基于STC12C5616AD單片機(jī)的操作指示器設(shè)計(jì)
火箭炮能否迅速展開(kāi)火力打擊是衡量其武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的重要因素。火箭炮在對(duì)目標(biāo)實(shí)施準(zhǔn)確打擊之前,必須對(duì)其進(jìn)行精確的調(diào)平。目前,部隊(duì)在對(duì)火箭炮車(chē)體平臺(tái)進(jìn)行調(diào)平時(shí),調(diào)平過(guò)程復(fù)雜,協(xié)調(diào)要求高。調(diào)平過(guò)程通常需要三個(gè)人配合完成,一人站在梯子上觀察放于回轉(zhuǎn)盤(pán)水準(zhǔn)儀檢查座上的水準(zhǔn)儀,兩人位于車(chē)下手動(dòng)操作兩個(gè)千斤頂,一般要經(jīng)過(guò)多次調(diào)試才能完全使車(chē)體縱橫向水平。檢查調(diào)整完后,若車(chē)體水平發(fā)生變化,又要重復(fù)以上調(diào)平過(guò)程。這種調(diào)平方式耗時(shí)長(zhǎng),調(diào)平過(guò)程繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且不便于指揮、協(xié)調(diào)困難,精度也得不到保證。因此,部隊(duì)亟需一種能動(dòng)態(tài)顯示車(chē)體姿態(tài),并指示操作手操作的指示器。本文基于STC12C5616AD單片機(jī)設(shè)計(jì)一種能夠?qū)?chē)體平臺(tái)的傾斜狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)顯示的操作指示器。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170791.htm操作指示器的組成及工作原理
操作指示器結(jié)構(gòu)組成如圖1所示,由主控制器、無(wú)線數(shù)傳模塊和液晶顯示屏等組成。其工作原理:操作指示器通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊接收到從傾斜檢測(cè)儀輸出的縱向和橫向傾斜角度數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算,然后通過(guò)液晶屏幕顯示出車(chē)體的縱橫向傾斜角度,并根據(jù)數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果,指示出左右兩個(gè)千斤頂需要進(jìn)一步調(diào)整的方向。傾斜檢測(cè)儀放置于回轉(zhuǎn)盤(pán)水準(zhǔn)儀檢查座上,兩個(gè)操作指示器分別吸附于兩個(gè)千斤頂旁或戴在操作人員手臂上,兩名操作手觀察各自的指示器即可調(diào)平車(chē)體。液晶顯示采用的是COG封裝的12864液晶屏,采用串行SPI總線驅(qū)動(dòng),這種液晶屏幕驅(qū)動(dòng)芯片直接集成到玻璃基板上,體積小、省電,背光電路設(shè)計(jì)靈活。
圖1 操作指示器結(jié)構(gòu)組成圖
主控制器的選型及電路設(shè)計(jì)
主控制器的選型
操作指示器的控制核心選用STC12C5616AD單片機(jī)。該芯片具有如下特點(diǎn):
(1)高速:1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期,增強(qiáng)型8051內(nèi)核,平均指令運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)8051快8~12倍。
(2)寬電壓:5.5V~3.3V。
(3)增加第二復(fù)位功能腳(高可靠復(fù)位,可調(diào)整復(fù)位門(mén)檻電壓,頻率12MHz時(shí),無(wú)需此功能)。
(4)增加外部掉電檢測(cè)電路,可在掉電時(shí),及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM,正常工作時(shí)無(wú)需EEP。
(5)低功耗設(shè)計(jì):掉電模式(可由外部中斷喚醒),可支持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒。
(6)低功耗設(shè)計(jì):空閑模式(可由任意一個(gè)中斷喚醒);掉電模式(可由外部中斷喚醒),可支持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒。
(7)工作頻率:0~35MHz,相當(dāng)于普通8051:0~420MHz。
(8)時(shí)鐘:外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選,在ISP下載編程用戶(hù)程序時(shí)設(shè)置。
(9)8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器,擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上。
(10)1280字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
(11)ISP/IAP,在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程,無(wú)需編程器/仿真器。
(12)8通道,10位高速ADC,速度可達(dá)25萬(wàn)次/秒,2路PWM還可當(dāng)2路D/A使用。
(13)2通道捕獲/比較單元(PWM/PCA/CCP),也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器或2個(gè)外部中斷(支持上升沿/下降沿中斷)。
(14)4個(gè)16位定時(shí)器,兼容普通8051的定時(shí)器T0/T1,2路PCA實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器。
(15)可編程時(shí)鐘輸出功能,T0在P3.4輸出時(shí)鐘,T1在P3.5輸出時(shí)鐘,BRT在P1.0輸出時(shí)鐘。
(16)硬件看門(mén)狗(WDT).
(17)高速SPI串行通信端口。
(18)全雙工異步串行(UART),兼容普通8051的串口。
(19)先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu),兼容普通8051指令集,有硬件乘法/除法指令。
(20)通用I/O口(36/40/44個(gè)),復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口/弱上拉,推挽/強(qiáng)上拉,僅為輸入/高阻,開(kāi)漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA,但整個(gè)芯片最大不超過(guò)100mA。
主控制器電路設(shè)計(jì)
操作指示器的主控制器采用的芯片是STC12C5616AD單片機(jī),具備一個(gè)串口UART0和一個(gè)SPI總線接口,采用的3.3V供電,具有低功耗,指令執(zhí)行效率高的特點(diǎn)。由于ZigBee無(wú)線數(shù)傳模塊和LCM屏都采用TTL電平驅(qū)動(dòng)。因此,控制器通過(guò)UART0直接接到無(wú)線數(shù)傳模塊上;通過(guò)SPI總線相關(guān)端口,直接接到LCM模塊的數(shù)據(jù)傳輸端。具體的電路原理如圖2所示。
圖2 操作指示器主控制器電路原理圖
顯示屏的簡(jiǎn)介及其接口電路設(shè)計(jì)
顯示屏的簡(jiǎn)介
實(shí)際上,可將一般單純的TN型與TFT型液晶顯示器面板視為僅僅是一個(gè)經(jīng)由組合上下兩片玻璃后并灌注進(jìn)液晶的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)品。在應(yīng)用時(shí),必須施加驅(qū)動(dòng)電壓到LCD的接口端上,這樣才可以通過(guò)電能所產(chǎn)生的電場(chǎng)將液晶分子按照要求分布,由此產(chǎn)生顯示畫(huà)面。通常,把驅(qū)動(dòng)LCD的技術(shù)都集成在一個(gè)IC芯片(Driver IC)上,由其產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓波形。簡(jiǎn)單地講,LCM(Liquid Crystal Module)就是把此Driver IC與LCD面板連接起來(lái),可以完成LCD顯示功能的模塊。隨著商品的不斷多樣化,各種數(shù)碼產(chǎn)品對(duì)液晶模塊(LCM)的形式、性能要求也不斷地豐富、更新,不斷地加入其他組成部件:柔性印刷電路板、背光模組、印刷電路板等,使LCM能夠滿足多種產(chǎn)品的需要。目前,LCM的工藝已經(jīng)發(fā)展為體積小、薄形化技術(shù)。按照Driver IC的封裝形式分為COG工藝、TAB工藝和COF工藝。在此主要介紹COG工藝。
COG(Chip On Glass)工藝:使用的Driver IC為COG IC,該技術(shù)通過(guò)把Driver IC直接安裝在液晶面板玻璃底板上,從液晶面板外掛的印刷電路板上去掉液晶驅(qū)動(dòng)器IC,減小了電路面積,且易于大批量生產(chǎn),適用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品所用的LCD,如:手機(jī)、PDA等便攜式電子產(chǎn)品。在COG工藝中,采用ACF將IC與LCD連接起來(lái),使得COG IC芯片直接連接在玻璃上。關(guān)鍵點(diǎn)是IC的BUMP對(duì)準(zhǔn)LCD的ITO線路,不能偏移,為了避免這一點(diǎn),在LCD面板上設(shè)計(jì)有COG工藝對(duì)位標(biāo)記,在COG IC芯片上也要設(shè)計(jì)相應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記。在進(jìn)行壓合前,要找到二者的對(duì)位標(biāo)記,對(duì)準(zhǔn)后進(jìn)行壓合,從而使COG IC與LCD上的ITO線路導(dǎo)通。
TAB(Tape Automated Bonding)工藝:將封裝形式為T(mén)CP(Tape Carrier Package, 帶載封裝)的Driver IC用各向異性導(dǎo)電膜依次固定在LCD和PCB上。這種安裝方式可減小LCM的重量、體積,安裝方便,可靠性較好,是比較成熟的工藝技術(shù)。
COF(Chip On Film)工藝:芯片被直接安裝在柔性PCB上。這種連接方式的集成度較高,外圍元件可以與IC一起安裝在柔性PCB上,是一種新興技術(shù)。
目前LCD模塊的各種工藝技術(shù)中,能夠做到較小、較薄體積的,應(yīng)屬COG及COF工藝。本文指示器中采用的就是COG封裝形式的12864屏。
COG12864接口電路設(shè)計(jì)
操作指示器的液晶顯示屏,采用的是COG封裝形式的12864屏,最大尺寸為43mm×40mm,加上背板電路后的厚度也僅為5mm,功耗在不帶背光的情況下只有10mW,在帶有背光的情況下也不大于100mW。工作電壓僅為3.3V,內(nèi)置升壓電路,外部只要配上相應(yīng)的電容即可。其電路原理如圖3所示。
圖3 COG12864接口電路原理圖
評(píng)論