隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，對(duì)便攜式輸入設(shè)備的要求也越來(lái)越高。人們希望能隨時(shí)隨地用電子設(shè)備記錄下原始的書(shū)寫(xiě)內(nèi)容。傳統(tǒng)的基于傳感材料的手寫(xiě)筆系統(tǒng)需要特殊的書(shū)寫(xiě)材料，使它的應(yīng)用范圍受到限制。超聲波相對(duì)與電磁波速度要小得多，其傳播的時(shí)間較容易檢測(cè)，將其應(yīng)用于電子筆系統(tǒng)中，可以使輸入設(shè)備更加便捷，筆跡跟蹤準(zhǔn)確。
　　DSP擁有高速的運(yùn)算能力，適合于大運(yùn)算量的信號(hào)處理，在超聲波電子筆系統(tǒng)中將其作為信號(hào)處理的核心處理器是一個(gè)良好的選擇。本系統(tǒng)綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、波形檢測(cè)和筆跡形成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)記錄手寫(xiě)筆跡的功能。當(dāng)電子筆在任意平面書(shū)寫(xiě)的同時(shí)，筆跡即刻顯示在主設(shè)備的屏幕上，同時(shí)筆跡信息存儲(chǔ)到主設(shè)備的SD卡中，并且可以上傳至電腦，作進(jìn)一步的處理。它適用于移動(dòng)辦公、電化教育、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等多種場(chǎng)合。
　　1 超聲波筆跡檢測(cè)原理
　　超聲波是一種彈性機(jī)械波，其傳播時(shí)能量相對(duì)集中，衰減小，不受光線(xiàn)和周?chē)矬w顏色的影響，廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)之中。電子筆系統(tǒng)要精確完成筆跡形成和存儲(chǔ)的功能，首先是要利用超聲波檢測(cè)出各個(gè)采樣時(shí)刻筆觸所在位置。為此，需要一個(gè)超聲波發(fā)生器安裝于筆觸位置，兩個(gè)超聲波傳感器固定在一個(gè)主設(shè)備上。它們的幾何位置關(guān)系可以由圖1表示，其中R（L）和R（R）是兩個(gè)固定的超聲波傳感器，TX是筆觸上的超聲波發(fā)生器，a為R（L）與R（R）之間的距離，是一個(gè)已知常量。
　　
　　在有紅外信號(hào)同步的情況下，b和c的大小可以通過(guò)渡越時(shí)間法實(shí)時(shí)測(cè)量得到。然后，以R（L）所在位置為原點(diǎn)，以R（L）和R（R）的連線(xiàn)為x軸建立平面坐標(biāo)系，由簡(jiǎn)單的幾何知識(shí)得到此時(shí)筆觸的位置坐標(biāo)為
　　
　　通過(guò)反復(fù)測(cè)量，以75 Hz頻率采樣形成點(diǎn)跡，多個(gè)時(shí)刻的點(diǎn)跡最終形成連續(xù)筆跡。為了避免環(huán)境噪聲干擾和多套系統(tǒng)同時(shí)使用時(shí)產(chǎn)生的相互干擾，采用文獻(xiàn)敘述的兩步檢測(cè)和時(shí)隙跳變檢測(cè)方法。
　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　超聲波電子筆系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)設(shè)備和一只電子筆組成。其中主機(jī)設(shè)備包含兩個(gè)位置固定的超聲波傳感器、超聲接收電路、信號(hào)采集和用于筆觸位置計(jì)算的DSP處理器。為了功能完善，DSP外接有SD卡存儲(chǔ)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。