一种具有检测压力功能的无线笔

摘要：本文介绍以单片机为控制核心，运用LC振荡电路实现的根据压力大小改变笔迹粗细功能的电子笔。在文中首先介绍该检测方式的工作原理，并对该系统的组成及各部分的作用作了详细的介绍。实际检测结果表明，该方案的笔迹粗细精度高，且具有类似毛笔的笔锋功能。

基本原理

该笔的结构如下：笔芯外面有磁环，磁环外面有电感线圈。当笔芯受到压力时带动磁环运动，磁环与电感线圈产生相对位置的移动，此时电感线圈的电感量也会相应的发生变化。然后通过振荡电路把电感量变化转化成方波(正弦波转化成方波)振荡频率的变化，所以检测频率的变化即可得到压力的变化。

系统组成

压力检测模块

压力检测模块的主要作用是把压力的变化转换为方波频率的变化。压力检测模块由正弦波振荡电路、整形电路组成，各电路模块的功能如下：

(1)正弦波振荡电路：该电路是采用LC振荡的方式，即压力变化变化时该电路会产生频率不断变化的正弦波。

(2)整形电路：该电路将正弦波转换成方波。该模块电路总体方案设计比较简单，但是在调整电路参数时需要根据合适的频率、频率的变化范围、阈值大小等做细微调整。　　

 

压力采集及处理模块

压力采集及处理模块的主要作用是把上面得到的方波进行采集然后通过算法处理并送给无线传输模块，该模块主要包括压力采集和数据处理。

压力采集模块：方波输出到单片机的定时/计数器接口T0，然后检测该接口的下降沿脉冲的个数。在设计时应注意到由于单片机在第一个机器周期检测到输入管脚的电平为高，在第二个机器周期检测到输入管脚的电平为低，才会判断该引脚输入了一个下降沿，所以检测到一个下降沿至少需要两个机器周期，所以方波输入的频率最高为振荡频率的1/24。本系统所用单片机的时钟频率为12MHz，所以方波输入的频率最高只能是500kHz。