1、全国大学生电子设计竞赛模拟题PCB 坐标定位系统PCB 板坐标定位系统任务：在一个 10cm（长）6cm （宽）的 PCB 覆铜板上，制作一个PCB 坐标定位系统，要求如下：基本要求：1、当用信号笔点击 PCB 板平面上的任何位置，可以在 LCD 上的相应位置显示坐标点；2、当用信号笔在 PCB 板平面上绘制简单图形时，能够在 LCD 上显示所绘制的图形；3、要求坐标识别精度=2mm，并尽可能的提高系统分辨率。提高要求：1、提高绘制速度，实现即绘制即显示，减小延迟；2、能够实现图形存储，回放功能。摘要本系统以飞思卡尔半导体公司的 16 位 MC9S12XS128 单片机为核心，采用数字式CMO
2、S 图像传感器 OV7620 进行数据采集,设计并制作了一个分辨率为 6432 的PCB 坐标定位系统。该定位系统可以快速实现坐标显示，图形绘制，图形存储及回放。将 106cm 的 PCB 板相对应的像素点显示在龙丘生产的 Oled12864 迷你型液晶上，并且具有高分辨率。并且通过按键可以实现不同功能之间的切换。通过单片机的控制实现各种显示存储功能.关键词：MC9S12XS128 OV7620 PCB Oled12864目录第一章 系统方案比较与选择 .31.1总实现方案31.2主控制器方案比较与选择31.3液晶模块的选取3第二章 理论分析与计算 .32.1画线算法设计32.2画圆算法设计3
3、2.3描点.划线.简单图形算法设计3第三章 系统电路设计 .33.1系统主板工作原理3第四章 系统程序设计 .34.1系统总流程图34.2系统总体模块图3第五章 系统测试与结果 .35.1描点，坐标确定，划线，画圆，图形存储与回放的测试和结果35.2表笔的测试结果3第六章 结论 .3参考文献 .3附 1：系统主板原理图 .3附 2：完整的测试结果 .3附 3：部分核心源代码 .3第一章 系统方案比较与选择1.1 总实现方案方案一：采用电阻屏的原理，电阻式触摸屏是一种压力传感器，基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有 ITO（纳米铟锡金属氧化物）涂层，ITO 具有很好的导电性和
4、透明性。当触摸操作时，薄膜下层的 ITO 会接触到玻璃上层的 ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的 X、Y 值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。考虑电容屏原理，在 106cm 的 PCB 板做到识别精度=2mm，我们目标精度是在板上做到 6432 个像素点的精度，采用板上层 64 列，下层 32 行，组成6432 阵列！分别扫描行和列以确定坐标点。然后通过显示在 Oled12864 型液晶上，做到高精度的显示。方案二：采用电容屏的原理，电容技术触摸屏 CTP（Capacity Touch Panel）是利用人体的电流感应进行工作的。电容屏是一块四
5、层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层 ITO（纳米铟锡金属氧化物） ，最外层是只有0.0015mm 厚的矽土玻璃保护层，夹层 ITO 涂层作工作面，四个角引出四个电极，内层 ITO 为屏层以保证工作环境。当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指吸收走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，得出位置。可以达到 99%的精确度，具备小于 3ms 的响应速度。通过电流大小与触点到电极的距离成正比就可以确定触点的坐标。确定坐标后就
6、可以通过液晶来进行显示。方案三：采用 OV7620 是 CMOS 彩色/黑白图像传感器。它支持连续和隔行两种扫描方式，VGA 与 QVGA 两种图像格式；最高像素为 664492，帧速率为30fp8；能够满足一般图像采集系统的要求。利用 OV7620 摄像头采集图像数据并对其进行二值化，分离出图像信号将 106cm 的 PCB 板二值化为白，在其周围贴上黑色胶带并通过程序处理二值化为黑。然后用黑色的表笔靠近 PCB 板时形成黑白信号，即可设为高低电平。然后通过行列扫描就可以确定 PCB 板上的坐标 X Y 并通过液晶对其进行显示。通过对三个方案的对比选择，方案一由于要做到 6432 个那就要最
7、少考虑到2048 个点就要 2048 个电阻器件，将如此数量器件焊接在 106cm 的 PCB 板上将是极大焊接工程，考虑到时间的限制，及人工焊接的不稳定性，放弃此方案。在方案二中测量及数据采集要求极高，在比赛中条件限制。因此最后我们采用了方案三。1.2主控制器方案比较与选择为了完成在短时间快速扫描全屏和存储图形，主控器件必须有较高的CPU 工作频率和存储空间。方案一：采用 51 系列加强型 STC12C5A60S2 作为主控器件，用来实现题目所要求的各种功能。此方案最大的特点是系统规模可以做得很小，成本较低。操作控制简单。但是，我们在利用单片机处理高速信号快速扫描及存储图形时显得吃力，且题目中要求要求坐标识别精度=2mm，并尽可能的提高系统分辨率，并要做到图形的存储与回放，51 系列单片机很难实现这一要求。方
