毕业设计11说明书(2)

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·操作简单:采用行列式键盘输入，通过键盘实现显示功能和内容。 ·成本低:采用普通的电池作为电源。

·低功耗:液晶显示模块可以设置低功耗模式，从而延长工作时间。

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第2章 系统分析与设计

2.1 系统分析

便携式仪表的基本机构如图2-1所示。从图中可以看出，对于任何一种便携式仪表而言，除了功能传感器需要具备自身的要求和特点之外，液晶显示模块和键盘输入模块均是通用模块，其主要的功能也大致相同，这也是本设计要介绍液晶显示和键盘功能的目的所在。

3V 电 源 5V -10V 5V 功能传感器 单片机 液晶模块 操纵指令 键盘

图2-1便携式仪表的基本功能模块

从图中可以看出，便携式仪表的主要功能模块分为3类:

·数据采集:是指在单片机的控制下，使用功能传感器完成特定信号的测量和数据采集的功能。传感器将采集到的信号和数据传输到单片机中。

·结果显示:是指单片机将采集到的数据发送到液晶显示模块，并控制液晶显示模块按照一定的格式将其显示的功能。

·操纵输入:是指操纵者或其他器件向单片机发送控制指令，用于控制仪器的模式，该指令一般通过键盘输入。单片机在控制指令的要求下，完成一定功能，如进行信号测量、数据显示等。

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2.2 系统分析

在技术方案中，主要涉及到系统组成和器件的选择。对于本设计而言，主要是指电源方案、显示方案和键盘输入方案这3个方面。 1.电源方案的选择

可供选择的电源稳压变换的集成电源器件主要有如下几类： ·低压差线性稳压器件。 ·通用开关型稳压器件。 ·多功能或专用的电源器件。 ·电压基准器件。

·各类电源监控管理器件。

从体积上考虑，电源稳压变换器件与电路中的其他器件一样选用IC芯片，而不宜选用传统的线性稳压器件:由于使用电池供电，经过一段时间的放电后，电池电压会有所下降，这时电源模块应仍能保持稳定的输出，这就要求电源部分对输入电压的要求不能太苛刻，要允许输入电压在一定范围内变化。

在各种集成电源器件中，通用开关型集成稳压器件有较高的电源效率，适应较宽的输入电压范围，容易通过变换， 产生多种类型的输出电压，非常适合于使用电池供电系统，在便携式仪表产品中有着广泛的应用。这类DC-DC转换器件可以分为：

(1)按控制方式不同

·脉冲宽度调制式(PWM )。 ·脉冲频率调制式(PFM)。 ·开关电容泵式。 (2)按输入电压不同 ·升压式。

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·降压式。

·工作于升压和降压两种状态的转换器。 (3)按输出电压不同

·单一固定/可调电压输出。 ·多路固定/可调电压输出。

脉冲宽度调制式(PWM)转换器工作于固定的开关频率，其滤波电路的设计较简单；脉冲频率调制式(PFM)转换器在小功率输出时可望获得较低的静态电流；开关电容泵式转换器的外围电路简单，适用于小输出电流的电源变换。从外围电路的复杂程度来看，固定电压输出比可调电压输出的简单，单一电压输出的比多路电压输出简单。

2.液晶显示模块的选择

选择合适的液晶模块对于便携式仪表的外观和功能的实现起到至关重要的作用。目前，液晶模块有下述3种类型。 (1)数显液晶模块

这是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。段型液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。由于这些设备体积小，所以尽可能不将显示部分设计成单独的部件，即使一些应用领域需要单独的显示组件，那么也应该使其除具有显示功能外，还应具有一些信息接收、处理、存储传递等功能，由于它们具有某种通用的、特定的功能而受市场的欢迎。

(2)液晶点阵字符模块

它是由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件，结构件装配而成的，可以显示数字和西文字符。这种点阵字符模块本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。一般该种模块最少也可以显示8位1行或16位1行以上的字符。这种模块的点阵排列是由5×7、5×8或5×11的一组组像素

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点阵排列组成的。每组为1位，每位间有一点的间隔，每行间也有一行的间隔，所以不能显示图形。 (3)点阵图形液晶模块

这种模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示连续、完整的图形。由于它也是有X-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。有下述3种类型。 ·行、列驱动型

这是一种必须外接专用控制器的模块，其模块只装配有通用的行、列驱动器，这种驱动器实际上只有对像素的一般驱动输出端，而输入端一般只有4位以下的数据输入端、移位信号输入端、锁存输入端、交流信号输入端等，如HD44100，IID66I00等。此种模块必须外接控制电路，如HD6I830， SED1330等才能与计算机连接。该种模块数量最多，最普遍。虽然需要采用自配控制器，但也可以自行选择不同控制器。

·行、列驱动-控制型

这是一种可直接与计算机接接口相连，依靠计算机直接控制驱动器的模块。这类模块所用的列驱动器具有I/O总线数据接口，可以将模块直接挂在计算机的总线上，省去了专用控制器，因此对整机系统降低成本有好处。对于像素数量不大，整机功能不多;对计算机软件编程又很熟悉的用户非常适用，不过它会占用系统的部分资源。

·行、列控制型

这是一种内藏控制器型的点阵图形模块。也是比较受欢迎的一种类型.这种模块不仅装有如第一类的行、列驱动器，而且也装配有如T6963C等的专用控制器。这种控制器是液晶驱动器与计算机的接口，它以最简单的方式受控于计算机，接收并反馈计算机的各种信息，经过自己独立的信息处理实现对显示缓冲区的管理，井向驱动器提供所需要的各种信号、脉冲，操纵驱动器实现模块的显示功能。这种控

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