CN102478974A - 一种用于电子白板的电磁笔及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子白板的电磁笔及其控制方法，属于计算机外围输入设备领域。在本发明所述方案中，检测电磁笔的笔尖开关、按键开关的状态信息，将所述状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后得到电磁信号，将得到的电磁信号发送给电子白板。采用本发明所述方案，可以有效减轻电磁笔的体积和重量，且能够使电磁笔的按键功能互相独立、便于使用。

Description

一种用于电子白板的电磁笔及其控制方法

 

技术领域

本发明涉及计算机外围输入设备领域，特别涉及一种用于电子白板的电磁笔及其控制方法。

背景技术

电子白板是20世纪90年代末随着多媒体技术、计算机技术和显示技术的发展兴起的一种可以用于教学、培训、会议、演示等场合的多媒体工具。它与传统的教学、演示方式结合得最紧密，以特制的电子白板（或称投影屏幕）代替传统的黑板，通过电子笔可以在电子白板上书写或者模拟鼠标功能，其结果可以直接显示到电子白板上。

一个交互式电子白板系统一般是由交互区域（也称电子白板）、电子笔、显示设备和计算机等几部分构成。其实现的目的是：与计算机相连的显示设备将计算机显示器上的内容投射在电子白板上，达到和多人共享信息的目的；如同计算机上的鼠标一样，电子笔能在电子白板上直接操作电脑的应用程序；电子笔还能从鼠标功能切换成笔功能，像粉笔在黑板上一样，直接在电子白板上书写绘画。电子白板一般包括交互平面和感应电子笔在交互平面上的位置信号的接收和处理电路。

电子白板从工作原理上来分有电阻压力式、红外式、光学感应式、超声波定位、电磁感应式等几种类型，其中电磁感应式电子白板由于定位精度高，不易损坏，能够检测电磁笔（即电子笔）的压力而得到广泛应用。

现有技术中使用的无线有源电磁笔，是将振荡电路放到了电磁笔中，同时笔里放有电池为振荡电路提供电源，通过电子白板的线圈与振荡电路之间进行电磁信号的传输，根据在各个线圈中接收的交流信号的幅值大小，可以计算出电磁笔在电子白板上的相对位置。但是，这种电磁笔内部设有电池，因此电磁笔的体积和重量都较大，且需要不定期的更换电池或对电池进行充电，才能够满足电磁笔正常工作的电压，不利于用户的使用和携带。

申请号为200610035492.3的中国专利申请公开了“一种用于交互电子白板的电子笔”，通过其电子笔上电磁波开关的通断可以产生不同的谐振电路的振荡频率，从而实现电磁笔的不同工作状态。但是，通过按键改变发射信号频率来实现电磁笔功能的切换，在大批量生产时需要调试各个按键对应的频率，给大批量生产造成不便。

目前，市场上还存在一种通过按键改变电路的Q值，达到电磁笔功能转换的目的。这里的Q即品质因数，Q=(L/C)^1/2/R，其中L、C和R分别为谐振电路的电感、电容和电阻。当谐振电路的电感和电容确定后，其Q值只与电路的电阻值有关。其按键简易电路如图1所示，当按键开关S2按下时，笔尖开关S1无效，可见，按键功能与笔尖功能不能同时有效，且由于谐振电路的多个Q值在检测时容易误触发，因此这种方式不便于设置多个功能键。

终上所述，现有技术的电磁笔都存在一定的缺陷，因此还有待进一步的研究和完善。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供用于电子白板的电磁笔及其控制方法，以减轻电磁笔的体积与重量，并使电磁笔的按键功能与笔尖功能相互独立、互不影响。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电子白板的电磁笔，包括：壳体、壳体前端的笔尖、壳体上的按键，还包括：设置在所述壳体内部的状态处理模块，用于检测笔尖、按键的状态信息，将检测到的状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后得到电磁信号，并将得到的电磁信号发送给电子白板。

上述方案中，所述状态处理模块，还用于感应电子白板发送的电磁信号，并对所述电磁信号进行整流滤波处理后，获取电量并进入工作状态。

上述方案中，所述状态处理模块包括：笔尖谐振电路、整流滤波电路、按键开关电路、笔尖开关电路、处理器、及谐振开关电路；其中，

笔尖谐振电路，与整流滤波电路相连接，用于当笔尖靠近电子白板时，接收电子白板发送的电磁信号，并发送给整流滤波电路；

整流滤波电路，用于将所接收到的电磁信号进行整流滤波处理，并转换为直流电压发送给处理器，为处理器提供工作电源；

按键开关电路，与按键相连接，用于将按键开关的状态信息发送给处理器；

笔尖开关电路，与笔尖相连接，用于将笔尖开关的状态信息发送给处理器；

处理器，用于检测笔尖开关、按键开关的状态信息，并对检测到的状态信息进行数字编码，将所得数字编码信息发送给谐振开关电路；

谐振开关电路，与笔尖谐振电路相连，用于对数字编码进行处理，并将得到的电磁信号发送给笔尖谐振电路；具体为：当数字编码为1时，谐振开关电路闭合，输出低电平信号，并将笔尖谐振电路感应的电磁信号拉为低电平；当数字编码为0时，谐振开关电路关断，没有信号输出，笔尖谐振电路感应的电磁信号不变。

上述方案中，所述笔尖谐振电路，还用于在谐振开关电路闭合时，将所述低电平的电磁信号发送给电子白板；在谐振开关电路关断时，将感应到的电磁信号发送给电子白板。

本发明还提供了一种电磁笔的控制方法，该方法包括：

检测电磁笔的笔尖开关、按键开关的状态信息，将所述状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后得到电磁信号，并将得到的电磁信号发送给电子白板。

上述方案中，所述检测电磁笔的笔尖开关、按键开关的状态信息之前，该方法还包括：

电磁笔感应电子白板发送的电磁信号，并对所述电磁信号进行整流滤波处理后，获取电量并进入工作状态。

上述方案中，所述电磁笔对数字编码信息进行处理后，将得到的电磁信号发送给电子白板，具体包括：当数字编码为1时，电磁笔感应的电磁信号被拉为低电平，将所述低电平电磁信号返回给电子白板；当数字编码为0时，电磁笔感应的电磁信号不变，将所述感应的电磁信号返回给电子白板。

上述方案中，所述电磁信号发送给电子白板后，该方法还包括：电子白板将接收到的电磁信号进行处理，获得电磁笔的状态信息，并执行电磁笔的状态信息相对应的功能操作，通过投影设备将执行的结果显示在电子白板上。

（三）有益效果

本发明提出了一种用于电子白板的电磁笔及其控制方法，所述无源电磁笔的谐振电路感应电子白板发射的激励信号并利用产生的振荡信号为处理器供电，避免现有电磁笔需要不定期更换电池或者给电池充电的麻烦，且体积和重量较轻，便于使用和携带；另外，处理器将扫描得到的笔尖和按键信息数字编码后传回电子白板进行处理，使电磁笔上各功能按键与笔尖功能独立工作、互不影响，与改变发射信号频率或者改变谐振电路Q值来进行按键功能的切换相比较，通过数字编码可以更准确地识别每个按键，也使得电磁笔更利于批量生产。

附图说明

图1是现有技术电磁笔中按键电路示意图；

图2本发明实施例中用于电子白板的电磁笔的外观结构示意图；

图3是本发明实施例中用于电子白板的电磁笔内部的状态处理模块的结构示意图；

图4是本发明实施例中用于电子白板的电磁笔的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图2是本发明实施例的用于电子白板的电磁笔的结构示意图。如图2所示，所述电磁笔包括：壳体11、设置在所述壳体11前端的笔尖12、设置在壳体11上的功能按键13；所述电磁笔内部，还进一步包括设置在所述壳体11内部的状态处理模块，用于检测笔尖和按键的状态信息，并对检测到的状态信息进行数字编码，对所得数字编码信息进行处理后得到电磁信号，将得到的电磁信号发送给电子白板。

所述状态处理模块，还用于将电子白板发送的电磁信号进行整流滤波处理，从而获取电量并进入工作状态。

所述功能按键13，用于实现无源电磁笔的功能；在本实施例中，功能按键13具有三个功能，具体为：按键处于左端表示红色笔功能，按键处于中间表示鼠标功能，按键处于右端表示蓝色笔功能，具体各种按键功能的实现不属于本发明的重点，在此不做赘述。

图3是本发明所述的电磁笔中状态处理模块的结构示意图；如图3所示，状态处理模块包括：笔尖谐振电路21、整流滤波电路22、按键开关电路23、笔尖开关电路24、处理器25、谐振开关电路26；其中，

笔尖谐振电路21，由电容C和电感L并联构成，用于当笔尖靠近电子白板时，接收电子白板发送电磁信号，并发送给整流滤波电路22； 

整流滤波电路22，用于将所接收到的电磁信号进行整流滤波处理，并转换为直流电压发送给处理器21，为处理器21提供工作电源；

按键开关电路23，与壳体上的按键相连接，用于将按键开关的状态信息发送给处理器25；

笔尖开关电路24，与笔尖相连接，用于将笔尖开关的状态信息发送给处理器25；

处理器25，为具有可编程功能的数据处理单元，如：单片机，处理器25在工作状态下，可检测笔尖开关和按键开关的状态信息，并对检测到的状态信息进行数字编码，将所得数字编码信息发送给谐振开关电路26；

谐振开关电路26，与笔尖谐振电路相连，用于对数字编码信息进行处理，并将得到的电磁信号发送给笔尖谐振电路；这里，谐振开关电路由晶体管电路组成，根据晶体管自身的PN结特性，通过接收到的数字编码信息控制其内部晶体管的闭合与关断；具体地，当接收到数字编码信息为1时，谐振开关电路闭合，则输出低电平信号，由于谐振开关电路与笔尖谐振电路相连，因而将笔尖谐振电路感应的电磁信号拉为低电平；当接收到数字编码信息为0时，谐振开关电路关断，则没有信号输出，因而不会对笔尖谐振电路感应到的电磁信号造成影响。

所述笔尖谐振电路，还用于在谐振开关电路闭合时，将所述低电平电磁信号发送给电子白板；在谐振开关电路关断时，将感应到的电磁信号发送给电子白板。

所述笔尖开关电路24中包括笔尖开关，在默认状态下，所述笔尖开关处于断开状态；只有当笔尖12与电子白板接触时，笔尖开关才处于闭合状态；所述按键开关电路23中包括按键开关，例如：单刀多掷开关，通过按键开关的不同状态，来实现无源电磁笔对应的不同功能。

基于上述装置，本发明还提供了一种电磁笔的控制方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤401：电磁笔感应电子白板发送的电磁信号；

本步骤中，当电磁笔的笔尖靠近电子白板时，如果笔尖与电子白板之间的距离在设定的阈值之内，例如，距离在1厘米内时，电子白板发射与电磁笔内部的笔尖谐振电路同频率的电磁信号；在电磁笔内部，处理器未输出数字编码或者输出的数字编码信息不含有高电平时，谐振开关电路断开，电磁笔通过其内部的笔尖谐振电路感应电子白板发射的电磁信号。

步骤402：电磁笔将感应的电磁信号进行整流滤波后，获取电量并进入工作状态；

本步骤中，在电磁笔内部，笔尖谐振电路将感应到的电磁信号经整流滤波电路进行整流滤波处理，转化为直流电压，为电磁笔内部的处理器提供正常工作的直流电压，使处理器上电并进入工作状态。

步骤403：检测电磁笔的笔尖开关和按键开关的状态信息，将所述状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后，将得到的电磁信号发送给电子白板；

本步骤中，本实施例中，对于笔尖开关和按键开关来说，设定当开关闭合时，相应的状态信息为1；当开关断开时，相应的状态信息为0，则所得状态信息的数字编码如表1所示： 

数字编码	笔尖开关的状态信息	按键开关的状态信息
			10010	1	010
10001	1	001
			10100	1	100
01010	0	010
			01001	0	001
01100	0	100

                   表1  状态信息的数字编码

由表1可知，当笔尖接触电子白板时，分三种情况：当所述数字编码为10010时，表示电磁笔使用鼠标功能；当所述数字编码为10001时，表示电磁笔使用蓝色笔功能；当所述数字编码为10100时，表示电磁笔使用红色笔功能。

所述电磁笔内部的处理器上电后，通过扫描其自身的管脚检测到笔尖开关和按键开关实时的状态信息，并将所述状态信息进行数字编码，然后通过所述数字编码控制谐振开关电路的闭合与关断；当数字编码对应位为1时，谐振开关电路闭合，输出低电平信号，并将笔尖谐振电路感应到的电磁信号拉为低电平，则笔尖谐振电路将低电平电磁信号返回给电子白板；数字编码对应位为0时，谐振开关电路关断，不输出电平信号，笔尖谐振电路将通过电子白板感应到的电磁信号返回给电子白板。

步骤404：电子白板将接收到的电磁信号进行处理，获得电磁笔的状态信息，并执行电磁笔的状态信息相对应的功能操作，通过投影设备将执行的结果显示在电子白板上。

本步骤中，电子白板接收到电磁笔发送的电磁信号后，将所述电磁信号还原回电磁笔的数字编码并传送给计算机，计算机根据所述数字编码信息解析出电磁笔的状态信息，并执行电磁笔的状态信息相对应的功能操作，通过投影设备将执行的结果显示在电子白板上，实现所述电磁笔的输入功能，从而完成了电磁笔与电子白板之间的交互操作。

本发明所述的无源电磁笔及其交互控制方法，具有以下优势：

1、所述电磁笔通过内部的谐振电路接收电子白板发送的电磁信号，来为自身提供工作所需的电压，因而不需要外接电源，减小了电磁笔的体积和重量。

2、所述电磁笔内部具有编码功能的处理器，通过该处理器检测笔尖开关和按键开关的状态信息，并对所述状态信息进行数字编码，再对数字编码进行处理后，将得到的电磁信号返回给电子白板，可使笔尖与按键同时工作、互不影响，有利于各自功能的实现。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种用于电子白板的电磁笔，包括：壳体、壳体前端的笔尖、壳体上的按键，其特征在于，还包括：设置在所述壳体内部的状态处理模块，用于检测笔尖、按键的状态信息，将检测到的状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后得到电磁信号，并将得到的电磁信号发送给电子白板。

2.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述状态处理模块，还用于感应电子白板发送的电磁信号，并对所述电磁信号进行整流滤波处理后，获取电量并进入工作状态。

3.根据权利要求1或2所述的电磁笔，其特征在于，所述状态处理模块包括：笔尖谐振电路、整流滤波电路、按键开关电路、笔尖开关电路、处理器、及谐振开关电路；其中，

笔尖谐振电路，与整流滤波电路相连接，用于当笔尖靠近电子白板时，接收电子白板发送的电磁信号，并发送给整流滤波电路；

整流滤波电路，用于将所接收到的电磁信号进行整流滤波处理，并转换为直流电压发送给处理器，为处理器提供工作电源；

按键开关电路，与按键相连接，用于将按键开关的状态信息发送给处理器；

笔尖开关电路，与笔尖相连接，用于将笔尖开关的状态信息发送给处理器；

处理器，用于检测笔尖开关、按键开关的状态信息，并对检测到的状态信息进行数字编码，将所得数字编码信息发送给谐振开关电路；

谐振开关电路，与笔尖谐振电路相连，用于对数字编码进行处理，并将得到的电磁信号发送给笔尖谐振电路；具体为：当数字编码为1时，谐振开关电路闭合，输出低电平信号，并将笔尖谐振电路感应的电磁信号拉为低电平；当数字编码为0时，谐振开关电路关断，没有信号输出，笔尖谐振电路感应的电磁信号不变。

4.根据权利要求3所述的电磁笔，其特征在于，所述笔尖谐振电路，还用于在谐振开关电路闭合时，将所述低电平的电磁信号发送给电子白板；在谐振开关电路关断时，将感应到的电磁信号发送给电子白板。

5.一种电磁笔的控制方法，其特征在于，该方法包括：

检测电磁笔的笔尖开关、按键开关的状态信息，将所述状态信息进行数字编码，并对所得数字编码信息进行处理后获得电磁信号，将得到的电磁信号发送给电子白板。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测电磁笔的笔尖开关、按键开关的状态信息之前，该方法还包括：

电磁笔感应电子白板发送的电磁信号，并对所述电磁信号进行整流滤波处理后，获取电量并进入工作状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电磁笔对数字编码信息进行处理后，将得到的电磁信号发送给电子白板，具体包括：当数字编码为1时，电磁笔感应的电磁信号被拉为低电平，将所述低电平电磁信号返回给电子白板；当数字编码为0时，电磁笔感应的电磁信号不变，将所述感应的电磁信号返回给电子白板。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电磁信号发送给电子白板后，该方法还包括：电子白板将接收到的电磁信号进行处理，获得电磁笔的状态信息，并执行电磁笔的状态信息相对应的功能操作，通过投影设备将执行的结果显示在电子白板上。

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