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作者：广东技术师范学院 曾云彪 郑晓佳 吴培

指导老师：韩克 薛迎霄

作品简介：

　　开发背景：

　　首先，为了表达实施此项目的重要性，必须观摩当前的各种类电子白板所存在的诸多主要问题：

　　(1)书写不便，成本过高，故障解决难：诸如电磁感应式电子白板及压感电子白板，反应速度不够快，即书写的笔过去之后笔迹才出现。必须使用专用笔才能书写，不能做触摸操作，不方便教学管理。此外，难以实现超大面积的液晶版面制作，成本较高，根本无法普及。

　　(2)易受干扰，防干扰能力较弱：诸如激光跟踪电子白板，依靠红外光线工作对光照环境因素比较敏感，在光照变化较大时会误判甚至死机，任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作，所以比较容易受到干扰;并且教室环境中难免有灰尘，灰尘落在边框四周亦会影响红外光的发射和接收。

　　(3)手感不适，受距离限制：诸如超声波电子白板，现有的技术所作出超声发射器的笔，手感不适，写字粗糙，无法精细，不便教学，此外电子白板使用受超声波发射距离的限制，超出了根本感应不到。

　　归于以上问题的存在，所以我们项目的目的就是解决当前所存在的问题，以便推动电子白板的发展及普及，让现代的教学更加流畅，更加高效率。

　　功能与使用说明：当转动手中的3D电子操控笔在白色幕布前进行书写、绘画、擦除(如PPT书写工具)或移动鼠标箭头时，3D电子操控笔将会自动而灵敏地利用重力感应模块感应转动加速度并通过快速分解合成运算后，将定位鼠标的信息快速传给控制模块的单片机，单片机经过运算通过无线芯片无线收发数据控制技术控制模块将信息传至总控制端的单片机，之后单片机经USB接口芯片通信将信息准确的传向终端，实现书写、绘画、擦除或移动鼠标箭头等多功能灵敏控制。

　　作品特色：

　　(1) 一块白色幕布替代黑板及昂贵液晶器材

　　基于重力多功能的电子白板仅需一块白色每一步就能有与黑板相同的书写、绘画和擦除功能，这些功能很大程度上已使白板替代了黑板的使用

　　(2) 中远程无线控制，抗干扰性强，可操作性强

　　重力无线控制鼠标代替原有的有线鼠标，克服了教学中授课者来回操作鼠标的尴尬，授课者可随时随地操作鼠标，提高了授课效率

　　(3) 系统可靠性强

　　系统布线简约，故障率低，使教学更加流畅，效率更高。

平台选型说明：

　　IAP15F2K61S2单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用第八代加密技术，加密性超强，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟，±1%温飘，常温下温飘5%。，5MHz~35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部已集成高可靠复位电路，8级可选复位门槛电压)。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换(30万次/秒)，内置2K字节大容量SRAM，2组高速异步串行通信端口(UART1/UART2，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可作5组串口使用)，1组高速同步串行通信端口SPI，针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。

设计说明：

　　(一)总体方案设计

　　本次的设计：我们主要是用加速度传感器， 按键输入电路以及无线模块的组合来发送我们对电脑所进行的按键操作命令，接收端单片机把收到的数据进行处理后最终反馈到USB接口芯片，USB接口芯片通过USB连接线连接电脑并发送鼠标操作命令，最终达到所要进行的操作。

　　(二)电路模块设计

　　1.电源电路

　　发送端采用5v电池供电，提供单片机系统，无线模块系统，角速度传感系统所需的电源。方便携带和更换电池;接收端采用USB电源供电，提供单片机系统，无线模块系统，USB数据传输系统所需的工作电源。

　　角速度传感电路 MPU6050

　　加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪(角速度传感器)的改进的。另一种就是线加速度计，我们将采用角加速度传感器。MPU-6050 是全球首例9 轴运动处理传感器。它集成了3 轴MEMS 陀螺仪，3 轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP(Digital Motion Processor)，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器。MPU-60X0 对陀螺仪和加速度计分别用了三个16 位的ADC，将其测量的模拟量转化

　　为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒(dps)，加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16g。

　　无线电路

　　现代的社会，很多信息都是通过无线的网络系统来传输数据，本次的设计当中，我们使用无线模块，通过无线模块可以很轻松的实现数据之间的传输，有很大的方便!nRF24L01 是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm 时电流消耗为9.0mA 接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。

　　USB数据传输接口电路

　　USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB接口可用于连接多达127种外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的，自1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一，因此我们将采用USB串行通讯接口进行与上位机的通讯。

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