液晶航向指示器介面電路的最佳化設計論文
摘要：隨著我國經濟的發展，科學技術水平不斷提高，電子裝置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介面電路的最佳化設計有助於提高裝置的可靠性和整體效能。本文以液晶航向指示器為具體研究物件，從硬體設計和軟體設計兩個方面簡要探討基於液晶航向指示器介面電路的最佳化設計，並針對其最佳化特點和最佳化方法進行具體描述。
關鍵詞：液晶航向指示器；指示器介面電路；最佳化設計
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、解析度差導致指示航向常常出現失誤。近年來，隨著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介面電路能夠接收透過液晶屏顯示的各種資訊，希望對實際中基於液晶航向指示器介面電路的最佳化設計有所幫助。
1硬體設計
硬體設計的主要目的是提高其效能，所以要選擇最先進的控制系統和最優秀的邏輯資料編輯器。以自整角機訊號為例，如Cygnal推出了混合訊號系統微控制器（C8051F020），控制系統以內部含有CIP-51的CPU核心的51系列微控制器C8051F020為主，相比較51早期系列微控制器，其內部儲存增大且可靠性增強。指示器介面電路設計用C8051F020來控制處理資料，還可以和驅動液晶屏，使用串列埠法進行資料傳輸，用CPLD來輸入輸出邏輯資料。在資料處理方面，以精度要求為標準，實行訊號轉好，轉換器採用14SZZ系列（中國船舶重工集團716研製所提供），解析度調整為14位就能滿足需求，當兩路同類訊號輸入時，可選擇雙通道功能的轉換器，避免電路面積過大。介面電路透過解算輸入自整角機的訊號數字，得到數字輸出，最後將數字透過D/A轉換器從介面電路輸出。
1.1轉換器
CPLD程式以VHDL語言實現，以微控制器輸入資料的地址定義為依據，將地址值設為敏感訊號，由此產生單通道A/D模組的片選訊號（高低位元組），再將轉換器晶片A/D轉換結果錄入快取進行讀取；針對無高低位元組選擇訊號的雙通道模組，可產生禁止/使能訊號，將轉換結果錄入快取，輸入訊號進行快取後，CPLD程式可根據地址值將輸入訊號寫微控制器，經解算後得出數字輸出訊號，再根據地址敏感訊號產生D/A轉換晶片的控制訊號，根據控制訊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。微控制器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，資料輸出的過程中能夠三態鎖存資料，這種數字轉換器能夠持續跟蹤轉角機和變壓器，且因為其資料的位數多，在讀取資料時沒有終端轉換程式，數字訊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，透過14SZZ/SXZ數字—自整角機轉換器將二進位制數字量轉換為模擬量後輸出，轉換器中的ENH和ENL分別控制著高8位和低6位。輸入量資料決定著轉換器的變化，當ENH和ENL全為零時，轉換器內部鎖存器開始下降沿。運用CNOS完成鎖存過程並透過變壓器分離輸入或者輸出的`訊號，從而確定計算機與控制系統的切合點，使介面設計更加實用。
1.2電源管理模組
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，以免電壓過大導致晶片使用壽命降低。
2軟體設計
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對應串列埠，設定好初始化引數，設定時分別將串列埠0、1設定帶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資料處理顯示單元
電路所需的資料井A/D轉換後變為14位的二進位制數字量，數字訊號能夠以0～360度的轉換角度進行相應轉換，利用CPLD對資料以高低位元組順序進行快取連線到微控制器匯流排後傳送到液晶顯示屏中，以數字的形式輸出出來。
2.3定時工作及儲存器初始化單元
指示器介面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，也就是說按鍵被按下，以免出現不小心碰到的失誤。按鍵資料主要採用RAM儲存器來儲存，如果案件資料被使用，儲存器中資料會隨之清除出去，為下次的輸入資料留出棧位。
2.4通訊模組
指示器介面電路的通訊模組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，將其溫度和狀態反饋到微控制器，然後這些資訊就會經資料匯流排傳輸到控制系統，最終控制系統再一次控制液晶屏。形成資料的交換、反饋迴圈，最終輸出資訊。
2.5微控制器主程式模組
微控制器主程式模組流程首先是將RAM清空，然後查詢出液晶屏的溫度和狀態，如果顯示溫度低於零度，且發現溫度感測器為有效狀態則開啟加熱電源，液晶屏初始化設定後讀取並處理資料，液晶屏將資料顯示出來。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，使長按資料變化加快。
3結語
液晶航向指示器介面電路的最佳化設計程式複雜，其設計包含硬體設計和軟體設計，硬體設計中14ZSZ/XSZA/D轉換器、14SZZ/SXZ數字—自整角機轉換器和電源管理模組的設計運用，可提高裝置的效能，實現資訊的輸入和輸出；軟體設計中，初始化單元、資料處理顯示單元、定時工作及儲存器初始化單元、通訊模組和微控制器主程式模組的設計，是資料處理的關鍵。
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