手寫並顯示字符圖形的裝置及方法

2023-11-06 18:37:52 2

專利名稱：手寫並顯示字符圖形的裝置及方法
技術領域：
本發明是一種用筆狀感光器(下稱光筆)在LED矩陣上手寫並顯示字符圖形的裝置及方法。
本發明的裝置及方法主要可用作「用光筆手寫並顯示字符圖形的LED發光二極體顯示裝置」。還可作為「具有自身顯示功能的手寫字符圖形的LED輸入裝置」。下面分別加以說明。
通常的LED顯示裝置一般都要配備鍵盤用以輸入字符，因而需懂得編碼規則，還要記憶一定量的編碼，並且受字庫限制不能顯示任意的漢字以及其他民族文字等字符，對於輸入圖形或者再配製另外的圖形輸入裝置，或者用鍵盤本身，而用鍵盤不論是編程作圖，還是擊鍵移動光標來勾劃圖形都是不很方便的。即使是LED顯示裝置能夠用上一種所謂的手寫字符輸入板，雖然輸入字符不必懂編碼規則，不用記憶編碼，但顯示內容要受字庫的限制，何況還不能滿足圖形輸入的需要。除了輸入字符、圖形使用方面的不足外，上述所有的外加字符及圖形輸入裝置都還使得整個LED顯示裝置構成複雜，製作成本高。
本發明的裝置作為用光筆手寫並顯示出字符圖形的顯示裝置，把LED矩陣既作為能同時顯示若干字符圖形的顯示矩陣又直接利用這個能顯示的LED矩陣本身，作為光筆手寫出字符圖形的光信號「依託」。所謂「依託」就是指整個LED矩陣高速掃描發光，給光筆以信號，使整個LED矩陣一兼兩用，這樣就實現了只用一支以光敏元件為主體的光筆，就可以在整個LED矩陣上自如地手寫出字符、圖形。當光筆無需接觸只通過光線傳遞接收到LED矩陣(做發光板用)上LED單元發的光，就能使那個LED單元做出顯示。光筆按照人們的意圖書寫欲寫入的字符或圖形時光筆移動軌跡對著的LED單元逐個顯示，從而LED矩陣(做顯示器用)就顯示出已寫入的字符或圖形來。本發明把整個LED矩陣做為一幅畫面來處理，用戶寫入的字符或圖形都被當做畫面的一部分進入畫面輸入緩衝存儲區(在詳細說明中說明)，並顯示出來，因而不需要配置字符發生器(字庫)不需要在線識別，只要不超出這個畫面大小，不超過畫面的解析度(由矩陣中發光單元的個數決定)用戶可寫出任意的字符或圖形，或者是相間混的字符和圖形。字體形狀、相互間隔可較隨意。除了可手寫出漢字，還可寫出其它各民族的文字，尤其是用筆畫出圖形非常方便。一幅畫面不夠用，可按實際設置若干幅，幅與幅之間可連續，也可非連續地寫入、顯示字符和圖形。
本發明把輸入(手寫)和顯示兩者巧妙地統一在一個LED短陣上，作為能用光筆自如地寫出多幅字符圖形的顯示裝置，不僅省去了一般的LED顯示裝置需配置的諸如鍵盤、輸入板等字符、圖形輸入裝置，省去了字符發生器(字庫)使之裝置減少結構簡化，製造成本低，而且使用時能夠類似在普通黑板上寫字畫圖那樣，寫上什麼內容就顯示什麼內容，自如、方便、直觀。
通常的手寫字符輸入裝置一般自身都不具備顯示功能，在手寫入字符時不易記準筆道，操作者要去記億辨別已寫入的筆畫和未寫入的筆畫之間的相應位置，增加了作業時的精力負擔，影響手寫字符圖形的效率。有的手寫字符輸入裝置雖然帶顯示功能，但那是輸入板和顯示器的組合，即在一個液晶或其它材料做的顯示器上面再放上一塊透明材料做的手寫字符輸入塊，這樣來實現手寫字符時的實時筆劃顯示，結構複雜，製作複雜，控制也複雜化。
然而，本發明的裝置作為輸入裝置其突出的優點是在於LED矩陣它自身已具備顯示功能，在手寫字符圖形時光筆移動軌跡下的LED單元馬上就做出顯示，直觀、清晰、準確，具有結構簡化、製作容易，控制容易、手寫方便的優點。
手寫並顯示字符圖形的裝置，除了顯示手寫在上面的字符圖形外，同時還可以把這些字符圖形的信息傳輸到另外的設備中去，起到輸入裝置的作用。
以下結合附圖
並以本發明的一個實施例來對本發明詳細敘述圖一，用筆狀感光器手寫並顯示字符圖形的一個示意圖，圖中(1)是LED矩陣，(2)是筆狀感光器。LED矩陣上是用光筆手寫並顯示的二個漢字「飛機」，五個英文字母「PLANE」，以及一個飛機圖案。
圖二，筆狀感光器(2)接收LED矩陣(1)的發光信號手寫並顯示字符圖形的示意。圖中(3)是由集成電路晶片構成的微處理器系統。
圖三，光筆在LED矩陣上手寫並顯示字符圖形的子程序。
圖四，用光筆手寫並顯示字符圖形的裝置線路框圖。
圖五，用光筆手寫並顯示字符圖形的裝置控制流程圖。
本發明的裝置主要由一個LED矩陣(1);一個筆狀感光器(2);一個微處理器系統(3);這三部分構成。
LED矩陣(1)用幾千個LED單元組成m行n列的矩陣，其尺寸可按實際需要做成零點幾平方米以至幾平方米，隨著尺寸的變化，m根行線和n根列線的數目也會改變，那麼矩陣所用的LED單元的數目也可從零點幾千個至幾十千個之間變化。每個LED單元可用一隻LED管子，也可以用一隻以上的LED管子適當地相聯結而成，LED管子可用各種規格，多種顏色的，具體怎樣把LED單元之間做成矩陣，可有多種普通工藝來實現。如焊在雙面銅箔板上或焊在單面銅箔板上再架空焊另一根導線等。甚至可採用器件廠生產的現成LED矩陣。矩陣中m根行線的任何一根和n根列線的任何一根的交叉點通過一個LED單元連接，所有的LED單元極性一致，分別連接在m根行線和n根列線的所有交叉點上。例如在一個實施例中的LED矩陣就是有32行×64列共2048個LED單元組成，如附圖一中(1)所示意的。
LED矩陣在本發明中要起到雙重作用。在控制電路的控制下，LED矩陣高速掃描發光，光筆接收到其光信號，經過控制電路處理，就使光筆軌跡下的LED單元作出顯示，從而構成字符或圖形。如附圖一所示的手寫並顯示的「飛機」的文字及圖案。
LED矩陣與微處理器由接口連接，此接口分為行輸出驅動接口和列輸出驅動接口，行與列控制信號經行、列驅動接口轉化成LED矩陣所要求的電壓(或電流)向LED矩陣輸出。微處理器與LED接口的連接方法可採用並行方式，也可採用串行方式，在並行方式中，行列信號由軟體實現掃描，在串行方式中準將別由硬體實現掃描，也可用複合方式，如行信號用串行傳送，列信號用並行傳送等。
筆狀感光器(2)由光敏元件和筆桿構成，光敏元件對光譜的敏感區域應與採用的LED元件的發光譜相適應，光敏元件要有一定的響應速度以便能跟上LED矩陣掃描時光點改變的速度，光筆中的光敏元件的受光面積和光筆軌跡對應的筆道粗細有相關性筆桿周圍及後部都不透光，光筆前端有一進光孔，光敏元件就放於進光孔稍進去一點的位置，光敏元件的受光面正對著進光孔，只能接受從筆桿前端射來的光線，避免雜散光的幹擾，如附圖二中的2所示。
光筆信號通過一個接口電路與微處理器系統相連接。如附圖二所示在書寫字符圖形時，光筆中的光敏元件無需接觸LED矩陣，只要能夠接收到LED矩陣中LED單元發出的光信號，即可將信息寫入。附圖四中所示還有配合光筆「寫」、「擦」字符圖形的「寫」功能開關4，「擦」功能開關5，開關4和5也可裝在光筆上。附圖四中所示還有根據需要設置的諸如「上一幅「下一幅」「插入」「刪除」等其它功能鍵。
微處理器系統(3)可採用通常的微機系統，也可採用通常的單板機，還可採用由若干塊集成電路晶片組成的專用微處理器小系統。當採用專用微處理器小系統時，體積小，造價低，控制方便。因此本發明的一個實施例中，就是採用專用的微處理器小系統。如附圖二所示微處理器系統(3)就緊置於LED矩陣(2)後面，使得結構緊湊。
附圖四中(6)是畫面輸入緩衝存儲區。它是通過CPU(中央處理單元)從RAM(隨機讀寫存儲器)中劃出的一些存儲單元，這些存儲單元同LED矩陣上的LED單元數目一樣，並且每一位存儲單元對應於一個LED單元，以解決寫入過程中每個LED單元的信息存儲，整個畫面稱為一幅。如附圖所示的一個實施例中畫面輸入緩衝存儲區的存儲單元同LED矩陣上的LED單元都是2048個，存儲一幅畫面的字符圖形信息。RAM中另外部分是畫面存儲器(7)，它接在加有斷電保持信息的電路中，用以存儲從畫面輸入緩衝存儲區送來的多幅畫面信息，畫面存儲器的容量＝畫面輸入緩衝存儲區×所需存儲畫面幅數，可根據需要來定，該存儲器也可使用磁碟等存儲器。
下面結合附圖來詳細說明在LED矩陣上用光筆手寫出字符圖形的兩種實現方案方案一由控制電路控制LED矩陣中LED單元逐行依次發光(光點掃描)。在任何時刻不能有多於一個發光單元發光的現象出現。與此同時畫面輸入緩衝存貯區指針也依次指在與發光單元相應的位置上。每個LED單元發光後，控制電路檢測光筆有無輸入信號，若無輸入信號，本LED單元停止發光，下一個LED單元開始發光。當光筆指到LED矩陣某一LED單元的位置時，由於光點掃描速度比起手執光筆的寫入的動作來說非常快，相對的看光筆移動時每對應的一個LED單元，都會遇上不止一次的光點掃描，因而光點掃描到與光筆相對應的那一個LED單元時，光筆接收到光信號並轉變成電信號送至控制電路，控制電路將根據「寫」、「擦」功能開關被接通在「寫」狀態還是「擦」狀態，來決定此刻畫面緩衝存儲區指針所指的存儲單元「置1」還是「清零」，這樣就把光筆所指的那一個單元作為一個點信息，「寫入」或「擦除」了，同時LED矩陣上那一個LED單元作出相應的顯示，「寫入」就發亮光，「擦除」就從發亮光狀態恢復到未發亮光的狀態，如果此刻功能開關「寫」和「擦」都未被接通，控制電路就不接受光筆信號不改變畫面緩衝存貯區存貯單元的狀態，也就是說這種情況下光筆的軌跡不會改變LED矩陣的畫面內容，這就防止了誤「寫」、「擦」，方便了操作，一點「寫」或「擦」完後，光點掃描繼續在進行著，可進行下一點的「寫」或「擦」，諸如此般，連點成線、成面可完成整幅畫面的信息寫入工作，也就是光筆在LED矩陣上寫出了字符、圖形。
方案二由控制電路控制LED矩陣中LED單元整行發光，逐行掃描，當光筆指在某一LED單元的位置時，逐行掃描到這一位置所在的行，光筆接收到信號後，送進控制電路來記憶這一行，並將逐行掃描變為整列發光，逐列掃描。由於掃描速度遠遠超過光筆的手寫速度，當逐行掃描結速後又逐列掃描到同一點時，光筆位置還不會改變，控制電路又將光筆送來的列信號與所記憶的行信號相結合，確定出行列交叉的這一點就是光筆要寫入的點，其它過程都與方案一相同不必再重複說明。
方案一由於逐點掃描，一點對應於一點，所以寫入準確，但由於逐點掃描，掃描一幅的點數多，在相同掃描速度下，寫入速度較慢。而方案二由於行、列掃描比起方案一的逐點掃描，掃描次數少得多，所以在相同掃描速度下寫入速度可以較快，但由於是分兩次掃描來決定一點，在兩次掃描之間光筆位置有可能改變，有的寫入準確度稍差。實施本發明時，較小的LED矩陣用方案一最好，較大的LED矩陣用方案二為宜。
不論方案一，還是方案二，為了方便整幅的擦、寫都另設置一個恆定發光的LED(可由電源指示LED兼任)，將光筆對著此管，按下「寫」開關可將整幅都寫入，使矩陣上所有LED單元重發亮光，按下「擦」開關可整幅擦除，使矩陣上所有LED單元都不發光。
最後參考圖五敘述本發明裝置的操作過程。
開機後，如果要用光筆在LED矩陣上寫出字符圖形，可將微處理器系統(3)置於「寫、擦」狀態，並接通「寫」功能開關，這時矩陣(1)做光點掃描，形成滿幅的微弱亮光，操作者手持光筆(2)，對著矩陣1移動(書寫)，光筆中的光敏元件無需接觸矩陣，只需接收到某個LED單元發出的光，這個單元就發出了比原來掃描時亮度明顯高得多的亮光，光筆划過的軌跡一直以亮光顯示著，構成(寫出)了字符圖形。直到寫滿一幅存入畫面存儲器保存下來，並且可以繼續轉一幅或別的一幅進行書寫，如欲整幅一次寫入(即讓矩陣(1)所有單元都發亮光)只要把光筆對著一個恆定發光的LED管子(由電源指示燈兼任)按下「寫」開關即可。
用光筆「擦」去已寫入的字符圖形只是把已發亮光的LED單元恢復到光點掃描指時發弱光的狀態，其它操作不論是局部擦去，整幅擦去，還是多幅擦去都類似於用光筆寫出字符圖形不再贅述。
開機後，或者到書寫字符圖形至某一幅時，如要顯示畫面存儲器裡的字符圖形，只要將微處理器系統(3)置於顯示狀態，LED矩陣(1)即可按預置的顯示功能自動顯示或者按用戶選擇的顯示功能進行顯示。是「寫」入的LED單元都發亮光是「擦」除的或本來就沒寫入的LED單元就不發亮光，從而顯示出字符圖形來。
權利要求
1.一種手寫並顯示字符圖形的裝置，其特徵為由一個由發光二極體構成的LED矩陣和由光敏元件構成的筆狀感光器及一個微處理系統構成；LED矩陣既作為能同時顯示若干字符、圖形的顯示發光矩陣，又兼作用筆狀感光器在上面手寫入字符圖形的的掃描發光矩陣。
2.按照權利要求1所述的手寫並顯示字符圖形的裝置，其特徵是LED矩陣中的LED單元數目一般為幾千個至幾萬個，根據實際需要也可低於一千個，每個單元可以由一隻LED組成，也可以由一隻以上的LED聯結而成。
3.按照權利要求1所述的手寫並顯示字符圖形的裝置，其特徵在於微處理系統中設置有一個與LED矩陣單元一一對應的畫面輸入緩衝存儲區，用來把整個LED矩陣作為一幅畫面來處理。
4.按照權利要求1所述的手寫並顯示字符圖形的裝置，其特徵在於其可與其它的設備、顯示器連接，作為輸入裝置使用。
5.一種手寫並顯示字符圖形的方法，其特徵在於筆狀感光器接收LED矩陣掃描的發光單元信號，經處理後存入控制系統的畫面輸入緩衝存儲區相對應的一位，並由控制電路使LED矩陣中被感光器接收的單元作出顯示，感光器移動的軌跡對著的LED矩陣單元逐個顯示，構成字符和圖形。
6.按照權利要求5所述的手寫並顯示字符圖形的方法，其特徵是字符圖形的寫入顯示是利用一個LED矩陣完成的。
7.按照權利要求5所述的手寫並顯示字符圖形的方法，其特徵是把整個LED矩陣作為一個畫面來處理，可同時手寫並顯示一個以上的字符、圖形、相間混的字符和圖形。
8.按照權利要求5所述的手寫並顯示字符圖形的方法，其特徵是本方法可與其他顯示方式結合使用，為其他設備、顯示裝置輸送所需字符、圖形。
9.按照權利要求1或5所述的手寫並顯示字符圖形的裝置及方法，其特徵是手寫輸入顯示的文字是漢字。
10.按照權利要求1或5所述的手寫並顯示字符圖形的裝置及方法，其特徵是手寫輸入顯示的文字是其他民族文字。
全文摘要
一種手寫並顯示字符圖形的裝置與方法，其裝置包括一個由發光二極體構成的LED矩陣，一個由光敏元件構成的筆狀感光器及一個微處理系統。本發明將字符圖形的寫入與顯示利用一個LED矩陣完成感光器接收LED掃描時發光單元的信號，處理後存入與LED單元相對應的畫面輸入緩衝存儲區，控制LED相應單元顯示，感光器移動的軌跡構成字符圖形。本發明無需鍵盤、輸入板等輸入裝置和字庫，結構簡單、操作方便、成本低。還可作為其他設備的輸入裝置。
文檔編號G06F3/033GK1033539SQ8710129
公開日1989年6月28日 申請日期1987年12月15日 優先權日1987年12月15日
發明者史耀華, 葛龍龍 申請人:史耀華, 葛龍龍