一種具有檢測壓力功能的無線筆

基本原理

該筆的結構如下：筆芯外面有磁環，磁環外面有電感線圈。當筆芯受到壓力時帶動磁環運動，磁環與電感線圈產生相對位置的移動，此時電感線圈的電感量也會相應的發生變化。然后通過振蕩電路把電感量變化轉化成方波（正弦波轉化成方波）振蕩頻率的變化，所以檢測頻率的變化即可得到壓力的變化。

系統組成

壓力檢測模塊

壓力檢測模塊的主要作用是把壓力的變化轉換為方波頻率的變化。壓力檢測模塊由正弦波振蕩電路、整形電路組成，各電路模塊的功能如下：

（1）正弦波振蕩電路：該電路是采用Lc振蕩的方式，即壓力變化變化時該電路會產生頻率不斷變化的正弦波。

（2）整形電路：該電路將正弦波轉換成方波。該模塊電路總體方案設計比較簡單，但是在調整電路參數時需要根據合適的頻率、頻率的變化范圍、閾值大小等做細微調整。

壓力采集及處理模塊

壓力采集及處理模塊的主要作用是把上面得到的方波進行采集然后通過算法處理并送給無線傳輸模塊，該模塊主要包括壓力采集和數據處理。

壓力采集模塊：方波輸出到單片機的定時/計數器接口TO，然后檢測該接口的下降沿脈沖的個數。在設計時應注意到由于單片機在第一個機器周期檢測到輸入管腳的電平為高，在第二個機器周期檢測到輸入管腳的電平為低，才會判斷該引腳輸入了一個下降沿，所以檢測到一個下降沿至少需要兩個機器周期，所以方波輸入的頻率最高為振蕩頻率的1/24。本系統所用單片機的時鐘頻率為12MHz，所以方波輸入的頻率最高只能是500kHz。

數據處理模塊：數據處理模塊主要是對檢測到的脈沖個數進行處理。為保證對每支筆施加相同大小的壓力時得到相同的筆跡粗細，需要采用對脈沖個數的自適應算法保證最小的脈沖個數與最小的壓力值相對應，這樣就實現了筆的一致性：在程序中設計了幾種不同的壓力系數，力度大的書寫者可選擇較小的壓力系數，反之亦然；為降低功耗，程序設計了中斷喚醒功能，如果筆芯在一定時間內沒有受到壓力則讓主控處理器和無線模塊進入省電模式，一旦筆芯受到壓力則主控處理器要及時喚醒并進入正常工作狀態。

結論

該無線筆跡粗細調節精度非常高，可以達到256級，傳輸距離可達15米，接收靈敏度高。該無線筆具有自動喚醒功能，功耗低，使用壽命長。