手繪繪畫(huà)板設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-11-13 11:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單片機(jī)作為主控芯片，雖然芯片內(nèi)部沒(méi)有太豐富的片內(nèi)資源，但是本題目要求不需要過(guò)多的片內(nèi)資源，但是在計(jì)算速度方面， 51 單片機(jī)卻是不大可 以滿足本題目的畫(huà)圖，畫(huà)線等對(duì)速率要求高的操作。 方案二 ：采用 msp430 系列單片機(jī) ， msp430 單片機(jī)是美國(guó)德州儀器公司推向市場(chǎng)的一種 16 位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處理器。它將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在了一個(gè)芯片上。處理能力強(qiáng)大，運(yùn)算速度快，片內(nèi)資源豐富以及其功耗超低，并且具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)液晶電路的硬件接口，可以滿足本題的要求。 方案三 ：采用可編程邏輯陣列控制， FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。其供用戶調(diào) 用 I/O 口可以達(dá)到 上百個(gè)，片上資源極為豐富。它是在 PAL、 GAL、 EPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。作為專用集成電路 ASIC 領(lǐng)域中的一種半定制電路，在我們?cè)O(shè)計(jì)并燒錄好程序以后， FPGA 可以以硬件電氣連接方式位我們處理數(shù)據(jù)，是面對(duì)對(duì)象設(shè)計(jì)的一種最為直接最為有效的硬件方案。 論證 ：結(jié)合本題目要求，但對(duì)控制芯片要求較低但是對(duì)功耗控制要求較高。不需要控制芯片有太多的內(nèi)部資源及運(yùn)算速度，所以我們選擇 msp430f5529 作為主控芯片 ， 其具有優(yōu)秀的低功耗性能 數(shù)據(jù) ，同時(shí)其內(nèi)部時(shí)鐘通過(guò)倍頻高達(dá) 25 MHZ，可以較好的滿足本題的要求。 恒流源 方案 比較與 論證 方案一：脈沖調(diào)寬式恒流源。脈沖調(diào)寬式（開(kāi)關(guān)式）恒流源目前廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)，通訊，家電等電器中。開(kāi)關(guān)電源的調(diào)整器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高，可達(dá) 70﹪～ 90﹪。 方案 二：可采用集成運(yùn)放構(gòu)成的線性恒流源作為恒流源基本電路。此恒流源輸出電流不隨負(fù)載變化而變化，可通過(guò)使用兩個(gè)比較器構(gòu)成的放大電路，功率管構(gòu)成的調(diào)整電路，通過(guò)晶體管的平坦輸出特性和深度負(fù)反饋回路可是電源恒流輸出，且輸出為高阻抗，實(shí)現(xiàn)電壓電流轉(zhuǎn)換。 （圖：集成 運(yùn)放構(gòu)成恒流 源 ） 圖中兩個(gè)運(yùn)放構(gòu)成比較放大環(huán)節(jié) ,Q Q2 三極管構(gòu)成調(diào)整環(huán)節(jié) , RL 為負(fù)載電阻 , RW 為電路提供基準(zhǔn)電壓。 方案 三：可通過(guò)構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源的恒流源來(lái)構(gòu)成恒流源電路?？赏ㄟ^(guò)對(duì)元器件參數(shù)的計(jì)算及設(shè)定對(duì)電路的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行有效的控制。且開(kāi)關(guān)電流源有震蕩反饋電容小以及反饋電流小等特點(diǎn)。 比如我們 采用 LM 317 搭建恒流源電路。 LM317 恒流電路： （圖： LM 317 恒流源電路 ） IN 腳接輸入電壓正， OUT 腳接一個(gè)電阻后為恒流輸出， R腳直接接到恒流輸出，就是 OUT 腳的電阻的另一端，負(fù)載正接在這里，因?yàn)?LM317 里面有基準(zhǔn)的 電壓，這個(gè)電壓在 317 里面有穩(wěn)壓措施，所以會(huì)一直保持不變，這個(gè)電壓4 就在電阻的兩端（ OUT 腳與 R 腳），電阻值是定的，電壓也是定的，流過(guò)電阻的電流就是恒定不變的。 （公式） 恒流值 =（歐姆） 論證：脈沖調(diào)寬式恒流源雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是，紋波電流大，輻射干擾強(qiáng)，恒流精度低 。 恒定跨導(dǎo)電流源雖然具有較高的精度和調(diào)諧能力，但需要另加時(shí)鐘與電容，增加了電路的復(fù)雜度 , 集成 運(yùn)放恒流源容易引入干擾 ， 且在功耗方面表現(xiàn)不好 。綜上，我們選用 LM 317 組成恒流源電路。 AD方 案 的比較與 論證 方案一：采用 msp430f5529 單片機(jī)內(nèi)部自帶的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以同時(shí)采集多路 模擬 數(shù)據(jù) ，且其內(nèi)部有 V 及 V 基準(zhǔn)源，可以簡(jiǎn)化外部電路。 方案二：采用外接 24 位超高 精度 AD 轉(zhuǎn)換芯片 。 如 TI 公司的 ADS 1246 等 。此類儀表放大器具有超高精度，可以同時(shí)采集多路精度相當(dāng)高的模擬電壓，對(duì)提高本題目的分辨率有較大的幫助。 方案三：采用外接 16 AD 轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換， ADS1115 為 TI 公司生產(chǎn)的 16 位高精度，體積超小的 AD 轉(zhuǎn)換器 ， 不僅 可以很好的滿足本題對(duì)精度的要求，同時(shí)可以兼顧轉(zhuǎn)換速度。 論證：?jiǎn)纹瑱C(jī) 內(nèi)部 AD 精度與速度都較低 ，且其與搭建 AD 電路會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，可能會(huì)導(dǎo)致不能準(zhǔn)確測(cè)量出實(shí)際 AD 數(shù)值，外接超高精度 AD 轉(zhuǎn)換精度固然高，但是其轉(zhuǎn)換速率大大降低 。 綜上所訴， 考慮功耗，精度以及速率， 故選擇 16 位 AD 轉(zhuǎn)換器件 ADS1115 模塊。 顯示裝置方案的 比較與 論證 方案一：用 12864（ st7920） 液晶顯示圖像與文字 ，圖形點(diǎn)陣液晶 12864顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16 * 16 點(diǎn)陣，帶字庫(kù)）、128 個(gè)字符（ 8 * 16 點(diǎn)陣）及 64 * 256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM），可以滿足用戶設(shè)計(jì) GUI 界面以及書(shū)寫(xiě)注解行文字的需要，同時(shí)其 128 * 64 的巨大點(diǎn)陣屏幕可以較高精度的顯示用戶需要的 點(diǎn)及圖像。其顯示方式有并行與串行兩種方式，用串行顯示方式可以大大減少使用的 I/O 口的數(shù)量 ， 但是在串口驅(qū)動(dòng)方式下顯示速度大大降低 。 方案二 ：用 nokia 5110 液晶顯示圖像與文字 ， 84 * 48 的點(diǎn)陣 LCD，可以顯示 4 行漢字，如果字模數(shù)組取得較小的話可以顯示可分分辨的 6 行英文數(shù)組，采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有 4條（ rest 接電源）。支持多種串行通信協(xié)議如 SPI ，傳輸速率高達(dá) 4Mbps，可全速寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)，無(wú)等待時(shí)間。 方案三 ：采用 TFT 彩屏液晶，我們可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為 TFT 彩屏液晶是像素更高的彩色點(diǎn)陣液晶， TFT
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