液晶航向指示器接口電路的優(yōu)化設(shè)計
時間:2022-01-29 10:28:27
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摘要:隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)水平不斷提高,電子設(shè)備在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用越來越廣泛,也對指示器的電路提出了更高要求,基于液晶航向指示器接口電路的優(yōu)化設(shè)計有助于提高設(shè)備的可靠性和整體性能。本文以液晶航向指示器為具體研究對象,從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面簡要探討基于液晶航向指示器接口電路的優(yōu)化設(shè)計,并針對其優(yōu)化特點和優(yōu)化方法進(jìn)行具體描述。
關(guān)鍵詞:液晶航向指示器;指示器接口電路;優(yōu)化設(shè)計
傳統(tǒng)機(jī)載儀表主要是機(jī)械儀表,在實際操作過程中存在許多問題,傳輸效率低、分辨率差導(dǎo)致指示航向常常出現(xiàn)失誤。近年來,隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,電子儀表大量使用液晶屏顯示,也應(yīng)用在航向指示器中,解決了傳統(tǒng)機(jī)械儀表的問題,提高了儀表的準(zhǔn)確度。本文所研究的航向指示器接口電路能夠接收通過液晶屏顯示的各種信息,希望對實際中基于液晶航向指示器接口電路的優(yōu)化設(shè)計有所幫助。
1硬件設(shè)計
硬件設(shè)計的主要目的是提高其性能,所以要選擇最先進(jìn)的控制系統(tǒng)和最優(yōu)秀的邏輯數(shù)據(jù)編輯器。以自整角機(jī)信號為例,如Cygnal推出了混合信號系統(tǒng)單片機(jī)(C8051F020),控制系統(tǒng)以內(nèi)部含有CIP-51的CPU內(nèi)核的51系列單片機(jī)C8051F020為主,相比較51早期系列單片機(jī),其內(nèi)部存儲增大且可靠性增強(qiáng)。指示器接口電路設(shè)計用C8051F020來控制處理數(shù)據(jù),還可以和驅(qū)動液晶屏,使用串口法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,用CPLD來輸入輸出邏輯數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面,以精度要求為標(biāo)準(zhǔn),實行信號轉(zhuǎn)好,轉(zhuǎn)換器采用14SZZ系列(中國船舶重工集團(tuán)716研制所提供),分辨率調(diào)整為14位就能滿足需求,當(dāng)兩路同類信號輸入時,可選擇雙通道功能的轉(zhuǎn)換器,避免電路面積過大。接口電路通過解算輸入自整角機(jī)的信號數(shù)字,得到數(shù)字輸出,最后將數(shù)字通過D/A轉(zhuǎn)換器從接口電路輸出。
1.1轉(zhuǎn)換器
CPLD程序以VHDL語言實現(xiàn),以單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)的地址定義為依據(jù),將地址值設(shè)為敏感信號,由此產(chǎn)生單通道A/D模塊的片選信號(高低字節(jié)),再將轉(zhuǎn)換器芯片A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果錄入緩存進(jìn)行讀?。会槍o高低字節(jié)選擇信號的雙通道模塊,可產(chǎn)生禁止/使能信號,將轉(zhuǎn)換結(jié)果錄入緩存,輸入信號進(jìn)行緩存后,CPLD程序可根據(jù)地址值將輸入信號寫單片機(jī),經(jīng)解算后得出數(shù)字輸出信號,再根據(jù)地址敏感信號產(chǎn)生D/A轉(zhuǎn)換芯片的控制信號,根據(jù)控制信號將數(shù)字輸出送入轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器直流電源波動范圍正常允許值為上下10%,嚴(yán)謹(jǐn)越限加電,電路并聯(lián)方式為:PCB板塊正5V、正15V、負(fù)15V以及GND之間分別并聯(lián)6.8uF和0.1uF的濾波電容。單片機(jī)引腳為陶瓷諧振器或晶體諧振器內(nèi)部反饋電路所產(chǎn)生的反饋輸入,為了讓內(nèi)部時鐘更加精準(zhǔn),需在引腳另外增添一個諧振器。
1.1.114ZSZ/XSZA/D轉(zhuǎn)換器
14ZSZ/XSZA/D是一種小型數(shù)字轉(zhuǎn)換器,是14位自整角機(jī),運用二階伺服回路電路,數(shù)據(jù)輸出的過程中能夠三態(tài)鎖存數(shù)據(jù),這種數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠持續(xù)跟蹤轉(zhuǎn)角機(jī)和變壓器,且因為其數(shù)據(jù)的位數(shù)多,在讀取數(shù)據(jù)時沒有終端轉(zhuǎn)換程序,數(shù)字信號在選擇通道時運用不同的高低電平。
1.1.214SZZ/SXZ數(shù)字-自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器
14SZZ/SXZ數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器方式相反,通過14SZZ/SXZ數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量后輸出,轉(zhuǎn)換器中的ENH和ENL分別控制著高8位和低6位。輸入量數(shù)據(jù)決定著轉(zhuǎn)換器的變化,當(dāng)ENH和ENL全為零時,轉(zhuǎn)換器內(nèi)部鎖存器開始下降沿。運用CNOS完成鎖存過程并通過變壓器分離輸入或者輸出的信號,從而確定計算機(jī)與控制系統(tǒng)的切合點,使接口設(shè)計更加實用。
1.2電源管理模塊
因為系統(tǒng)控制器各部件都已確定,所以其電路實際電量已可以確定,對電源的選擇也有具體要求。在電路設(shè)計過程中最重要的是控制電壓,以免電壓過大導(dǎo)致芯片使用壽命降低。
2軟件設(shè)計
2.1初始化單元
整個電路系統(tǒng)通電后,對系統(tǒng)的初始化需要47.406ms時間,此時應(yīng)找到CPU對應(yīng)串口,設(shè)定好初始化參數(shù),設(shè)定時分別將串口0、1設(shè)置帶po.0、po.1和po.2和po.3上,并將外部時鐘設(shè)定為22.118MHz,每35ms進(jìn)行一次終斷。
2.2數(shù)據(jù)處理顯示單元
電路所需的數(shù)據(jù)井A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)?4位的二進(jìn)制數(shù)字量,數(shù)字信號能夠以0~360度的轉(zhuǎn)換角度進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換,利用CPLD對數(shù)據(jù)以高低字節(jié)順序進(jìn)行緩存連接到單片機(jī)總線后傳送到液晶顯示屏中,以數(shù)字的形式輸出出來。
2.3定時工作及存儲器初始化單元
指示器接口電路設(shè)計中的定時單元的作用是識別按鍵按下動作,主要運用查詢的方式進(jìn)行識別。按鍵按下這個動作完成后,系統(tǒng)會查詢按鍵時間為多少,依據(jù)其時間長短判斷出按鍵這個動作是否真的完成,也就是說按鍵被按下,以免出現(xiàn)不小心碰到的失誤。按鍵數(shù)據(jù)主要采用RAM存儲器來存儲,如果案件數(shù)據(jù)被使用,存儲器中數(shù)據(jù)會隨之清除出去,為下次的輸入數(shù)據(jù)留出棧位。
2.4通信模塊
指示器接口電路的通信模塊需要運用到反饋的處理方法,液晶屏接收到外界的讀寫命令后,立馬啟用D/A轉(zhuǎn)換器,將其溫度和狀態(tài)反饋到單片機(jī),然后這些信息就會經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng),最終控制系統(tǒng)再一次控制液晶屏。形成數(shù)據(jù)的交換、反饋循環(huán),最終輸出信息。
2.5單片機(jī)主程序模塊
單片機(jī)主程序模塊流程首先是將RAM清空,然后查詢出液晶屏的溫度和狀態(tài),如果顯示溫度低于零度,且發(fā)現(xiàn)溫度傳感器為有效狀態(tài)則打開加熱電源,液晶屏初始化設(shè)置后讀取并處理數(shù)據(jù),液晶屏將數(shù)據(jù)顯示出來。同時處理亮度等按鍵,長按按鍵時其不改變相應(yīng)指的狀態(tài)下對按鍵計數(shù),放松按鍵后亮度等值隨之改變,使長按數(shù)據(jù)變化加快。
3結(jié)語
液晶航向指示器接口電路的優(yōu)化設(shè)計程序復(fù)雜,其設(shè)計包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計,硬件設(shè)計中14ZSZ/XSZA/D轉(zhuǎn)換器、14SZZ/SXZ數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換器和電源管理模塊的設(shè)計運用,可提高設(shè)備的性能,實現(xiàn)信息的輸入和輸出;軟件設(shè)計中,初始化單元、數(shù)據(jù)處理顯示單元、定時工作及存儲器初始化單元、通信模塊和單片機(jī)主程序模塊的設(shè)計,是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。
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作者:李大習(xí) 高勇 單位:江蘇自動化研究所 空軍駐揚(yáng)州地區(qū)軍事代表室