用于LCD測(cè)試系統(tǒng)的程控驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

引言
液晶顯示器是一種電壓型非主動(dòng)發(fā)光顯示器，典型液晶顯示器利用液晶材料的介電常數(shù)各向異性和折射率各向異性的物理特性，通過(guò)改變加在液晶盒上的電壓來(lái)改變液晶分子的排列方式，從而改變液晶盒的透光率這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制，通過(guò)反射(無(wú)背光型)或透射(有背光型)光來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示。液晶盒透過(guò)不同的強(qiáng)度和不同顏色的光，然后再使用空間混色法，就可以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。
試驗(yàn)室用于LCD的測(cè)試系統(tǒng)就是在液晶盒中注入不同的液晶材料，用電極引線(xiàn)做成筆段式或矩陣型的LCD，然后在電極上加上所要求的驅(qū)動(dòng)脈沖，使被選行與被選列交叉位置上的液晶像素或筆段在電場(chǎng)作用下呈現(xiàn)顯示狀態(tài)(遮光或透光)，以此測(cè)試LCD的性能，所需的各種驅(qū)動(dòng)脈沖由驅(qū)動(dòng)電源提供。液晶顯示從無(wú)源到有源，由于其所用材料、形式、結(jié)構(gòu)的不同，其驅(qū)動(dòng)方法也比較復(fù)雜。目前試驗(yàn)室的測(cè)試只能用簡(jiǎn)單
的方波作為驅(qū)動(dòng)脈沖，然而LCD的驅(qū)動(dòng)必須采用交流驅(qū)動(dòng)，以減少直流分量。為了使測(cè)試方便、快捷、對(duì)驅(qū)動(dòng)電源有要求：要使驅(qū)動(dòng)電源能夠提供各種所需驅(qū)動(dòng)脈沖；要使驅(qū)動(dòng)電源使用方便快捷。本設(shè)計(jì)目的就是制作一款用于LCD測(cè)試系統(tǒng)的程控驅(qū)動(dòng)器。該程控驅(qū)動(dòng)器基于嵌入式系統(tǒng)ARM7實(shí)現(xiàn)程序控制，內(nèi)建DC／DC升壓電路和DC／AC轉(zhuǎn)換電路以提供直流電源和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，電源內(nèi)建／外接可選。該系統(tǒng)輸出的脈沖電壓峰值、頻率、占空比均可調(diào)。其中，電壓峰值通過(guò)I2C總線(xiàn)調(diào)節(jié)，頻率和占空比由脈寬調(diào)制器PWM調(diào)節(jié)，所有參數(shù)的設(shè)定均由串口通信發(fā)送到ARM7程序中。

1 硬件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)核心采用Philips的LPC2132，一方面通過(guò)其2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件I2C接口傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調(diào)節(jié)升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)反饋，而升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器能在芯片操作時(shí)調(diào)整輸出電壓；另一方面通過(guò)脈寬調(diào)制器PWM輸出脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)光電耦合繼電器中的LED，使其實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，一路PWM輸出控制2個(gè)光電耦合繼電器的開(kāi)與關(guān)來(lái)選擇所需電壓，一路PWM輸出控制4個(gè)橋式光電耦合繼電器的開(kāi)與關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)換交流。
考慮到內(nèi)部產(chǎn)生的電壓范圍可能達(dá)不到所需電壓的范圍，巧妙地接入了外部電壓輸入端，并用一個(gè)雙道雙擲開(kāi)關(guān)內(nèi)外互換；另外，由于PWM輸出脈沖達(dá)不到LED工作所需的電壓電流，因此增加了LED的驅(qū)動(dòng)電路模塊；該程控驅(qū)動(dòng)器有2個(gè)輸出。一是如圖1所示的交流電壓輸出；二是將2個(gè)升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器的輸出端也作為輸出，以提供直流電壓輸出。

1．1 0～90 V可調(diào)直流電源設(shè)計(jì)
采用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件I2C接口傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器X9241，通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調(diào)節(jié)升壓DC／DC轉(zhuǎn)換器LT3482的負(fù)反饋，而LT3482能在芯片操作時(shí)調(diào)整輸出電壓。整個(gè)設(shè)計(jì)電路如圖2所示。

電路中，將X9241的4個(gè)電位器串聯(lián)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)254級(jí)可調(diào)，同時(shí)與-122 kΩ的電阻串聯(lián)到5 V電壓上，根據(jù)分壓原理，該電位器的輸出電壓可達(dá)O～1．235 V。將X9241的SCL和SDA連接到LPC2132的I2C總線(xiàn)上進(jìn)行串口通信，通常在SCL和SDA線(xiàn)上需要設(shè)置上拉電阻，由于LPC2132的I2C總線(xiàn)上已具有上拉電阻，故此處的上拉電阻可以省略。將X9241的4位地址A0～A1引腳都連接到地，此時(shí)編程地址定義為0000。