文档介绍：2013年全国大学生电子设计竞赛
XXXXXXXXXXXXX
（X题）
【XX组】
2013年9月x日
I
随着电子技术的迅猛发展，触摸设备越来越多的走进了我们的生活，本文介绍了用覆铜板做手写绘图板的基本原理。给出了微小电阻测量法，微小信号放大的方法，以及由于导线电路引起的电压误差的减小方法。以及用软件进行系统初
始矫正的程序。本系统通过用高精度，低偏置电压的运放 OPA2227,将覆铜板
上微小的分压放大，在经过 AD采集，由STM32进行处理和计算，从而得到覆铜板上任意一点的坐标，其精度在A区误差为3mm,在B区为5mm。并可实现画圆的功能。显示部分用LCD12864来显示，可以检测接触，显示坐标和象限。在实际的系统中由于电压的不稳定性，和导线的影响，我们又引入了电阻补偿，软件矫正的方法。极大的减小了误差。
关键词：STM3弹片机微小信号放大AD转换电压补偿运放OPA2227U
1系统方案 1
测量模块的论证与选择 1
电源模块的论证与选择 1
显示模块的论证与选择 2
II
显示模块的论证与选择 2
2系统理论分析与计算 2
坐标点测量方法的分析 2
误差分析与矫正方法的计算 2
低功耗设计方法的计算错误！未定义书签。
3电路与程序设计 3
电路的设计 3
系统总体框图 3
电源子系统框图与电路原理图 4
测量电路系统框图与电路原理图 5
运放电路系统框图与电路原理图错误！未定义书签。
单片机最小系统框图与电路原理图
错误！未定义书签。
程序的设计 6
程序功能描述与设计思路 6
程序流程图 7
4测试方案与测试结果 7
测试方案 7
测试结果及分析 7
（数据） 7
9
附录1:电路原理图 10
附录2:源程序 11
1
XXXXXXXX （X 题）
【XX组】
1系统方案
本系统主要由测量模块、电源模块，显示模块、单片机最小系统模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
测量模块的论证与选择
方案一：将覆铜板的一端看做地，则覆铜板内任意一点与端点存在电阻，将覆铜板接入电桥，通过判断每一点的电阻值大小，来确定每一点的相对位置。其仿真如下（图 1）,当改变测量点的位置时，其电阻分压通过后级运放有明显变化。该方案优点如是功耗小，不用外界电源接入覆铜板。缺点是复杂，不宜调试调试。
16
图1桥式电路仿真
方案二：通过分析覆铜板横向和纵向接入电路时，内部的等势面大致如图（横向图2, 纵向图3）所示：利用此原理可测得覆铜板内任意一点的电位，进而判断其位置。
图3
虽然方电桥法功耗较低，调试较为复杂，也不易精确确定某个点的位置。相比之下，方案二思路简单，调试方便，配以低偏置电压运放和高精度 A/D可以达到测量要求。综合以上二种方案，选择方案二。
电源模块的论证与选择
方案一：采用7805等稳压芯片，特点是电路简单，但难以满足较大电流。
方案二：12V到5V采用LM2576FF关稳压芯片，电压稳定主要给单片机供电
（图5）为测量电路提供电源，要求有较大的输出电流，电压稳定性要高，因此用
16
13005做的线性电源。由于高精度低偏置电压 OPA2227需要+5v, -5v供电，因此用TI公司的TPS60400做负压产生。
综合以上二种方案，选择方案二。
显示模块的论证与选择
方案一：采用字符型LCD1602夜晶显示器。微功耗、尺寸小，超薄轻巧，价格便宜，但显示信息量较少，仅限于字符，不能显示图形，难以满足设计需求。
方案二：采用无字库LCD12864 12864是128*64点阵液晶模块，控制器为KS0108或兼容ST7920 T6963C。 12864显示信息量大、字迹清晰、稳定，美观、视觉舒适低功耗，能够显示图形。
系统选择方案二，可以用中文LCD2864夜品进行丰富的菜单显示，使整个控制系统更加人性化。
单片机的论证与选择
方案一：使用STC12c887,电路简单，运算速度低，内置 AD位数低，难以满足要求。
方案二：在整个电路中，电阻计算，坐标位置显示，和上电校验等复杂任务的处理都要依靠单
片机来完成，所以采用一款我们熟炼，可靠，高运算性能的单片机，是保证我们完成整个任
务的基石，在众多优秀芯片中 STM系列较好，他们都采用高密度