毕业设计11说明书(3)

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制器具有自己一套专用的指令，并具有自己的字符发生器CGROM。用户必须熟悉这种控制器的详细说明书，才能进行操作。这种模块使用户摆脱了对控制器的设计、加工、制作等一系列工作，又使计算机避免了对显示器的繁琐控制，节约了主机系统的内部资源。

3.键盘的选择

键盘按结构的不同可分为独立式按键键盘和行列类键盘两类，每类按译码方式的不同又分为编码式和非编码式两种。单片机中一般使用的都是用软件来识别和产生键代码的非编码键盘

行列式键盘的编码方式有静态和动态两种。静态接口上主要由一个行编码器和一个列编码器构成;动态接口可采用计数器、译码器和数据选择器来构成。这两种键盘由硬件完成键的编码任务。

一般在小型仪器仪表和控制系统中，使用较多的是行列式和独立式的非编码键盘；如果系统要求实现多键同时按下的处理，则用非编码独立方式较为合适。

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第3章 关键技术

液晶显示模块在设计时需要解决的主要问题在于3个方面，一是液晶显示膜块的驱动和编程，二是行列键盘的输入，三是在编程过程中牵涉到的C51和汇编语言的混合编程技术。

在本设计中，和这三个方面相关的关键技术主要包括:

·液晶显示模块的电源一液晶模决的电源需要提供两路不同的电压，如何在电源单输入的情况下，设计整个单片机系统的多路电源输出，这是设计单片机系统时首先需要解决的问题。

·液晶显示模块的驱动和编程—主要是设计液晶模块和单片机的接口电路，以及利用单片机对液晶模块的驱动和操作。

·行列键盘的输入一行列键盘是本设计中单片机系统的输入接口:在本设计中将说明如何在单片机系统中使用行列键盘，从而实现对行列键盘的输入，控制单片机系统的功能显示。

·键盘软件去抖—在键盘输入时，由于人工输入和按键的机械特性，按健会发生颤动，从而影响键盘输入信号。本设计中将详细介绍如何利用单片机的程序消除按键输入时的抖动。

·C51和汇编的混合编程—C51和汇编的混合编程是单片机编程中的重要内容，也是一种提高程序设计质量的关键技术。在本设计中，将详细介绍如何利用已有的汇编驱动程序，用C51和汇编设计整个单片机系统的程序。

以下就分别介绍上述5项关键技术。

3.1 液晶电源电路设计

1.作用

液晶电源电路设计的主要作用是为液晶显示模块提供工作电压。同时，液晶显示模块的电源设计也是整个系统电源设计中的重要组成部分。

一般情况一下，液晶器件的驱动需要两种不同的电源电压，一种是5V，另一种是

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-10v。液晶电源电路就是需要将输入的电压转换成这两种电压信号输出，为液晶。显示模块提供工作电压。同时，需要注意液晶电源的设计需要综合考虑整个单片机系统的供电方案。

2.技术方案

便携式仪器体积虽小，却是一个很完整的系统，系统中不同的部分对于电源的需求是不同的，因此不可避免地会遇到两种甚至两种以上的电源需求，这就是电源部分要解决的关键问题。在设计具体的电源模块时要注意如以下几个方面:

·为降低系统功耗，减小仪表体积，应尽可能地选用CMOS器件。

·根据容许的空间和需求的容量合理地选择电池，从互换性角度考虑应尽量选用普通电池作为电源。

·选用的合适的电源稳压变换器件，在满足电源需求的前提下，使电源模块的外围电路 简单，减小占用的空间。 (1)电源部分电压的输入输出要求

市场上可供选择的电池规格多种多样，除了较常规的1.2V（1.2V整数倍)的镍镉充电电池(电池组)、1.5V和9V的干电池和3.6V的锂电池以外，还有各种特殊的3V，4.5V，5V，6V和12V的电池可供选择，但从使用者更换或购买备用电池的方便的角度考虑，应尽可能使用互换性更好的普通电池。因此希望选择2节5号干电池作为电源部分的输入。

传感器及其驱动电路的电压需求为+5V；单片机及接口部分、外部存储器部分和其他一些数字电路部分需要+5V电压；LCD显示输出除了需要提供+5V的工作电压外，还需要提供-10V的对比度调节电压。

由以上分析得到电源部分的设计要求为+3V输入，+5V和-10V双电压输出。根据此电源输入输出要求选择相应的集成电源稳压变换器件，在满足电源要求的前提下，使外围电路尽可能的简单，体积尽可能小。 (2)电源稳压变换器件的选择

选用MAX1677作为超声硬度计电源部分的核心器件。

由于MAX1677输入电压范围(0.7V-5.5V)较大，可以依据不同系统提供的安装的电

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池空间和所需的不同电池电压与容量，灵活地选择电池的种类，1～3节普通干电池、碱性电池、镍镉充电电池或一节锂电池均可以使系统正常工作。使用MAX 1677的电源部分实际电路原理图，若使用0805表贴元件，则此电源处理电路在电路板上实际占用尺寸只有22mm×17mm。

MAX1677是双电压输出升压DC-DC变换器，适用于需两种可调电压输出的便携式仪表。其主要性能为:允许的输入电压范围为0.7V-5.5V；主输出，2.5V-5.5V可调电压输出，或工厂预设值3.3 V输出，最大输出电流可达350mA；第二输出，可为LCD对比度调节提供+28V范围内的电压；电源效率可达95%；16脚QSOP封装，体积很小，不需要外部场效应管。其他性能还包括20uA静态工作电流、1uA关断维持电流和电池欠电压监测。

3.具体实现 (1)器件选择和功能

·MAX1677:电压转换芯片，输入为3V，输出两路电压，分别是+5V和-10V，作为系统电源和液晶显示模块的背光电源。

·L1、L2:磁芯电感，选用CoilCraft(线艺)的DO1608C-103表贴磁芯电感，电感值为10uH。

·D1、D2:肖特基二极管，但也可选用其他型号，只要反相耐压大于16v即可。 ·R1、R2:电阻，R1和R2的比值决定了LCD对比度输出的电压值Vlcd图中的Vout1 )，关系式为R1=R2×|Vlcd|÷1.25(V)，其中R1的取值范围为500KΩ～2MΩ。

·R3、R4:电阻，R1和R4的比值决定了主输出电压值Vout(对应图中的VOUT1)，关系式为R3=R4×[(Vout ÷1.25V)-1]，其中R4的取值范围为10KΩ～200KΩ。

·R5、R6:电阻，R5和R6的比值决定了系统欠电压监测的门槛电压值Vtrip，关系式为R5=R6×[(Vtrip÷0.614V)-1]，其中R6≦130KΩ。当电池电压正常时，电池电压过低输出管脚LBO(Low-Battery Output )输出保持高电平；一旦电池电压低于门槛电压Vtrip时，LBO管脚输出变为低电平。如果不使用欠电压监测的话，只需将第3脚(LBI)接地。

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表3-1 MAX1677管脚的定义

管脚号 1

管脚名 OUT

功能

芯片电源输入端，接0.1μF旁路电容到地，与POUT脚间通过10Ω串联电阻连接

2

FB

主升压电路反馈输入端。短路到地为3.3V输出，外接分压电阻到OUT脚，输出电压2.5V到5.5V可调

3

LBI

电池低电压检测比较器输入端。内部门限电平为614mV。可通过外部分压电阻设置电池低电压检测电平

4

LBO

电池低电压检测比较器输出端。LBI低于内部门限电平614mV时，LBO输出为低。

5

CLK/SEL

同步时钟和PWM模式选择输入端。CLK/SEL=低电平，小功率，低能耗电流PFM模式；CLK/SEL=高电平，低噪声，大功率PWM模式(300KHz)，CLK/SEL=外部时钟(200KHz到400KHz)，外同步PWM模式

6 7 8 9 10

LCDON LCD偏压电路使能端。高电平启动LCD偏压电路，主升压电路必须先启动 LCDPOL REF GND LCDFB

1.25V基准输出，外接0.1μF旁路电容 地

LCD升压电路反馈输入端，正压输出时，内部门限电平为1.25V，负压输出时，为0V

11 12 13 14 15 16

ON

芯片使能端，高电平启动MAX1677 LCD偏压极性选择端

LCDLX LCD28V升压功率开关管漏极 LCDGND PGND LX POUT

主升压电路N-沟道MOSFET源极 主升压电路内部功率开关漏极

主升压电路电源输出端，内部同步整流P-沟道MOSFET源极 LCD28V升压功率开关管源极

(2)地址分配和硬件连接

此处只列出和本设计相关的、关键部分的单片机管脚连接和相关的地址分配。

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