2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
超聲波電子筆系統(tǒng)由一個主機設(shè)備和一只電子筆組成。其中主機設(shè)備包含兩個位置固定的超聲波傳感器、超聲接收電路、信號采集和用于筆觸位置計算的DSP處理器。為了功能完善，DSP外接有SD卡存儲器、液晶顯示器(LCD)，溫度傳感器和紅外發(fā)生器，其整體架構(gòu)如圖2所示。

接收電路分前級放大，帶通濾波，后級放大，整形電路幾部分。因為直接由超聲波傳感器接收到的信號十分微弱，需要進行前級放大，此處選用高精度單片運算放大器OP07實現(xiàn)。帶通濾波采用壓控電壓源二階帶通濾波器，其電路原理如圖3所示，它通過改變Rf和R4的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率，電路參數(shù)由下面的公式計算得到，中心頻率

核心處理器選用TI公司的16位低功耗DSP芯片TMS320VC5509A。VC55-09A主頻最高達200 MHz，內(nèi)部有雙乘法器，支持DMA操作，集成有USBl．1控制器、多路A／D轉(zhuǎn)化器，并且它自帶MMC控制器，可以擴展MMC卡和SD卡作為存儲設(shè)備。SD卡主要用于存儲形成的筆跡信息，用于事后通過片上集成的USB接口上傳至電腦作進一步處理，比如通過文字識別軟件生成標(biāo)準(zhǔn)字體；液晶顯示器實時顯示筆跡信息，并且調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)使有利于人機交互；溫度傳感器用于監(jiān)控環(huán)境溫度，由于超聲波在空氣中的傳播速度是一個與溫度有關(guān)的量，需要對檢測的筆跡結(jié)果作修正；紅外發(fā)生器配合電子筆中的紅外接收器工作，作為超聲波測距時的同步信號。
在與SD卡連接時，直接利用DSP自帶的MMC控制器，通過對EBSR(外部總線選擇寄存器)的設(shè)置，來選擇工作于MMC／SD模式或MCBSP(多通道緩沖串口)模式，對SD卡的操作其接口方式，如圖4所示。

顯示部分，為了使編程方便，選用了日本SEIKOEPSON公司的SEDl335控制器，它可以直接與DSP相連，有較強功能的I／O緩沖器，在其內(nèi)部時鐘全周期內(nèi)，可全速響應(yīng)DSP的訪問，使DSP的數(shù)據(jù)總線直接與控制器的數(shù)據(jù)接口連接。