhǔn)確。所以Vref電路要加由穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn) 壓電路，以保證精度和可靠性。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種四色筆電量的檢測方法，包括上述實(shí)施例提供的四色筆 及板擦檢測識別和充電一體化裝置，如圖6所示，該方法包括210、主控制器打開模擬通道控制開關(guān)，接通每個A/D通道；220、所述主控制器從所述每一個A/D通道讀取其對應(yīng)每一個筆和板擦的電量；230、所述主控制器判斷所述筆和板擦電量是否為0 ；如果所述電量是否為0，則所述主控制器記錄所述筆所在A/D通道的通道序號，控 制所述筆電量檢測與充電電路為所述筆充電；如果所述電量不為0，則繼續(xù)從所述每一個 A/D通道讀取所述筆和板擦的電量。其如圖4所示，該方法應(yīng)用實(shí)施例包括步驟201、設(shè)置并啟動PWM定時器；202、打開模擬通道控制開關(guān)；203、啟動主控制器的定時器；204、從所述A/D通道讀取每個筆的電量；205、判斷所述筆電量是否為0 ；如果所述電量不為0，則繼續(xù)步驟204從所述A/D
通道讀取筆的電量。206、如果所述電量是否為0，則記錄所述筆所在模擬通道控制開關(guān)的通道號，并通 過所述筆電量檢測與充電電路為所述筆充電。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種四色筆狀態(tài)檢測方法，包括上述實(shí)施例提供的四色筆及 板擦檢測識別和充電一體化裝置，如圖7所示，該方法包括步驟310、所述主控制器讀取每一個A/D通道的狀態(tài)；
320、所述主控制器根據(jù)第N個A/D通道狀態(tài)判斷所述筆或者板擦是否被取走，如 果被取走，則提示所述筆被取走；如果沒有被取走，則顯示所述第N通道的筆或板擦的電量。如圖5所示，該方法的具體應(yīng)用實(shí)施例為301、啟動主控制器的PWM定時器；302、讀取模擬通道控制開關(guān)的所有通道的狀態(tài)；303、判斷第N個通道標(biāo)志狀態(tài)是否為1 ；304、如果是為1，則表示第N號筆被取走， 并顯示所述狀態(tài)；305、如果不為1，則顯示所述第N通道的筆的電量。上述所有實(shí)施例提供的裝置和方法，具有以下技術(shù)效果(1)、改變了單筆無色的模式，使書寫的筆同樣可以有多種顏色之分，并自動檢測 和識別筆的筆顏色；(2)、使多支筆的自動檢測、顏色識別和自動充電一體化，方便用戶使用；(3)、硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，可以使用CPU自帶的AD資源、定時器資源，不需要專門的 AD芯片，硬件成本低；(4)、每支筆電量可以自動檢測并自動實(shí)時充電，可以自動改變PWM占空比，充電 既安全，使用又方便；(5)、各色筆通道檢測精度高、可靠、無差誤。(6)、可以方便的增減筆通道數(shù)量，即擴(kuò)充性好。(7)、軟件控制方式靈活，可以由底層驅(qū)動控制，也可以由應(yīng)用層軟件接口直接控 制。(8)、上述實(shí)施例提供的裝置和方法實(shí)用價值高，該可以直接擴(kuò)充到其它產(chǎn)品上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測及充電一體化裝置，用于自動檢測多支電子筆和電子板擦其中之一是否被 取用，并同時對多支電子筆和電子板擦進(jìn)行充電，該裝置包括主控制器，其特征在于，還包 括分別信號連接所述主控制器的PWM定時器、模擬通道控制開關(guān)、筆電量檢測與充電電路 和A/D通道；所述PWM定時器，用于根據(jù)所述主控制器的控制，向所述模擬通道控制開關(guān)發(fā)送脈沖信號；所述模擬通道控制開關(guān)，用于根據(jù)所述主控制器的控制，定期掃描并檢測所述接收到 的脈沖信號，并將所述脈沖信號發(fā)送到所述筆電量檢測與充電電路；所述筆電量檢測與充電電路，用于接收所述脈沖信號，通過所述脈沖信號為所述筆和 板擦充電，檢測所述筆的狀態(tài)和電量，并通過所述筆和所述板擦對應(yīng)的A/D通道將檢測到 得電量結(jié)果和狀態(tài)發(fā)送到所述主控制器，以便于所述主控制器根據(jù)所述電量結(jié)果和所述狀 態(tài)控制所述筆電量檢測與充電電路利用所述脈沖信號對筆和板擦進(jìn)行充電。
2.如權(quán)利要求1所述檢測及充電一體化裝置，其特征在于，包括所述A/D通道為5通 道的A/D通道，所述模擬通道控制開關(guān)為5通道的模擬通道控制開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述四色筆及板擦檢測識別和充電一體化裝置，其特征在于，所述筆 電量檢測與充電電路包括充電電路和電量檢測電路，所述充電電路包括電容Cl 17，所述 電容C117 —端接入PWM定時器，所述電容電容C117另一端接入二極管D12的正極，所述二 極管D12的負(fù)極接入電源Vcc5，且所述二極管D12的負(fù)極還接入三極管Q8的發(fā)射極，三極 管Q8的基極通過電阻R102接入所述二極管D12的正極，所述三極管Q8的集電極接入二極 管Dll的正極，所述二極管Dll的負(fù)極接入電阻R99的一端；其中，所述電阻R99的另一端接入筆，并接地；所述電量檢測電路包括電容C116的一端接入穩(wěn)壓二極管D13的正極，且所述穩(wěn)壓二 極管D13的正極接地，所述穩(wěn)壓二極管D13的負(fù)極接入電容Cl 16的另一端，穩(wěn)壓二極管D14 的負(fù)極接入所述電源Vcc5，所述穩(wěn)壓二極管D14的正極接入電容C116的另一端，電容C116 的另一端接入電阻RlOO的一端，其中，所述電阻RlOO的另一端接入筆，并接地。
4.一種電子筆和電子板擦電量的檢測方法，包括權(quán)利要求1所述檢測及充電一體化裝 置，其特征在于，包括主控制器打開模擬通道控制開關(guān)，接通每個A/D通道；所述主控制器從所述每一個A/D通道讀取其對應(yīng)每一個筆和板擦的電量；所述主控制器判斷所述筆和板擦電量是否為0 ；如果所述電量是否為0，則所述主控制器記錄所述筆所在A/D通道的通道序號，控制所 述筆電量檢測與充電電路為所述筆充電；如果所述電量不為0，則繼續(xù)從所述每一個A/D通 道讀取所述筆和板擦的電量。
5.一種電子筆和電子板擦狀態(tài)檢測方法，包括權(quán)利要求1所述檢測及充電一體化裝 置，其特征在于，包括所述主控制器讀取每一個A/D通道的狀態(tài)；所述主控制器根據(jù)第N個A/D通道狀態(tài)判斷所述筆或者板擦是否被取走，如果被取走， 則提示所述筆被取走；如果沒有被取走，則顯示所述第N通道的筆或板擦的電量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四色筆及板擦檢測識別和充電一體化裝置及相關(guān)方法，包括主控制器，其特征在于，還包括分別信號連接所述主控制器的PWM定時器、模擬通道控制開關(guān)、筆電量檢測與充電電路和A/D通道，運(yùn)用了A/D通道轉(zhuǎn)換進(jìn)行筆的電量測量，把多通道的充電和筆的識別檢測的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)二者一體化，結(jié)構(gòu)簡單、且軟硬件實(shí)現(xiàn)相對簡單、成本低，而且可靠。
文檔編號G06F3/041GK102081471SQ20091018956
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者全興明, 柳國華, 陳陽榮 申請人:深圳市巨龍科教高技術(shù)股份有限公司