液晶航向指示器接口电路的优化设计

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摘要：随着我国经济的发展，科学技术水平不断提高，电子设备在生产和生活中应用越来越广泛，也对指示器的电路提出了更高要求，基于液晶航向指示器接口电路的优化设计有助于提高设备的可靠性和整体性能。本文以液晶航向指示器为具体研究对象，从硬件设计和软件设计两个方面简要探讨基于液晶航向指示器接口电路的优化设计，并针对其优化特点和优化方法进行具体描述。

关键词：液晶航向指示器；指示器接口电路；优化设计

传统机载仪表主要是机械仪表，在实际操作过程中存在许多问题，传输效率低、分辨率差导致指示航向常常出现失误。近年来，随着我国科学技术的不断进步，电子仪表大量使用液晶屏显示，也应用在航向指示器中，解决了传统机械仪表的问题，提高了仪表的准确度。本文所研究的航向指示器接口电路能够接收通过液晶屏显示的各种信息，希望对实际中基于液晶航向指示器接口电路的优化设计有所帮助。

1硬件设计

硬件设计的主要目的是提高其性能，所以要选择最先进的控制系统和最优秀的逻辑数据编辑器。以自整角机信号为例，如Cygnal推出了混合信号系统单片机（C8051F020），控制系统以内部含有CIP-51的CPU内核的51系列单片机C8051F020为主，相比较51早期系列单片机，其内部存储增大且可靠性增强。指示器接口电路设计用C8051F020来控制处理数据，还可以和驱动液晶屏，使用串口法进行数据传输，用CPLD来输入输出逻辑数据。在数据处理方面，以精度要求为标准，实行信号转好，转换器采用14SZZ系列（中国船舶重工集团716研制所提供），分辨率调整为14位就能满足需求，当两路同类信号输入时，可选择双通道功能的转换器，避免电路面积过大。接口电路通过解算输入自整角机的信号数字，得到数字输出，最后将数字通过D/A转换器从接口电路输出。

1.1转换器

CPLD程序以VHDL语言实现，以单片机输入数据的地址定义为依据，将地址值设为敏感信号，由此产生单通道A/D模块的片选信号（高低字节），再将转换器芯片A/D转换结果录入缓存进行读取；针对无高低字节选择信号的双通道模块，可产生禁止/使能信号，将转换结果录入缓存，输入信号进行缓存后，CPLD程序可根据地址值将输入信号写单片机，经解算后得出数字输出信号，再根据地址敏感信号产生D/A转换芯片的控制信号，根据控制信号将数字输出送入转换器。转换器直流电源波动范围正常允许值为上下10%，严谨越限加电，电路并联方式为：PCB板块正5V、正15V、负15V以及GND之间分别并联6.8uF和0.1uF的滤波电容。单片机引脚为陶瓷谐振器或晶体谐振器内部反馈电路所产生的反馈输入，为了让内部时钟更加精准，需在引脚另外增添一个谐振器。

1.1.114ZSZ/XSZA/D转换器

14ZSZ/XSZA/D是一种小型数字转换器，是14位自整角机，运用二阶伺服回路电路，数据输出的过程中能够三态锁存数据，这种数字转换器能够持续跟踪转角机和变压器，且因为其数据的位数多，在读取数据时没有终端转换程序，数字信号在选择通道时运用不同的高低电平。

1.1.214SZZ/SXZ数字-自整角机转换器

14SZZ/SXZ数字—自整角机转换器与A/D转换器方式相反，通过14SZZ/SXZ数字—自整角机转换器将二进制数字量转换为模拟量后输出，转换器中的ENH和ENL分别控制着高8位和低6位。输入量数据决定着转换器的变化，当ENH和ENL全为零时，转换器内部锁存器开始下降沿。运用CNOS完成锁存过程并通过变压器分离输入或者输出的信号，从而确定计算机与控制系统的切合点，使接口设计更加实用。

1.2电源管理模块

因为系统控制器各部件都已确定，所以其电路实际电量已可以确定，对电源的选择也有具体要求。在电路设计过程中最重要的是控制电压，以免电压过大导致芯片使用寿命降低。

2软件设计

2.1初始化单元

整个电路系统通电后，对系统的初始化需要47.406ms时间，此时应找到CPU对应串口，设定好初始化参数，设定时分别将串口0、1设置带po.0、po.1和po.2和po.3上，并将外部时钟设定为22.118MHz，每35ms进行一次终断。

2.2数据处理显示单元

电路所需的数据井A/D转换后变为14位的二进制数字量，数字信号能够以0～360度的转换角度进行相应转换，利用CPLD对数据以高低字节顺序进行缓存连接到单片机总线后传送到液晶显示屏中，以数字的形式输出出来。

2.3定时工作及存储器初始化单元

指示器接口电路设计中的定时单元的作用是识别按键按下动作，主要运用查询的方式进行识别。按键按下这个动作完成后，系统会查询按键时间为多少，依据其时间长短判断出按键这个动作是否真的完成，也就是说按键被按下，以免出现不小心碰到的失误。按键数据主要采用RAM存储器来存储，如果案件数据被使用，存储器中数据会随之清除出去，为下次的输入数据留出栈位。

2.4通信模块

指示器接口电路的通信模块需要运用到反馈的处理方法，液晶屏接收到外界的读写命令后，立马启用D/A转换器，将其温度和状态反馈到单片机，然后这些信息就会经数据总线传输到控制系统，最终控制系统再一次控制液晶屏。形成数据的交换、反馈循环，最终输出信息。

2.5单片机主程序模块

单片机主程序模块流程首先是将RAM清空，然后查询出液晶屏的温度和状态，如果显示温度低于零度，且发现温度传感器为有效状态则打开加热电源，液晶屏初始化设置后读取并处理数据，液晶屏将数据显示出来。同时处理亮度等按键，长按按键时其不改变相应指的状态下对按键计数，放松按键后亮度等值随之改变，使长按数据变化加快。

3结语

液晶航向指示器接口电路的优化设计程序复杂，其设计包含硬件设计和软件设计，硬件设计中14ZSZ/XSZA/D转换器、14SZZ/SXZ数字—自整角机转换器和电源管理模块的设计运用，可提高设备的性能，实现信息的输入和输出；软件设计中，初始化单元、数据处理显示单元、定时工作及存储器初始化单元、通信模块和单片机主程序模块的设计，是数据处理的关键。

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作者:李大习 高勇 单位:江苏自动化研究所 空军驻扬州地区军事代表室