液晶航向指示器接口電路的優化設計論文

摘要：隨着我國經濟的發展，科學技術水平不斷提高，電子設備在生產和生活中應用越來越廣泛，也對指示器的電路提出了更高要求，基於液晶航向指示器接口電路的優化設計有助於提高設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，從硬件設計和軟件設計兩個方面簡要探討基於液晶航向指示器接口電路的優化設計，並針對其優化特點和優化方法進行具體描述。

關鍵詞：液晶航向指示器；指示器接口電路；優化設計

傳統機載儀表主要是機械儀表，在實際操作過程中存在許多問題，傳輸效率低、分辨率差導致指示航向常常出現失誤。近年來，隨着我國科學技術的不斷進步，電子儀表大量使用液晶屏顯示，也應用在航向指示器中，解決了傳統機械儀表的問題，提高了儀表的準確度。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，希望對實際中基於液晶航向指示器接口電路的優化設計有所幫助。

1硬件設計

硬件設計的主要目的是提高其性能，所以要選擇最先進的控制系統和最優秀的邏輯數據編輯器。以自整角機信號為例，如Cygnal推出了混合信號系統單片機（C8051F020），控制系統以內部含有CIP-51的CPU內核的51系列單片機C8051F020為主，相比較51早期系列單片機，其內部存儲增大且可靠性增強。指示器接口電路設計用C8051F020來控制處理數據，還可以和驅動液晶屏，使用串口法進行數據傳輸，用CPLD來輸入輸出邏輯數據。在數據處理方面，以精度要求為標準，實行信號轉好，轉換器採用14SZZ系列（中國船舶重工集團716研製所提供），分辨率調整為14位就能滿足需求，當兩路同類信號輸入時，可選擇雙通道功能的轉換器，避免電路面積過大。接口電路通過解算輸入自整角機的信號數字，得到數字輸出，最後將數字通過D/A轉換器從接口電路輸出。

1.1轉換器

CPLD程序以VHDL語言實現，以單片機輸入數據的地址定義為依據，將地址值設為敏感信號，由此產生單通道A/D模塊的片選信號（高低字節），再將轉換器芯片A/D轉換結果錄入緩存進行讀取；針對無高低字節選擇信號的雙通道模塊，可產生禁止/使能信號，將轉換結果錄入緩存，輸入信號進行緩存後，CPLD程序可根據地址值將輸入信號寫單片機，經解算後得出數字輸出信號，再根據地址敏感信號產生D/A轉換芯片的控制信號，根據控制信號將數字輸出送入轉換器。轉換器直流電源波動範圍正常允許值為上下10%，嚴謹越限加電，電路並聯方式為：PCB板塊正5V、正15V、負15V以及GND之間分別並聯6.8uF和0.1uF的濾波電容。單片機引腳為陶瓷諧振器或晶體諧振器內部反饋電路所產生的反饋輸入，為了讓內部時鐘更加精準，需在引腳另外增添一個諧振器。

1.1.114ZSZ/XSZA/D轉換器

14ZSZ/XSZA/D是一種小型數字轉換器，是14位自整角機，運用二階伺服迴路電路，數據輸出的過程中能夠三態鎖存數據，這種數字轉換器能夠持續跟蹤轉角機和變壓器，且因為其數據的位數多，在讀取數據時沒有終端轉換程序，數字信號在選擇通道時運用不同的高低電平。

1.1.214SZZ/SXZ數字-自整角機轉換器

14SZZ/SXZ數字—自整角機轉換器與A/D轉換器方式相反，通過14SZZ/SXZ數字—自整角機轉換器將二進制數字量轉換為模擬量後輸出，轉換器中的ENH和ENL分別控制着高8位和低6位。輸入量數據決定着轉換器的變化，當ENH和ENL全為零時，轉換器內部鎖存器開始下降沿。運用CNOS完成鎖存過程並通過變壓器分離輸入或者輸出的信號，從而確定計算機與控制系統的切合點，使接口設計更加實用。

1.2電源管理模塊

因為系統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。在電路設計過程中最重要的是控制電壓，以免電壓過大導致芯片使用壽命降低。

2軟件設計

2.1初始化單元

整個電路系統通電後，對系統的初始化需要47.406ms時間，此時應找到CPU對應串口，設定好初始化參數，設定時分別將串口0、1設置帶po.0、po.1和po.2和po.3上，並將外部時鐘設定為22.118MHz，每35ms進行一次終斷。

2.2數據處理顯示單元

電路所需的數據井A/D轉換後變為14位的二進制數字量，數字信號能夠以0～360度的轉換角度進行相應轉換，利用CPLD對數據以高低字節順序進行緩存連接到單片機總線後傳送到液晶顯示屏中，以數字的形式輸出出來。

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行識別。按鍵按下這個動作完成後，系統會查詢按鍵時間為多少，依據其時間長短判斷出按鍵這個動作是否真的完成，也就是説按鍵被按下，以免出現不小心碰到的失誤。按鍵數據主要採用RAM存儲器來存儲，如果案件數據被使用，存儲器中數據會隨之清除出去，為下次的輸入數據留出棧位。

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後，立馬啟用D/A轉換器，將其温度和狀態反饋到單片機，然後這些信息就會經數據總線傳輸到控制系統，最終控制系統再一次控制液晶屏。形成數據的交換、反饋循環，最終輸出信息。

2.5單片機主程序模塊

單片機主程序模塊流程首先是將RAM清空，然後查詢出液晶屏的温度和狀態，如果顯示温度低於零度，且發現温度傳感器為有效狀態則打開加熱電源，液晶屏初始化設置後讀取並處理數據，液晶屏將數據顯示出來。同時處理亮度等按鍵，長按按鍵時其不改變相應指的狀態下對按鍵計數，放鬆按鍵後亮度等值隨之改變，使長按數據變化加快。

3結語

液晶航向指示器接口電路的優化設計程序複雜，其設計包含硬件設計和軟件設計，硬件設計中14ZSZ/XSZA/D轉換器、14SZZ/SXZ數字—自整角機轉換器和電源管理模塊的設計運用，可提高設備的性能，實現信息的輸入和輸出；軟件設計中，初始化單元、數據處理顯示單元、定時工作及存儲器初始化單元、通信模塊和單片機主程序模塊的設計，是數據處理的關鍵。

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