接口电路范文

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导语:如何才能写好一篇接口电路,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

接口电路

篇1

关键词:中频解调; I2C总线; 接口电路; 状态机; 控制逻辑

中图分类号:TP336 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)12-0001-04

I2C Bus Interface Circuit Applied in IF-PLL Demodulation

HAN Hong-juan, LI Fu-hua, WANG Han-xiang, XIE Wei-guo

(School of Electronics and Information, Soochow University, Suzhou 215021, China)

Abstract:An interface circuit compatible with I2C communication protocol applied in IF-PLL demodulation was designed based on the I2C bus communication protocol, in order to simplify peripheral interface circuit of IF-PLL demodulation circuit, reduce its area, improve its universality and stability. There are four possible slave addresses available for avoiding conflicts in real application with other devices. The state-machine and control logic were devised and optimized chiefly. The results of simulation prove that the circuit has correct functions and high reliability. The interface circuit can be widely applied in TV, VTR, PC and STB applications.

Keywords:IF-PLL demodulation; I2C bus; interface circuit;state-machine; control logic

收稿日期:2010-02-11

基金项目: 2007姑苏创新创业领军人才项目(ZXG0719)

I2C总线(inter integrated circuit bus) 由飞利浦公司于 20世纪 80年代研究开发。I2C总线接口电路其简单性和有效性而被广泛用于连接微处理器及设备。在电视中频解调电路中,二线制的I2C总线接口电路使得主控制器只需要2个引脚便可实现对解调电路所有功能的控制,且总线接口集成在器件中,各电路单元之间只需要最简单的连接,大大简化了电路板上的走线,减少了电路板面积,提高了其可靠性,降低了成本。

在该中频解调的接口电路中,基于I2C总线传输协议[1],通过对状态机与控制逻辑的优化设置,只需要1个3位的状态机便可实现电路的使能、启动、终止、应答、复位、选址等功能,电路得到了最优化,且通过地址选择位的增加,防止了芯片地址冲突,极大地改善了电路的可靠性及稳定性。

1 I2C总线的特点及数据传输

1.1 总线特点

I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的双向串行总线,I2C总线上的所有节点,如主控器、器件、接口模块都连接到SDA,SCL上,在总线备用时,SDA 和SCL都保持高电平,I2C不工作时SCL嵌位在低电平。为了使总线上所有电路的输出都能实现“线与”功能,I2C总线接口电路的输出端必须是漏极开路结构,输出端要接上拉电阻[2-3]。

1.2 总线的数据传输格式

I2C总线数据传送格式按图1 进行。首先由主控设备发出起始信号(S),即SDA 在SCL 高电平期间由高电平跳变为低电平,然后主控器发送1个字节的数据,首先传送的是最高位(MSB)。在传输了每个字节之后,必须要有接收设备发出1位应答信号。

图1 I2C数据传送格式

起始信号后的第1个字节是寻址字节,寻址字节的高7位是接收设备的地址,第8位是方向位,“0”发送数据(写状态),“1”接收数据(读状态)。寻址字节后面可以有很多数据字节,每个字节后都要有一位发自接收设备的应答信号。在结束与该接收设备通信时,主控设备必须发出终止信号(P) ,即在时钟线SCL为高电平期间,SDA由低电平跳变为高电平。

2 中频解调电路I2C总线接口的实现

电视中频解调电路中的I2C总线接口主要由输入滤波器、地址寄存器、移位寄存器、控制寄存器、状态机与控制逻辑、读状态寄存器、输出模式寄存器等构成,如┩2所示。其中,输入滤波器具有I2C总线逻辑兼容电平,输入时钟与内部时钟同步,可滤除部分干扰信号[4]。控制逻辑作为控制核心控制着每一部分的状态。地址寄存器存放着自己的7位地址,用来与接收到的地址比较。移位寄存器、输出模式寄存器与读状态寄存器端口并行相接,各存储着8位数据字节。

图2 I2C串行总线结构图

(1) 起始信号与结束信号检测。

起始信号与结束信号的检测由2个下降沿D触发器和1个反相器构成,如图3所示。D1在SDA从高电平跳变到低电平时触发,此时只有当SCL保持高电平时,Start才为1,即检测到起始信号。同理,D2在SDA从低电平跳变到高电平时触发,此时只有当SCL保持高电平时,Stop才为 1,即检测到结束信号。

(2) 地址检测。

根据设计要求,I2C总线每次通信输入 8位地址数据和控制数据,电路进行地址比较以后,如果地址正确,则接收控制数据。为了防止地址冲突,增加了地址选择位,具体实现如图4所示。D7~D1为发送的数据地址,由于S1,S2是可设置端口,有4种组合,即总线接口有4个地址,分别为1000010,1000011,1001010,1001011,只有当D7~D1为100S101S2时,选址成功,即可以有效解决地址冲突。

(3) 数据串并与并串的转换。

电路中,串行数据转换为并行数据、并行数据转换为串行数据主要由移位寄存器完成。它以并行方式与输出模式寄存器和读状态寄存器相连;以串行方式与数据线SDA相连。发送的数据由读状态寄存器装载到数据寄存器中。发送后数据又从串行通道返回数据寄存器中,接收数据时,数据寄存器装入SDA线上的数据[5]。

(4) 内部总线状态的检测。

读状态寄存器连接着内部总线的8位状态位S0~S7,在读状态时,该寄存器将内部总线的状态读进去,再以并行方式传给移位寄存器,移位寄存器以串行的方式传给数据线,即内部总线状态被主控器读取,如图5所示。

图5 寄存器组图

(5) 并行端口的扩展。

根据芯片功能的需要,设置了4组输出模式寄存器,分别为调整模式寄存器、备用寄存器、开关模式寄存器、数据模式寄存器。寄存器个数可根据芯片功能的需要进行并行扩展[4,6],由于┟恳蛔楠寄存器都对应着相应的子地址,所以每一组寄存器对应相应的时钟CP1,CP2,CP3,CP4和控制端C1,C2,C3,C4。这些时钟和控制端由1个带控制端的2/4译码器输出,所以每次只有1组寄存器工作,如┩5所示。

(6)状态机与控制逻辑的设置与优化。

状态机与控制逻辑作为I2C接口的控制中心,主要用于控制I2C接口电路的使能、启动、终止。 图5给出寄存器组图的应答、复位、选址及中断请求等。通过对状态机与控制逻辑的优化设置,仅使用3位状态作为状态机的状态端,在满足更多功能的基础上,电路更易于实现[7-9]。如图6所示,3个触发器的输出QI8,QI5,QI6为状态机的状态,Qd0~Qd8为移位寄存器的输出,HL91为移位寄存器的可控复位端,G111为地址检测位,HL22为应答位,C5,C6为移位寄存器与读状态寄存器的控制端。

图6 状态机与控制逻辑

上电后,状态机的初始值被置位为全0。HL91作为移位寄存器输入端的置位端将移位寄存器的输入端置0。当初始信号到来时,start信号变为1,此时状态机的状态变为100,开始传送寻址字节;当8位地址传送完毕后,假设为写状态,此时Qd8变为高电平,应答位HL22由高电平变为低点平,状态机的状态变为110。HL91变高将移位寄存器的输入置0,响应结束后,应答位由低电平变为高电平,状态机的状态变为010,此时开始传输数据。

I2C总线开始工作后,主控器便发送寻址字节给移位寄存器,在移位寄存器将7位串行地址并行移出,且与地址寄存器的从地址进行比较,当地址相同时,G111变为1,寻址成功,此时应答信号HL22变为0,并告知主控制器。

在寻址成功后,如果为读状态,则在传完该字节之后,产生应答信号,状态机变为100,移位寄存器控制端C5变为低电平,读状态寄存器的控制端C6变为高电平,读状态寄存器读入内部总线状态。其中,QI20是与读/写有关的控制端,响应结束后,状态机状态变为110,此时,C5变为高电平,C6变为低电平,读状态寄存器将存储的8位状态位并行传给移位寄存器;移位寄存器将状态串行移出,发送给主控制器;主控制器接收到8位状态位后,发送非应答信号给接收器,使它释放数据线;响应结束后,主控制器产生结束信号,结束数据传送。

如果为写状态,在接收器产生应答信号后,主控器将发送子地址给移位寄存器。根据输出模式寄存器功能的不同,分别对应3组不同的子地址。

在状态机与控制逻辑的作用下,子地址具有自动1功能,所以在读写多字节时,可以实现自动操作,加上后面的2/4译码器,每次只选通1路输出模式寄存器,如图7所示。

图7 地址自动加一原理图

在所有数据发送完毕后,接收器发送应答信号给主控制器,响应结束后,主控制器发送停止信号(P),结束数据传送。

3 仿真结果

通过VHDL的程序编写[10],对I2C模块进行了分析综合,得到如图8、图9的仿真结果。

图8 写状态仿真结果

图9 读状态仿真结果

在写状态时,寻址位后的读/写位为0,C6一直为低电平,即读状态寄存器不工作,在开始后的第8个时钟,移位寄存器将SDA的数据并行移出,第9个时钟时,应答位HL22变为低电平。在读状态时,当传完7位寻址位和“1”方向位时,C5变为低电平,C6变为高电平,读状态寄存器工作,可将内部总线状态读进来。

在读/写2种状态下,I2C控制模块都能很好地实现I2C总线的开始、停止、读、写、响应等功能,仿真结果正确,完全符合I2C总线标准和电路预期的要求。

4 结 语

目前,I2C总线已作为一种标准广为人们接受,除了带有I2C总线的单片机和一些常用的设备器件,在电信、电视、音像等产品中都有成套的I2C总线器件。随着大量串行数据的传输,I2C总线的传输速率已提 升为高速模式,可达到3.4 Mb/s,寻址范围也由原来的7位扩展为10位,这样被控器的地址数量约增加了10倍。

参 考 文 献

[1]Philips. The I2C-bus specification[M/OL][ 2007-04-18] . http:.

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[4]尤一鸣,傅景义,王俊省.单片机总线扩展技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.

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[7]WEI Chao- Huang,LIN Yun- Chung.Implementation of local area digital audio broadcasting system upon I2C network[C].The47th Midwest Symposium on IEEE Circuits and Systems.[ S.l.] : IEEE, 2004.

[8]谭昭禹,颜永红,马勋.音频子系统中的I2C接口电路设计[J].微计算机信息,2008,24(26):252-254.

篇2

关键词:输出接口;扩展;多路控制

0引言

在电路的设计过程中,经常会遇到由于各种各样的原因需要增加IC输出接口,从而导致IC资源紧张或输出接口不够用。遇到此类问题时,设计者通常会选择更换资源更加丰富的IC或者将IC输出接口中比较次要功能的输出接口替换掉。而采用更换资源丰富的IC时常常由于剩余接口资源而造成浪费,而采用替换次要功能的输出接口方案时常常会造成对电路系统或者该电路系统所对应产品的质量和性能造成影响。特别是对于在当前在国内外激烈竞争的市场中,产品性能和质量无疑是影响企业生存的重要因素。

1设计原理

通常IC的输出接口信号有三种状态[1]:高电平(H)、低电平(L)以及高阻态(Z),本文所设计的电路,其原理正是利用这三种信号作为模块电路的输入信号,分别控制不同的三路输出,其原理模块示意图如图1所示。图中输入信号高电平对应输出信号组K1,低电平对应输出信号组K2,高阻态对应输出信号组K3,且每个输出信号组均由实际的三路输出组成。

2硬件电路设计

根据设计原理示意图,设计了如图2所示的扩展电路模块电路图。图2中Input为输入控制信号,该信号为从IC输出的控制信号,Output1,Output2,Output3组成输出信号组K1、K2、K3。其中二极管D4为低压降二极管,其导通压降要求低于三极管Q6发射极导通压降,从而使得在Input输入信号为低电平时,三极管Q6处于截止状态[2]。1)Input输入信号为高电平时:二极管D4截止,三极管Q6导通。三极管Q6集电极为低电平,二极管D5截止,二极管D6导通,使Output3输出高电平。同时三极管Q4导通,从而使三极管Q2、Q3截止,Output1输出低电平。同时由于R1上的压降大于三极管Q1之间的压降,故Q1导通,Output2输出高电平;2)Input输入信号为低电平时:二极管D6截止,二极管D4导通,由于二极管D4导通压降低于三极管Q6发射极压降,从而使三极管Q6截止,Q6集电极输出高电平,二极管D5导通,Output3输出高电平。

3实验

对本文所设计的电路将其应用到美的烹饪机X1上控制两路温度采集和风机控制实验。

4结论

本文介绍了一种输出接口扩展电路并对该电路进行了逻辑分析和实验验证,通过逻辑分析和实验验证,证明了该电路能够通过单个输出接口的高电平、低电平和高阻态三种信号状态来分别控制三路输出,实现了单输出信号控制多路输出信号。该电路很好的解决了在电路设计过程中因增加负载而导致IC输出资源不够用的问题。

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2012.

[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础:第三版[M].北京:高等教育出版社,2001.

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[4]张静秋,胡燕瑜.共射共基和共集三种基本放大电路特性的仿真研究[J].电子制作,2016(23):40.

[5]任青莲,高文华.共射-共基电路的高频响应分析及PSPICE仿真[J].山西电子技术,2011(6):3-5.

篇3

关键词:智能功率模块;故障检测;三菱IPM

A design of periphery interface circuit based on

Mitsubishi IPM module

ZHANG Shu-min,ZHANG Cun-shan,WANG Sheng-bo,SUN Qi-shan

(Shan Dong University of Technology, Zibo 255091)

Abstract: Mitsubishi IPM basic work characteristics are introduced.The external interface circuit design of the IPM module which taking 5th generation Intelligent Power Module PS21563-P for example. To make the system safe and reliable operation,and take full advantage of the module fault detection and protection circuit on the basis of proposed over-voltage and under-voltage protection . Finally,the practical application shows that the interface circuit design has the advantages of simple structure,reliable operation.

Keywords: intelligent power module;fault detection;mitsubishi IPM

由于IPM模块的高集成化、智能化、小型化、保护电路功能齐全、控制驱动简单等优点,被广泛的应用于伺服电机等领域。传统的IPM使用了分立元器件,使的控制电路难以实现低成本小型化要求,而且控制电路的寄生电容或电感产生的噪音有时会使IGBT产生误动作[1]。随着开关频率的不断提高,加剧了寄生电容或电感对电路的影响。为了提高变频系统的可靠性,实现小型化、降低系统成本,本文以三菱公司的第五代IPM模块PS21563-P为例,介绍了IPM驱动和保护电路的设计,并提供了一种IPM过、欠压保护功能硬件的设计方法。

1 IPM基本工作特性简介

1.1 IPM的结构

IPM智能功率模块将IGBT芯片、快速二极管,控制和驱动电路,欠压、过流、短路和过热保护电路、自诊断电路等封装在一起,从而使电力电子逆变器获得了高频化、小型化、高可靠性和易维护等优点,也使得整个电路设计简化,成本降低。由于采用了两种不同的封装技术,使得内置栅极驱动及保护电路能适用的电流范围更宽。小功率器件采用多层环氧树脂粘合绝缘技术,而中大功率器件采用一种陶瓷绝缘技术[2]。IPM根据内部功率电路配置的不同可以分为单管封装H型、双管封装D型、六合一封装C型和七合一封装R型四种形式。以六合一封装C型IPM为例,其内部功能框图如图1所示。

1.2 IPM的保护功能

IPM内置有控制电源的欠压保护、过流保护、过温保护和短路保护,当其中任一种保护功能动作出现时,IGBT驱动单元就会封锁门极,并输出一个故障信号。

(1)短路保护(SC) IPM的N-side(下臂)具有短路(SC)保护,并且可产生故障信号。若负载发生短路或控制系统发生故障导致短路,通过旁路电阻和RC检测到下桥臂直流母线电压的线电流超过短路电流的参考电压值,并且短路时间超过toff(SC)时,则发生短路保护,所有下桥臂IGBT的栅极驱动单元都将被封锁,并输出故障信号。

(2)控制电压欠压保护(UV) IPM的上、下桥臂都设有欠压保护(UV)功能,当控制电压降低时,会导致IGBT的Vce(sat)功耗增加,为了防止过热而损坏元件,当检测到控制电压低于12.5 V时,发生欠压保护,IGBT的栅极驱动单元都将被封锁,并输出故障信号。

(3)过温保护(OT) 七管封装的R型IPM在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装有温度传感器。IPM温度传感器可以直接检测IGBT单元硅片的温度,当温度超过设定值(OT动作电平)时,IGBT封锁门极驱动电路,并输出故障信号。

(4)过流保护(OC) 有些六管封装的C型IPM具有过流保护功能。当流过IGBT的电流超过过流值时,发生过流保护,IGBT封锁门极驱动电路,输出故障信号。

当IPM发生UV、OT、OC、SC任一故障时,其故障输出信号持续时间tOF为1.8 ms,在一般情况下SC持续时间会更长一些。此时间内IPM会封锁门极信号,关断IPM。故障输出信号结束后,IPM内部自动复位,门极驱动通道开放。由此可见,器件自身产生的故障信号不能持续,若tOF结束后故障仍没有排除,IPM就会重复自动保护过程,反复动作。这种情况对系统是极其不利的。因此,只靠IPM内部自身的保护电路来实现系统的安全可靠运行是不够的,还需要辅助的保护电路。

篇4

关键词:AT89C51;三线方式;串行接口;I2C

中图分类号:TP36 文献标识码:B

文章编号:1004373X(2008)0310902

Three―line Structure Design for Single Chip Series Periphery Interface Circuit

CAO Junxia1,YUAN Tonglu2

(1.Shaanxi Energy Professional and Technological Institute,Xianyang,712000,China;

2.College of Computer Science,Xi′an Shiyou University,Xi′an,710065,China)

Abstract:The paper introduces characteristics of SPI and I2C general bus protocol and its realization in MCS―51,researches scheme of single chip system,discusses its feasibility.The concrete way of realization is using Protel―99 SE to draw the schematic diagram,build the electric circuit in the experimental board with the assembly language compilation driver.To the process debugging,has realized minimum of that the system successfully.

Keywords:AT89C51;three―line control method;serial interface; I2C

SPI总线接口芯片为完成单片机的常规电路扩展设计带来了机遇,可扩展的电路包括A/D与D/A转换器、显示、时钟、存储器、监视复位、I/O、显示等。本文利用国内目前较为流行的I2C,SPI串行通信协议实现单片机电路的A/D转换、 D/A转换、时钟、I/O扩展、E2PROM以及LED驱动器件的扩展功能,实现了单片机系统功能模块化,电路集成化的目的。

1 SPI集成接口芯片功能及应用

1.1 A/D转换器

单片机应用系统中典型的应用模式是通过传感器采集现场的微弱信号参数,经过滤波放大处理后再通过A/D模数转换送至单片机系统实现各种工业调节和控制,在此过程中A/D转换电路的设计尤其重要。早期的A/D转换器与CPU接口一般采用并行总线方式,新型A/D转换器采用I2C,SPI总线方式可节省CPU的I/O资源,使产品小型化。本文中选用的A/D转换器为SPI串行总线接口的10位模数转换器TLC1549。

1.2 D/A转换器

D/A转换器的种类繁多,从接口形式而言,有串口和并口之分。目前新型的D/A转换器大都采用了串行总线协议。D/A芯片的输出形式有电流型和电压型两种,由于电流输出形式在实际电路中必须将输出转换成电压输出。为了简化电路和提高可靠性,本文选用电压型的SPI串行总线接口TLC5615 D/A转换器。

1.3 驱动显示器接口芯片

目前广泛使用的显示器件主要有LED(二极管显示管)、LCD(液晶显示器)和VFD(真空荧光管)等。LCD和VFD显示器显示成本较高,而LED显示器造价低廉,与单片机接口方便灵活,技术上易于实现,通常用于显示阿拉伯数字和少数字符。本文选用LED作为显示器件。串行总线方式的LED显示器接口芯片与并行方式相比,仅占有CPU的少数几根I/O口线便可实现LED功能,因此本设计中采用了SPI串行接口显示驱动芯片MAX7219。

1.4 看门狗芯片X5045

单片机应用系统(或产品)在运行中会受到各种各样的干扰,导致系统内部数据出错或严重影响程序的运行。因此,单片机应用系统的开发要考虑系统的可靠性设计。“看门狗”是系统可靠性设计中的重要一环。所谓“看门狗”是指在单片机程序设计中采用的一种程序监视技术,当单片机受到干扰失控导致程序跑飞或陷入死循环时,通过采取一定的软硬件措施使程序脱离死循环或重新运行。本文中选用多功能芯片X5045。

1.5 I/O扩展芯片PCF8574

目前,在单片机应用系统的串行扩展接口器件中,除了上述SPI总线以外,还有I2C总线。I2C总线提供了较完善的总线协议和最简单的串行连接方式,并提供了总线操作的状态处理软件包。本文在设计中加入常用的I2C总线的I/O扩展片PCF8574,用他来增加单片机的I/O口,提高单片机的外挂器件的能力。PCF8574具有低的电流损耗并有输出锁存功能,能输出大电流,可直接驱动LED发光管。

2 硬件设计

本次设计所有的接口芯片均采用串行方式,串行方式通信有单线、两线、三线等多种方式,其中以两线、三线最为流行。在本次设计中,主要采用三线方式,即SPI(Serial Peripheral Interface,串行接口)。设计中所用的接口器件包括A/D转换器、D/A转换器、实时时钟、存储器、看门狗、I/O、LED显示器。在本次设计中采用的是51系列的单片机作为主CPU,而他不具有SPI接口系统,故不可直接与各个厂家生产的多种标准的SPI器件直接接口。为了解决这一难题,在本设计中使用软件来模拟SPI系统中的4条线:串行时钟总线SCK、主机输入/从机输出数据线MOSO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线/CS。用P2.1模拟CPU的数据输出端(MOSI),P2.0模拟CPU的数据输入端(MOSO),P2.2 模拟CPU的SCK输出端。接口芯片公用这三条控制线,但在这种方式下,每次只能驱动执行一片芯片。鉴于SPI与I2C总线电路设计、时序和程序设计的不同,又在本次设计中加入了一片I2C总线接口的I/O扩展芯片,用P1.0来模拟SDA,用P1.1来模拟SCL,以便了解两者的截然不同之处。硬件框图如图1所示。

图1 硬件框图

3 软件设计

用PCF8574来扩展I/O端口,低四位为灯,高四位为

小开关,通过中断的方法读入I/O的状态。经过取高四位,打到低四位,以点亮或熄灭相应的指示灯。整个系统在工作中,只要按下任意一个键都将使PCF8574产生中断申请信号,使CPU响应中断,执行中断服务程序。在中断服务程序中,CPU根据按键的状态控制程序转移。按下键1,调用A/D转换子程序;按下键2,调用显示子程序;按下键3,调用D/A转换子程序,用示波器观察其输出波形;按下键4,调用看门狗芯片X5045的工作子程序,进行单字节的写、读。软件总体流程框图见图2。

图2 软件总体流程图

4 结 语

目前,单片机应用系统的扩展已从并行方式为主过渡到以串行方式为主的时代。许多新型器件都带有UART的移位寄存器方式,MOTOROLA公司的SPI、NS公司的Microwire、Dallas公司的1―wire和Philips公司的I2C总线等,他们都提供了较完善的总线协议,连接方式简单,在扩展器件设计中得到广泛的应用。本文通过在设计中使用MCS―51的I/O口来模拟总线接口,实现了单片机与串行总线接口器件的数据传输,该方案已通过调试,整个单片机系统运行良好。试验表明MCS―51的I/O口来模拟总线接口的方法在设计中可行有效。

参考文献

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[5]祝贞凤,张跃武.TMS320F206电路典型设计[J].现代电子技术,2007,30(11):44―45,48.

篇5

Begin

If reset='0' then

DM

Else if PCLK'event and PCLK='1' then

DM

End if;

End process;

Process (DM, Data_R) -- 读取图像数据

Begin

If Data_R='0' then

DO

Else

DO

End if;

End process; 进一步设数据有效状态为Dstatus, 状态读写信号为Status_R (低点平时有效),则状态锁存器的VHDL描述为: Process (reset, PCLK,Data_R) -- 数据有效状态控制

Begin

If reset='0' or Data_R='0' then

Dstatus

Else if PCLK'enent and PCLK='1' then

Dstatus

End if;

End process;

Process (Dstatus, Status_R) --读取状态和同步信号

Begin

If Status_R='0' then

DO0

DO1

DO2

DO3

Else

DO

End if;

End process;

四、内存直接写入接口设计 在处理器速度较慢且图像数据输出的频率不能降低的情况下,采用上述I/O接口方法不能得到完整的图像。另外,有些应用中要求能够实时采集图像。为此,我们设计了高速数据图像采集方法―内存直接写入法。由于SRAM访问控制简单,电路设计方便,被大量嵌入式系统采用,本文以SRAM作为存储器。 1、电路原理和结构 内存直接写入方法通过设计的图像采集控制器(以下简称控制器)不需处理器参与,直接将图像数据写入系统中的内存中,实现高速图像采集。 图5是接口结构图,当需要采集图像时,处理器向控制器发出采集请求,请求信号capture_r从高到低。控制器接到请求脉冲后,发出处理器挂起请求信号HOLD,使处理器的外总线处于高阻状态,释放出总线。控制器收到处理器应答HOLDA后管理总线,同时检测图像同步信号。当检测到图像开始位置时,控制器自动产生地址和读写控制信号将图像数据直接写入内存中。图像采集完成后,控制器自动将总线控制权交还处理器,处理器继续运行,控制器中与采集相关的状态复位。控制器可以根据同步信号或设定的采集图像大小确定采集是否完成。 在图5中,控制器包括同步信号检测、地址发生器、SRAM写控制器、总线控制器和处理器握手电路等主要部分。同步信号检测确定每一场(帧)和每一行的起始位置;地址发生器产生写SRAM所需的地址;SRAM写控制器产生写入时序;总线控制器在采集图像时管理总线,采集完成后自动释放;处理器握手电路接受处理器命令、发总线管理请求和应答处理器。 2、SRAM写控制时序 采集图像过程中,控制器自动将数据写入到硬件设定的内存中。写内存时,控制器产生RAM地址(A)、片选信号(/CS)、读信号(/RD)和写信号(/WD),同时锁存传感器输出的数据并送到数据总线(D)上。每写入一个数据后,地址(A)自动增1。采集时/CS保持有效(‘0’)状态而/RD处于无效状态(‘1’)。地址A的变化必须与/WD和数据锁存器协调好才能保证图像数据的有效性。 图6是控制器产生的SRAM信号时序图。用PCLK作为地址发生器的输入时钟,且在其上升沿更新地址值。同样,在PCLK的上沿锁存数据并输出到总线上。将PCLK反相,作为/WD信号,使得在/WD的上升沿地址和数据稳定,确保写入数据的有效性。 3、控制器主要功能的VHDL描述 描述控制器中全部功能的VHDL代码较长,而且有些部分是常用的(如计数器等)。图像采集状态产生和同步信号的检测是其中重要的部分。下面介绍这两部分的VHDL描述。 图像采集状态 capture_s: 处理器的采集请求信号capture_r使capture_s从‘0’到‘1’,场地址发生器(计数器)的溢出位vcount_o,清除capture_s。

process (capture_r, reset, vcount_o)

begin

if reset='0' or vcount_o='1' then

capture_s

else if capture_r'event and capture_r='0' then

capture_s

end if;

end process; 同步信号检测: 只有在采集状态capture_s有效时(‘1’)才检测场同步信号,场同步信号下降沿置场有效状态(vsync_s),场地址发生器溢出位vcount_o清除场有效状态。只有在vsync_s有效情况下才检测行同步信号,行同步信号下降沿置行有效状态(hsync_s),行计数器溢出信号hcount_o清除行状态。只有在行状态有效的情况下计数器才工作,且将数据写入RAM。 Process (capture_s,reset,vcount_o, vsync)

Begin

If reset='0' or vcount_o='1' or capture_s='0' then

Vsync_s

Else if vsync'event and vsync='0' then

Vsync_s

End if;

End process;

Process (vsync_s, reset, hcount_o, hsync)

Begin

If vsync_s='0' or reset='0' or hcount_o='1' then

Hsync_s

Else if hsync'event and hsync='0' then

Hsync_s

篇6

随着半超超导体技艺的飞速发展,存正正在图像功能的嵌入式运用愈来愈多。从单位胶片、可视电话、多功能移动电话等耗费产品到门禁、数字视频监视等轻轻工业主宰及安防产品,图像网罗和处理已变迁次要的组成全体之一。图像网罗需要中止同步信号的处理,比正常的A/D数据网罗历程容易,电路的设计也较为困难。传统PC上的图像网罗卡都是正正在Philips、Brooktree等半超超导体公司需求的接口芯片基础上,由专业公司开辟消耗。正正在嵌入式系统中没有同的处理器和图像传感器的信号定义及接菱方式没有同,没有通用的接口芯片。于是,使用系统中的现有资源设计图像网罗电路,可以减少机件部门、缩小产品体积和降低系统成本。由于,正常嵌入式系统中要求自行设计图像网罗接口电路。朱文对于准于没有同网罗速度的要求,提出了两种图像网罗接口电路的设计方法。

长远市场上主流的图像传感器有CCD、CMOS两种机件,过程CMOS机件上世纪90时期发作,近年来得到了迅速发展。传感器的输出有模拟和数字两种。由于CMOS机件功耗小、使用方便,存正正在直接数字图像输出功能,90正正在设计时选用了CMOS数字输出图像传感机件。其他方式机件的接口设计与该类似,将正正在谈论中说明。

朱文方式做如下安排:第二整体简述图像信号的特点;第三、四整体区分介绍I/O和内存直接写入两种接口设计方法;最后整体是谈论。

二、图像信号介绍

图1给出了采样时钟(PCLK)和输出数据(D)之间的时序联络。正正在读取图像数据时用PCLK锁存输出数据。除采样时钟(PCLK)和数据输出(D)外,还有水平地位的行同步信号(HSYNC))和垂直地位的场同步信号(VSYNC)。对于于隔行扫描机件,还有帧同步信号(FRAME)。如图2,一帧包括两场。图2中窄的矩形条是同步脉冲,同步脉冲时代数据端口输出的数据无效。

PLCK存正在时,图像数据端口连续没有断地输出数据。由于行之间以及场之间输出数据无效,正正在网罗图像数据必须考虑同步信号,读取有效数据威力保证图像的完整性。

三、I/O接口设计

对于于MCU、DSP处理器,I/O是最方便的访问方式之一。以I/O方式读取图像数据没有只可以简化电路设计,况且次第也很简单。但由于读取每一个像素都要检测状态,正正在处理器速度低的情况下,读取图像慢。正正在处理器速度快或者许图像网罗速度要求没有高的运用中,I/O接菱方式是一个较好的选择。

1、电路原理和结构

正正在图像传感器和处理器之间,使用两个锁存器区分锁存状态和图像数据,处理器通过两个I/O端口区分读取。图3中,正正在采样时钟的降落沿数据锁存器保存传感器输出的图像数据,当处理器通过I/O口读取图像时,数据锁存器输出数据。其它情况下,锁存器输出正在于高阻状态。处理器通过状态锁存器读取同步信号和图像就绪(Ready)指示信号。正正在数据锁存器保存图像数据的同时,状态锁存器发作Ready信号(从‘0’到‘1’)。处理器读取图像数据时,Ready信号自动消除(从‘1’到‘0’)。处理器读取状态时锁存器驱动总线,其他情况下输出正在于高阻状态。

2、图像读取清流线

要保证图像的完整性就必须从一场图像的第一行末尾读取,对于于隔行扫描输出的图像则必须从一帧的第一行末尾读取。读取每行图像数据时,则从该行的第一个像素末尾。因此,正正在读取图像数据前应先判断场和行的起始位置。图4是通过I/O接菱方式读取图像数据的清流线。读取每个像素数据前先查询数据状态,如果数据已准备好则读取数据。

3、同步信号检测

为了简化电路设计,用途理器直接读取同步信号,然后找出场和行的起始位置。

  从图2可以看出,处理器读取同步信号时,信号可以处正正在同步脉冲状态(‘1’)或者许正常状态(‘0‘)。对于于那些同步信号反向的机件,则区分为‘0’和‘1’。如果信号正在于同步脉冲状态,第一次检测到的正常状态就起始位置。如果信号正在于正常状态,则首先检测到脉冲状态,然后用异常的方法确定起始位置。

通过上述方法可以检测出场的起始位置和行起始位置。

4、用VHDL设计锁存器

正正在运用中,以上两个锁存器的功能和其他逻辑解散正正在一起,用可编程逻辑机件实现。下面区分为它们的VHDL表示。

设DO(0-7)是锁存器输出端,DI(0-7)是锁存器输入端,DM(0-7)是中间状态,Data_R是数据读信号(低电寻常有效),则数据锁存器的VHDL描述为:

四、内存直接写入接口设计

正正在处理器速度较慢且图像数据输出的频率没有能降低的情况下,采用上述I/O接口方法没有能得到完整的图像。于是,有些运用中要求能够实时网罗图像。为此,90们设计了高速数据图像网罗方法―内存直接写入法。由于SRAM访问主宰简单,电路设计方便,被大批嵌入式系统采用,朱文以SRAM作为存储器。

1、电路原理和结构

内存直接写入方法通过设计的图像网罗主宰器(以下简称主宰器)没有需处理器加入,直接将图像数据写入系统中的内存中,实现高速图像网罗。

图5是接口结构图,当需要网罗图像时,处理器向主宰器发出网罗请求,请求信号capture_r从高到低。主宰器接到请求脉冲后,发出处理器挂起请求信号HOLD,使处理器的外总线正在于高阻状态,释放出总线。主宰器收到处理器应答于HOLDA后管理总线,同时检测图像同步信号。当检测到图像末尾位置时,主宰器自动发作地方和读写主宰信号将图像数据直接写入内存中。图像网罗完成后,主宰器自动将总线主宰权交还处理器,处理器继续运行,主宰器中与网罗相关的状态复位。主宰器可以根据同步信号或者许设定的网罗图像大小确定网罗是否完成。

正正在图5中,主宰器包括同步信号检测、地方发生器、SRAM写主宰器、总线主宰器和处理器握手电路名主要整体。同步信号检测确定每一场(帧)和每一行的起始位置;地方发生器发作写SRAM所需的地方;SRAM写主宰器发作写入时序;总线主宰器正正在网罗图像时管理总线,网罗完成后自动释放;处理器握手电路接受处理器告诉、发

总线管理请求和应答于处理器。 2、SRAM写主宰时序

网罗图像历程中,主宰器自动将数据写入到硬件设定的内存中。写内存时,主宰器发作RAM地方(A)、片选信号(/CS)、读信号(/RD)和写信号(/WD),同时锁存传感器输出的数据并送到数据总线(D)上。每写入一个数据后,地方(A)自动增1。网罗时/CS保持有效(‘0’)状态而/RD正在于无效状态(‘1’)。地方A的变化必须与/WD和数据锁存器和谐好威力保证图像数据的有效性。

图6是主宰器发作的SRAM信号时序图。用PCLK作为地方发生器的输入时钟,且正正在其降落沿复古地方值。异常,正正在PCLK的上沿锁存数据并输出到总线上。将PCLK反相,作为/WD信号,使得正正在/WD的降落沿地方和数据稳定,确保写入数据的有效性。

3、主宰器主要功能的VHDL描述

描述主宰器中全部功能的VHDL代码较长,况且有些整体是常用的(如验电料等)。图像网罗状态发作和同步信号的检测是过程次要的整体。下面介绍这两整体的VHDL描述。

同步信号检测:

只需正正在网罗状态capture_s有效时(‘1’)才检测场同步信号,场同步信号下降沿置场有效状态(vsync_s),场地方发生器溢出位vcount_o消除场有效状态。只需正正在vsync_s有效情况下才检测行同步信号,行同步信号下降沿置行有效状态(hsync_s),行验电料溢出信号hcount_o消除行述态。只需正在行状态有效的情况下验电料才使命,且将数据写入RAM。

五、谈论

90们正正在基于TI公司的TMS320C3X系列DSP开辟的嵌入式指纹图像处理模块中区分用上述两种方法成功实现了指纹图像的网罗。

采用I/O接菱方式最关键的是要求处理器的频率远高于图像数据输出的频率。类似,如果处理的指令周期为20ns,读取每个数据需要10个指令周期,则数据的输出频率没有能逾越5MHz,它低于畸形的CMOS图像传感机件最快的数据输出频率。类似国内使用较多的OV7610和OV7620,其正常输出数据频率为13.5MHz。正正在运用历程中,正常改变传感器中寄存器的装置值,降低其数据输出频率。

白文选用的是CMOS数字输出图像传感器。对于于模拟视频信号,正正在设计时应加同步联合和A/D转换电路。图像网罗的数字接口和逻辑主宰与朱文相同。

篇7

摘要:讨论如何利用软件控制LM3033B-0BR3液晶显示模块时序,采用C51语言编程,驱动液晶模块实现并行传输方式的字符、汉字以及图形显示。具体阐述了LM3033B-0BR3液晶显示模块与单片机AT89S52的并行接口电路和软件编程方法。

关键词:LM3033B-0BR3液晶显示模块;ST7920控制器;AT89S52单片机;C51编程

中图分类号:TN40文献标识码:A

Parallel Interface Technique between Chinese Graphic 12864 Dot Matrix LCD Module and 51 Singlechip and C51 Programming

LI Zhi-guang1,2,LI Xiao-quan3,HUAI Jun-xia1,2

(1.Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;2.Shenzhen Topway Technology CO.,LTD., Shenzhen 518057, China; 3.Tianjin Light Industry Design Institute,TianJin 300193,China)

Abstract: How to control the time sequence of LM3033B-0BR3 LCD module by C51 programming was discussed in this paper. In this way the LCD module was driven by parallel communication and the characters and graphics could be displayed well. The parallel interface circuit and the soft design between LM3033B-0BR3 LCD module and AT89S52 were narrated in detail.

Keywords:LM3033B-OBR3 LCD module;ST7920 controller;AT89S52 single chip micyoco; C51 programming

引言

显示器是人类与应用设备沟通的重要界面,近年来,随着电子技术的飞速发展,液晶显示技术在实际生活中得到了广泛应用。液晶显示模块以其微功耗、体积小、显示内容丰富、模块化以及接口电路简单等诸多优点在科研、生产和产品设计等领域中发挥着越来越重要的作用 [1-2]。LM3033B系列液晶显示模块是深圳TOPWAY公司生产的中文显示模块中的一员。采用了台湾的ST7920控制芯片,并提供了中文字库,为中文显示开发方面带来了更多的方便。本文以LM3033B-0BR3为例介绍了12864点阵液晶显示模块的引脚、结构、功能,详述了与AT89S52单片机的硬件接口电路及有关软件编程方法。

1 LM3033B-0BR3特点及操作

1.1字符显示

每屏可显示4行8列共32个16×16点阵的汉字,每个显示RAM可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符,即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示。内部提供128×2字节的字符显示RAM缓冲区(DDRAM)。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同,可分别在液晶屏上显示CGROM(中文字库)、HCGROM(ASCII码字库)及CGRAM(自定义字形)的内容。三种不同字符/字型的选择编码范围为:显示自定义字型其代码分别是0000H、0002H、0004H和0006H共4个,显示半宽ASCII码字符为02H~7FH,A1A0H~F7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。字符显示RAM在液晶模块中的地址80H~9FH。字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系,其对应关系如表1所示[3]。

1.2图形显示

绘图显示RAM提供64x32个位元组的记忆空间(由扩充指令设定绘图RAM位址),在更改绘图RAM时,由扩充指令设定GDRAM位址先设置垂直位址,再设置水平位址(连续写入两个位元组的资料来完成垂直与水平的坐标位址),再写入两个8位的资料到绘图RAM,而位址计数器(AC)会自动加一,整个写入绘图RAM的步骤如下:

a.关闭绘图显示功能(在写入绘图RAM期间,绘图显示必须关闭)[4];

b.先将垂直的位元组(Y)写入绘图RAM位址;

c.再将水平的位元组(X)写入绘图RAM位址;

d.将D15~D8写入到RAM中;

e.将D7~D0写入到RAM中。

图1 绘图RAM与屏幕显示区域的对应关系

1.3 LM3033B-0BR3的操作指令

LM3033B-0BR3提供两套控制命令:基本指令集和扩充指令集。基本指令集包括了对液晶LM3033B-0BR3的基本操作,如判断控制器忙标志、清除显示、设定显示的地址、写数据和读数据等。而扩充指令集则包括设置睡眠模式,设置图形显示、设置反白、设置滚动等功能,可以进一步满足低功耗的需求,使显示效果更丰富,为使用者提供更方便的环境。

单片机对LM3033B-0BR3的操作过程为:单片机先确认ST7920内部处于非"忙"状态。即读取BF位,当BF为0时,LM3033B-0BR3才可接收新的指令或数据。在操作时,LM3033B-0BR3在单片机的时钟信号的控制下,数据通过数据线传送给LM3033B-0BR3,当LM3033B-0BR3成功接收到数据后,转入内部时钟控制,封锁I/O口缓冲器,置"忙"标志。ST7920根据接收数据中的RW和RS位判断所接收到的是数据还是指令,并进行相应的处理。处理完成后,撤消I/O口缓冲器的封锁,"忙"标志清零。

2 单片机与LM3033B-0BR3的接口电路

一般液晶显示模块与单片机的接口分为直接访问方式和间接控制方式,间接控制方式还分为一位串行、4位并行以及8位并行。本文采用的AT89S52和液晶LM3033B-0BR3模块的接口电路如图2所示。由于LM3033B-0BR3采用并口通信,外接电路简单,与单片机连接采用间接连接的方法,即用I/O口直接与LCD数据线和控制线相连,其特点是简单、直观、操作方便。在此电路中,采用软件模拟液晶的时序,达到正确显示的目的。

图2 AT89S52和液晶LM3033B-0BR3模块的接口电路及LM3033B-0BR3引脚功能

3 液晶显示C51程序设计

对LM3033B-0BR3的软件编程采用Medwin 语言开发,主要包括两部分,一部分是给液晶写指令,另一部分是给液晶写数据。有了这2个基本的子程序,就可以构造出各种实用的显示子程序。由于液晶内部自带汉字模块,只需发送汉字对应的代码就可以实现汉字的显示,其代码可以在ST7920模块的资料中查找。对于图形和曲线显示的原理类似,只需要设置好相应的水平地址和垂直地址,并把相应的图形编码写入液晶模块,就可显示出所要显示的内容[5]。

写命令到LCD:

void WRCMD(uchar cmdcode)

{

chk_busy();

RS=0;

RW=0;

E=1;

lcd_bus=cmdcode;

E=0;

}

写数据到LCD:

void WRData(uchar Dispdata)

{

chk_busy();

RS=1;

RW=0;

E=1;

lcd_bus=Dispdata;

E=0;

}

初始化程序:

void Init()

{

RES=1;

RES=0;

delay(1);

RES=1;

delay(1);

WRCMD(0x30); //选择8位并行

WRCMD(0x30); //选择8位并行

WRCMD(0x0c); //开显示(无游标、不反白)

WRCMD(0x01); //清除显示

WRCMD(0x04); ///shift=0,AC加1

}

4 结论

在单片机与液晶的接口中,关键是要满足液晶的时序要求;在软件编程中,关键是要进行正确的初始化、操作及写入显示内容的代码。以上接口电路和相应的程序已经通过调试,并在实际中得到应用。由ST7920构成的LM3033B-0BR3液晶显示模块与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多。因此,LM3033B-0BR3液晶显示模块将得到广泛的应用。

参考文献

[1]杨应平,石城,蒋爱湘,李振华. 图形点阵液晶显示模块与51系列单片机的接口设计[J].现代显示, 2006,(5):41-45.

[2]李良成,张永顺,张. 基于MSP430单片机的液晶显示[J]. 现代显示,2007,(5):32-33.

[3]深圳市拓普微科技开发有限公司. LM3033B(8位并行接口)液晶显示模块应用参考[R]. 2006.1.

[4]洪家平. 中文图形显示控制芯片ST7920的原理与应用[J]. 国外电子元器件, 2005,(1):38-40.

篇8

[关键词]三点定位法;弧线形截骨;下颌角肥大;口内入路

[中图分类号]R782.2[文献标识码]A [文章编号]1008-6455(2008)07-1005-03

Transoral Approach Three Point Localization Curve Shape osteotomy for the treatment of Mandibular Angle Hypertrophy

LAN Zhen-xing,GAO Lan-xiang,JIANG Yang,TANG Kai-sen,HE Bin

(Department of Dosmetology of Henan Electric Power Hospital,Zhengzhou 450002,Henan,China)

Abstract: ObjectiveTo introduce a new approach for treatment of mandibular angle hypertrophy-transoral approach three point localization curve shape osteotomy.Methods68 patients with mandibular angle hypertrophy were choosed to be operated by transoral approach. Tissues around mandibular angle was dissociated extensively. Set the intersection of mandibular angle ascending branch anterior border decurrent extension line and the inferior border of mandible as point A, the intersection of parallel lines of biteplane andthe posteromarginal of mandibular angle ascending branch as point B, the original mandibular angle as point C, the new mandibular angle as point D, to set a perpendicular which goes through point C on the line AB, then to set point D on the perpendicular above point C about 1 or 2 cm, and finally to cut the bone following the curve which goes through point A,D,B.ResultsNo complications such as injury of facial nerve, oral lips numbness, bone fracture and facial asymmetry. 97% of patients were satisfied.ConclusionTo compare with other methods, the new method of the three point localization curve osteotomy has much more advantages, it's safer and more effective and it's worthy of widely spreading.

Key words:three point localization method; mandibular angle hypertrophy; transoral approach

下颌角肥大临床较为常见,中国人下颌角肥大的发生率较高。随着生活水平的提高,人们要求通过整形手术来改变脸型的人也日益增多。下颌角肥大矫治术已经成为21世纪美容外科的时尚手术之一。矫治下颌角肥大的手术方法众多,但各有优缺点。笔者在近几年的临床工作中,用过不少手术方法矫治下颌角肥大,但感觉实施的68例,经口内入路三点定位弧线形截骨的方法,矫治下颌角肥大效果更好。该方法在截骨前就已确定了新下颌角点的位置和要截除下颌角的两端点及截骨线,避免了两侧截骨过量或不足,不对称等。安全性大,效果好,值得推广。现将其手术方法及优点介绍如下。

1资料和方法

1.1临床资料:2001年4月~2007年4月,经口内入路治疗下颌角肥大共68例。其中男3例,女65例,年龄最小19岁,最大44岁,先天性不对称2例。

1.2术前检查:①测量上、中、下面部的宽度及头面的长度,有利于设计头面部长、宽的比例,面中宽与下颌宽的比例;确定截去下颌角的宽度;②检查下颌角的角度、厚度及外翻程度,咬肌发达程度;③检查下颌角处皮下脂肪厚度及丰满程度;④拍头颅正、斜、侧位片,或利用CT三维成像技术,了解下颌角的肥大程度。

1.3 术前设计:根据求美者的脸型及要求与其进行充分的沟通,参照下颌骨正、侧位片确定需切除下颌角的长度及宽度以及是否去除咬肌及颊脂垫等。一般设计出术后面中部宽与下颌宽的比例为1.33左右。双侧下颌角的距离符合中国人男性两下颌角间宽为(108.67±0.26)mm,女性两下颌角间宽为(103.76±0.27)mm。柳大烈教授报道的下颌角的角度为105~115°,较为理想。

1.4 麻醉:气管内插管麻醉或下齿槽神经阻滞+局部浸润麻醉。

1.5 手术方法

1.5.1切口:切口在下齿龈槽外侧(下颌骨升支下前缘外侧至第一前磨牙),距牙龈至少1cm。用11号刀片切开粘膜、骨膜,长约4cm,用光导拉钩拉开切口,用骨膜剥离器从骨膜下剥离直达下颌角处,此时操作注意勿损伤颏神经血管束、腮腺导管。剥离至下颌角时用下颌角分离器将下颌角内侧骨膜及附着的翼内肌适度剥离,使下颌角后部软组织充分游离。

1.5.2 截骨:应用三点定位弧线形截骨。操作要点:确定截骨线:把下颌骨升支前缘向下的延长线与下颌骨下缘的交点处设为A点;把咬合平面的平行线与下颌骨升支后缘的交点处设为B点。A、B两交点之间的连线即为确定的安全截骨线。把原下颌角设为C点。拟确定新的下颌角设为D点。怎样才能确定新的下颌角点的位置呢?这就是三点定位弧线形截骨方法的特点。在原下颌角C点至安全截骨线(A、B两点的连线)设置一条垂线,在垂线上距原下颌角C点约1~2cm处,确定一点为新的下颌角点,即D点。用小圆钻头分别在A、B、D三点处各钻一小孔作为固定标志(如图1)。设置锯片与手柄的角度为120°,与截骨线成45°。分别从安全线两端A点和B点用摆动锯弧形向新下颌角D点处截骨即可。截骨的宽度视下颌角肥大程度而定,一般应控制在1~2cm之间。少于1cm没多大意义,不如直接磨削;大于2cm易损伤下牙槽神经。截骨后为了使下颌体及下颌角处曲线更加光滑流畅,用柱状旋转锉磨削截骨面及两端。力求使下颌体光滑流畅,术后外观才自然,具有美感。截骨或磨骨时,助手用20ml注射器吸生理盐水在截骨面上边冲边吸,使骨渣彻底吸出。

1.5.3对侧同法施术。仔细检查确保两侧对称一致。

1.5.4创面冲洗缝合:冲洗创面后,检查无活动性出血时放置负压引流管,用1号丝线缝合骨膜及粘膜。根据引流量的情况决定什么时间拔出引流管,一般引流管的拔出时间为24~48h。

1.5.5 包扎:两下颌角及周围覆盖棉垫,弹力绷带加压包扎2天。松紧适度,太紧易导致皮肤坏死,太松起不到压迫止血作用。1.5.6术后应用消炎、止血药3~5天。

2结果

68例手术。术后感染1例,经切开冲洗引流,2周后愈合。无面神经损伤、口唇麻木、骨折、不对称等。满意率占97%。无一例严重手术并发症发生。典型病例治疗情况如图3~5。

3讨论

3.1 病因:下颌角肥大多为先天性遗传或后天不良习惯所致。

3.2 发病率:下颌角肥大临床较为常见,中国人下颌角肥大的发生率较高,需要整形手术者也多。

3.3 下颌角肥大常表现为颜面呈方形或向下突出的外观,面部轮廓显示呈“国”字形态或上小下大的“由”字形态。一般以骨性肥大为主。伴或不伴有咬肌肥大和颊部丰满等。

3.4 手术入路:下颌角肥大矫正手术一般有以下三种手术入路方式:口外入路、口内外联合入路和口内入路。目前口外入路很少采用,大多采用口内入路。口内入路去除下颌角常用的方法有:下颌角直线形截骨、双直线形截骨、弧线形截骨、三角块截骨、下颌角外板矢状劈开术、磨骨去下颌角及去除部分咬肌等。

3.5 口外入路:优点:手术野暴露好,易操作。缺点:需切开皮肤、肌肉,皮肤表面留有瘢痕。切口离面神经下颌缘支近,易损伤下颌缘支及血管。去除咬肌难度大,更难以去除颊脂垫。

3.6 口内入路:优点:最大优点是因切口在口内,皮肤表面无瘢痕。操作是在骨膜下进行,不切开肌肉,所以很难损伤到面神经下颌缘支及大的血管,术中出血少。去除部分咬肌、颊脂垫方便,对下颌体厚者易磨削。缺点:手术视野空间小,操作困难,需有熟练的手术技巧。切口易污染,引起切口感染。

3.7 口内入路下颌角直线形截骨、双直线形截骨、三角块截骨、磨骨去下颌角的优缺点:①直线截骨、三角块截骨,优点是操作简单;缺点是因为截骨线呈直线,截骨后截骨线两端残留有一定的角度(如图2中的角AEF),形成新的突起(即第二下颌角)明显;要想去除新形成的突起,需磨去大量的骨质,易造成下颌体骨折。截骨宽度也不易掌握,易造成截骨过量,下颌角处凹陷;没有下颌角,也就没有曲线,将来影响美观;②双直线截骨效果虽好,但操作技术难度大,需有相当经验的医生操作,且操作不当易造成截骨后两侧形态不良;③单纯磨下颌角,优点是操作更简单;缺点是只能磨去骨外板,残留内板较薄,有棱,手感差。

3.8 口内入路三点定位法弧线形截骨矫治下颌角肥大的优点:①截骨前就先把A、D、B三个关键点确定,再依A、D、B三点设计并确定了截骨线;操作时分别从安全线两端A点和B点用摆动锯弧形向新下颌角D点处截骨;所形成的AD、BD截骨线是两个小的弧形截骨线,AD、BD两个小的弧形截骨线连在一起就形成ADB大的弧形截骨线;因为截骨线呈弧形,截骨后截骨线两端残留角度不明显(如图1的A点处),截骨线两端留下的而是弧度;所以截骨后新形成的下颌角自然成弧形,符合下颌角处自然弧形的规律;②因为是弧线形截骨,截骨后截骨线两端残留角度不明显,所以新形成的突起(第二下颌角)也不明显,不需磨去过多下颌体,就使曲线自然流畅;③避免了直线截骨、三角块截骨后,截骨线两端残留有一定的角度,新形成的突起(即第二下颌角)明显;要想使新的下颌体曲线流畅,需要磨削大量的骨质,这样易造成下颌体骨折;用三点定位弧线形截骨法,不需要磨削大量的骨质,就使下颌体曲线流畅,避免了下颌体骨折的发生;④用三点定位弧线形截骨法,在截骨前就已确定了新下颌角的位置和要截除下颌角的两端点及截骨线,避免了两侧截骨过量或不足,不对称等;克服了用其它截骨方法截骨宽度不易掌握等缺点;⑤因是在安全区以外弧形截骨,截骨线远离下牙槽神经,避免了损伤下牙槽神经;⑥对于低角型下颌角肥大者,行单纯下颌角截骨术,侧面观形态虽改变,但正面观形态改变不大;要想使正面观形态好,需行下颌角外板矢状劈开术效果更佳。这样相当于两个手术,操作难度大,手术时间长;用三点定位弧线形截骨法可一次完成;截骨后不需磨削太多的骨质,即可使下颌角处光滑、曲线流畅(如图3~5);⑦单纯磨下颌角,虽然操作更简单,但是只能磨去骨外板,残留内板较薄,手感差。对下颌角极度肥厚及外翻者效果不佳。而用三点定位弧线形截骨法矫治下颌角肥大,比其它方法治疗下颌角极度肥厚及外翻者效果更佳。

综合上述口内外入路去除下颌角各种方法的优缺点比较,我们认为应用口内入路三点定位弧线形截骨法矫治下颌角肥大,优点多,安全性大,效果好,易被求美者接受,值得推广。

[参考文献]

[1]周智,柳大烈,刘志刚,等.汉族人下颌角测量及其数据相关性分析[J].中国美容医学,2006,15(8):936-939.

[2]王炜.整形外科学[M].杭州:浙江科学技术出版社,1999:885.

[3]柳大烈,查元坤.现代美容外科学[M].2版.北京:人民军医出版社,2002:953-955.

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1、vivoiQOONeo855plus充电器接口是TOP-C椭圆形接口。

2、iQOO Neo 855版采用6.38英寸AMOLED水滴屏,支持类DC调光、HDR10以及低亮度防屏闪技术。

3、配置方面,iQOO Neo 855版搭载骁龙855处理器,采用UFS 3.0闪存,内置4500mAh大电池,支持vivo 33W Flashcharge 2.0闪充技术。

4、相机方面,iQOO Neo 855版前置1600万像素摄像头,后置超广角AI三摄,采用双核1200万像素主摄像头,搭配800万超广角摄像头和一颗景深摄像头。

(来源:文章屋网 )

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【关键词】嵌入式电路;热插拔;接口设计

热插拔的概念来源于我们的桌面PC,其一般定义为将设备板卡或模块等带电接入或移出正在工作的电脑[1]。嵌入式系统中的热插拔是指对正在运行的嵌入式电路板,在不关闭电源情况下对某些部件进行插入(连接)或拔出(断开)操作。下面要谈的正是在一个嵌入式单片机系统中对其扩展部件或板卡的硬件热插拔技术,将根据接口上的信号类型等探讨热插拔的危害产生原因及防止危害发生的一般性措施。本文以下部分将把要插拔的两块电路板分别称为主电路板(正在运行的嵌入式主电路板)和扩展板。

一、热插拔设计的重要性

对正在工作的电路板进行热插拔通常都是不被许可的,但在有些时候却是难于避免的,比如使用者疏忽或特殊功能要求等。对未采取任何保护措施的嵌入式电路板进行热插拔操作,其将带来的损害通常是很严重的,包括电源电路损坏,单片机IO口烧坏,单片机复位或死机,或者与接口相连的IC出现部分或全部管脚烧坏等。这些故障将导致嵌入式电路板产生永久性损害,或在重新上电之前系统无法再正常工作。因此,在嵌入式系统的扩展接口设计中加入一定的热插拔保护措施是十分必要的。热插拔操作对嵌入式电路板的危害通常表现在三方面:过电流冲击、瞬态过电压、静电释放[1]。进行热插拔设计的目标应是在不增加太多硬件成本的前提下,使设计出的电路板不因热插拔操作造成系统复位、死机或对元器件产生永久性损害。

二、电源与地接口的防过电流冲击热插拔设计

当把扩展板插入正在工作的嵌入式主电路板中时,扩展板上的各类电容和IC需要瞬间从主电路板的电源处上吸走大量电荷,给电源造成一个短暂的低阻抗路径,造成一次浪涌电流[1]。此浪涌电流可以把系统电压拉低到系统重置阈值以下,造成单片机复位,甚至烧毁电源电路。在硬件设计时通常采取如下措施进行应对:

1.在扩展接口的电源网络上使用大容量电容(可以用并联方式获得)减轻扩展板上电过程中对主电路板电源电压的影响。主电路板电源电路中的电容量最好要比扩展板的蓄能电容量之和稍大。

2.在扩展接口的电源网络上串入电源专用的磁珠以减少上电瞬间的电流尖峰,并阻断高频噪声信号的干扰。

3.如果浪涌电流特别大并且系统允许复位,为保护主电路板上的电源电路可以考虑在电源入口处加自恢复保险丝让电源在过流瞬间自动切断。如果系统对热插拔时的稳定性要求更高可以使用目前市面上的专用热插拔控制器LM5069等,这些器件具有功率和电流限制的能力[2]。

在热插拔操作时为提高设备的热插拔寿命,热插拔动作应避免来回抖动,并且两次热插拔之间的时间间隔不要太短;如果扩展板的负荷可以先行卸除,最好不要带负荷进行热插拔。

三、电源与地接口的防过电压冲击热插拔设计

进行热插拔操作前不同设备的接口之间可能存在一定的电位差,尤其是使用了隔离电源或共模电感的“浮地”系统。虽然这类电位差是瞬间的且没有多大的电流能力,但此电位差通常会超出各类IC的最高工作耐压而损坏IC。如果在热插拔同时还伴随着静电释放,在接口接触瞬间产生的过电压和过电流冲击会更加厉害,可以瞬间烧毁电路板中脆弱环节上的IC。应对此类危害的唯一办法是快速钳位电压,即在接口附近的电源与地之间以及比较脆弱的信号与地之间使用具有浪涌能量吸收能力和内部散热能力的压敏电阻或TVS管之类的浪涌电压抑制器等保护措施。

四、电源与地接口在结构上的热插拔设计

现在CMOS器件已经在各种电路上广泛使用,CMOS器件的一个缺点是容易产生闩锁效应而烧毁。在热插拔过程中VCC和GND的突然变化或者芯片I/O口电压超出VDD-GND的范围时很容易发生闩锁效应。如果接口结构设计不合理造成在热插拔过程中I/O口信号已经连接上而GND或VCC还没有连接上,这时极易发生闩锁效应而烧毁芯片。因此,在接口结构设计时必须保证接口在带电插入过程中要先让GND和VCC连接上再连接I/O口;反之在带电拔出过程中则需要先拔出I/O口再断开VCC和GND。在实际应用时可以采取如下措施:把GND和VCC放在接口两端、并在接口上多放几个GND信号,或者把GND和VCC的插针做得比其它信号插针稍微长些等。图一是按一般热插拔要求设计的一款主电路板电源与地的接口实例。

五、常见信号接口的热插拔设计

对嵌入式电路板上单片机的片上外设(on-chip peripheral)类信号口(比如SPI输出口),通常其耐电压和电流冲击能力并不是很强,如果需要把这些信号接口在电路板上扩展出去最好先把这些信号经过外部逻辑门电路处理后(比如两次反相)再接到扩展接口上。

对耐电压和电流冲击能力较强的单片机GPIO信号接口可使用阻容电路进行简单保护。其中的电阻能起到限流作用,电阻值可根据信号辨识的需求选在几欧到几百欧之间;而对地的小滤波电容则能起到滤除瞬间电压尖峰的作用,电容值可根据信号线上传递的信号频率特性选在几百pF到几nF之间。

对比较脆弱而又关键的重要信号接口(比如SPI输入口、并行总线接口等)可以在信号端口与电源和地之间使用双向二极管对信号电压进行精准钳位。这样可确保此类接口上的电压不会超出芯片的工作电压范围,能起到非常好的保护作用。图二是一款常见信号接口的热插拔设计实例(电源和地部分参见图一)。

嵌入式系统电路的接口热插拔设计通常是一个反复和复杂的过程。在设计时通常需要通过热插拔实验把接口电路中的脆弱环节找出来,然后采取针对性的措施进行应对,要做到既不增加太多硬件成本又能满足一般的热插拔需要。热插拔问题是各类电子设备中都会面临到的一个问题,本文探讨的热插拔设计技术在电路设计中具有一定的现实意义。

参考文献

[1]凌有慧,张胡.热插拔的硬道理[J].微型计算机,2003(23):107-111.

[2]National Semiconductor Corporation.LM5069 Positive High Voltage Hot Swap/Inrush Current Controller with Power Limiting data sheet,2008.

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