单片机化可控硅可靠触发系统的(终稿).doc
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1、淮 海 工 学 院毕业设计(论文)说明书题 目: 单片机化可控硅可靠触发系统的设计 作 者: 杨宁宁 学 号: 0303103226系 (院): 电子系 专业班级: 自动化032 指导者: 郑宏婕 副教授 评阅者: 2007 年 6 月 连 云 港毕业设计(论文)中文摘要单片机化可控硅可靠触发系统的设计摘要: 在大功率、低电压、大电流场合,晶闸管通常均采用多管并联工作方式来加大容量。但晶闸管的多管并联,会在其导通时间不一致情况下造成先导通的晶闸管过热烧毁的事故。可控硅由不通到导通必须具备除了在阳极到阴极之间加上正向电压之外,还必须在控制极至阴极之间加上适当的触发电压及电流。通过对8031单片机
2、接口电路硬、软件设计,设计触发电路,对晶闸管采取强触发措施,使并联晶闸管几乎相同时间被触发导通。关键词:单片机 可控硅 触发毕业设计(论文)外文摘要Touching screen in the application of the postcode enquiry systemAbstract: This text carries on systematic analysis and design on the basis of the one-chip computer develops technology, have introduced systematic development b
3、ackground and meaning.The system has adopted the 4-wire resistance touch screen of the resistance as the input equipment, 240128 liquid crystal displays are regarded as the output equipment, achieve it with the purpose of realizing human-computer interaction form touching.The touch screen is more ad
4、vanced input equipment in recent years, widely used in the information inquiry of the multimedia. This text describes the structural design of the hardware emphatically, have done the detailed introduction to the devices , such as technology and touch- sensitive screen controller ADS7846 , T6963C li
5、quid crystal controller etc., and the course of combining the subject and analyzing software design and developing , and design concept of the main program and interruption the subprogram.Keywords: One-chip computer ; Touch screen; ADS7846 chip; T6963C liquid crystal controller目 录1 绪 论11.1 单片机的发展概述1
6、1.2 课题背景32 触发电路的设计32.1 触摸屏32.2 ADS7846触摸屏控制芯片62.3 液晶显示器102.4 T6963C液晶控制器122.5 液晶显示模块HY-240128M-201182.6 AT89C52单片机212.7 硬件框图及其工作过程233 硬件的设计243.1 软件流程图253.2 程序设计28 4软件的设计结论37致谢38参考文献39淮海工学院二六届毕业设计(论文) 第43页 共39页1 绪 论1.1 单片机的发展概述单片机亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读取存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计
7、算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力,满足实时控制(就是快速反应)方面的需要。因此,它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处,其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因此,单片机又常常被人称为微控制器(MCU或C)。 1.1.1 单片机当前的发展状况单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展,目前单片机功能正日渐完善:(1)片机集成越来越多资
8、源,内部存储资源日益丰富,用户不需要扩充资源就可以完成项目开发,不仅是开发简单,产品小巧美观,同时系统也更加稳定,目前该方向即是发展为SOC(片上系统)。(2)单片机抗干扰能力加强,使的它更加适合工业控制领域,具有更加广阔的市场前景。(3)单片机提供在线编程能力,加速了产品的开发进程,为企业产品上市赢得宝贵时间。(4)在线编程目前有两种不同方式:ISP:具备ISP的单片机内部集成FLASH存储器,用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程,但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。这类产品如ATMEL8990系列。IAP:具备这种特性的单片机厂家在出厂时内部写入了单片机引导程序,用户可以通过下载
9、线对它在线编程,用户程序也可以自己对内存重新修改。这对于工业实时控制和数据的保存提供了方便。这类产品如SST的89系列。(5)在线仿真变的容易。用户一旦开发一个比较大的系统,开发调试变的非常复杂,同时由于单片机资源有限,不能像PC一样直接调试自己的软件,于是出现了品种繁多的专业仿真器,为用户的开发提供了强大功能,加速了开发进程,降低了开发难度,同时这类仿真器也给中小型用户带来沉重的经济负担,目前已经有公司推出了可以在线调试的单片机,这类单片机采用标准JTAG接口,JTAG是一种标准(IEEE1149.1),是为测试芯片而制定的,目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态
10、,为什么测试芯片还需要专门制定标准呢?这是因为复杂芯片引脚太多,特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚,更不要说测量了,这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口,对芯片进行测量,如果各个公司的芯片都符合该标准,就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链),无论在电路板上有多少芯片,只需4个引脚,就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片,当然可以将数据写入芯片,在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口,出现了在系统编程(ISP)的概念,也就是,即使可编程逻辑器件安装到了系统中,也可以对其内部电路进行修改,JTAG技术和EDA软件的进步,使可编程逻辑器件
11、的开发与使用得到快速发展。具备这类功能的单片机如TIMSP430系列。1.1.2 单片机常用外围接口介绍(1)串口:I2C,SPI。单片机提供这类功能,目的是为了方便系统和外围设备的连接,用户可以通过I2C,SPI接口连接诸如传感器的设备,完成检测功能,同时把系统情况通过串口传给上位机管理系统,完成远程设备的控制。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。(2)模数转换:单片机通过提供模数转换功能,方便用户进行数据的采集处理,实现强大的数据处理和控制能力,同时单片机也推出如16位,32位处理器,这更加强了单片机作为工业控制的能力。大部分厂家的后续产品都提供了这样的功能。(3)外线接口:单片机通过
12、提供红外线接口为用户无限控制带来了方便。如富士通单片机。(4)CAN总线:单片机提供CAN总线模块,配合工业控制,为单片机的应用注入强大的活力。如富士通单片机。(5)LCD控制模块:单片机集成LCD模块,为控制系统信息显示提供了强大功能。如富士通单片机。(6)强电控制模块:最近有的厂家把弱电和强电控制接口集成到单片机内部,这更加方便用户利用单片机做工业控制。(7)USB通信单片机集成USB通信模块,这大大方便了系统和PC通信。1.1.3 单片机软件发展状况随着单片机的发展,人们对事物的要求越来越高,单片机的应用软件技术也发生了巨大的变化,从最初的汇编语言,开始演变到C语言开发,不但增加了语言的
13、可读性,结构性,而且对于跨平台的移植也提供了方便,另外一些复杂的系统开始在单片机上采用操作系统,一些小的RTOS等,一方面加速了开发人员的开发速度,节约开发成本,另外也为更复杂的实现提供了可能。当前比较流行的RTOS有:WINCE,uClinux,Linux,uC/OS等等。1.1.4 单片机目前状况目前低端定位的单片机仍然走俏,但高端的单片机(微处理器)却是风起云涌,SOC技术的发展,现代电子技术应用中包含了硬件(HW)、硬件加软件(HW+SW)、固件(FW)3个层次。这3个层次也可以说是现代电子技术应用的3人发展阶段。自1997年以来,电子技术应用又增加了一个新的层次片上系统(SOC)层次
14、。SOC技术概念和应用技术层次的出现,标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。从各个发展阶段看,自HW+SW阶段开始,电子技术应用就与单片机紧密地联系在一起。在FW阶段,作为固件系统的重要核心技术,单片机又以嵌入式技术为基础,再次成为现代电子应用技术的核心技术之一,并为SOC应用技术提供了紧实的基础。SOC为各种应用提供了一个新的实现技术。这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了巨大的变化,为信息技术的应用提供坚实的基础,因此,完全可以称之为SOC革命。同时,SOC也为单片机技术提供了更广阔的应用领域,使单片机应用技术发生了革命性的变化。1.1.4 单片机的影响 我国开始使用单片机是
15、在1982年,短短五年时间里发展极为迅速。1986年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会,有的地区还成立了单片微型计算机应用协会,那是全国形成的第一次高潮。截止今日,单片机应用技术飞速发展,我们上因特网输入一个“单片机”的搜索,将会看到上万个介绍单片机的网站,这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多,比如由单片机界的权威何立民主编的单片机与嵌入式系统应用杂志现以风靡电子界,在2003年7月,(91 猎头 网)在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中,单片机人才的需求量位居第一。纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与
16、数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用,元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了,成本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以,它的魔力不仅是在现在,在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计,我国的单片机年容量已达 13 亿片,且
17、每年以大约16%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机,并不断地辐射向内地。 所以,学习单片机在我国是有着广阔前景的。美国著名公司的单片机技术仍处于领先的地位,特别是在高端产品方面,高性能的单片机新产品不断推出。而日本在单片机制造业方面也有相当的优势,也在积极争夺家电产品的大客户。韩国及我国台湾省的一些公司在引进消化美国技术的基础上,以低价位的兼容产品抢占中国市场。而至今还没有一家中国大陆的公司能在如此浩大的单片机市场上占有一席之地,这不能不说是我国电子工业的悲哀。另一方面,如此琳琅满目、让人眼花缭乱的单片机品种,着实给单片机应用的工
18、程师提供了巨大的选择空间。这么多种单片机能进入中国市场,这一事实就说明了我们的应用工程师已经能够综合各类单片机的性能、价格等方面的因素,并结合实用对象进行选择。较过去以剖析、复制外国产品为主的思路有了相当的改进。随着我国经济实力的增长,开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善,开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主,公司能否提供廉价的仿真器,提供方便的技术服务与培训,较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争,这种竞争与推出新型的单片机以显示高技
19、术方面的优势是相辅相成的。1.2 课题背景晶体闸,俗称可控硅。一种包含3个或3个以上PN结,能从断态转入通态,或由通态转入断态的双稳态电力电子器件。它泛指所有PNPN类型的开关管,也可表示这类开关管中的任一器件。自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来,由于它的优异性能,很快受到各国重视。随着新材料的出现,新工艺的采用,单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安,耐压等级从几百伏提高到几千伏,工作频率大大提高,器件的动态参数也有很大改进。80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500安/6500伏,可关断晶闸管达3000安/4500伏。随着应用领域的拓展,晶闸管正沿着高电压
20、、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。晶闸管以高阻单晶硅为基本材料制成。耐高电压,通流能力大。制作中采用特殊寿命控制技术。与离子管相比,它的开关速度更快,功耗低,体积小,节能显著。晶闸管构成电力电子器件中引人注意的一大类,也是很有发展前途的一类。2 硬件设计2.1 触摸屏触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中,触摸屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行:触摸检测装置一般安装在显示器的前端,主要作用是检测用户的触摸位置,并传送给触摸屏控制卡。用手指或其他物体触摸安
21、装在显示器前端的触摸屏时,所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测,并通过接口送到CPU,从而确定输入的信息。触摸屏附着在显示器的表面,与显示器配合使用。通过触摸产生模拟电信号,经过转换为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标,从而得到操作者的意图并执行。目前市场上常见的触摸屏主要有五类: 红外线触摸屏、矢量压力传感触摸屏、电阻触摸屏、电容触摸屏、表面声波触摸屏。其中电阻式触摸屏在实际应用中用的较多。2.1.1 红外触摸屏红外触摸屏是利用X、Y 方向上密布的红外线矩阵来检测并定位使用者的触摸点。通常,红外线触摸屏是在显示屏的前面安装一个外框, 依靠装在外框中的电路板在屏幕的四边布置红外发射
22、管和红外接收管, 形成横竖交叉, 一一对应的红外线矩阵。使用者在用手指触摸屏幕时, 手指会挡住经过该位置的横竖红外线, 由此计算判别出触摸点在屏幕上的位置。2.1.2 压力传感触摸屏压力传感触摸屏是利用显示屏上的压力传感器来检测传感并定位使用者的触摸点。早期的压力传感触摸屏是在显示屏前加一块玻璃屏, 在其四角上各设置一个压力传感器,通过这四个传感器受力的微小变化经复杂计算而得出触摸点的位置。现采用矢量压力技术对其改进,专门设计了放置显示屏的扁盒子状的平台, 上板在平台内安装了弹簧, 可三维移动。当触摸显示屏时, 显示屏受压带动上板产生一个微小的位移, 这个位移使安装在平台内的几个方向上计算来的
23、平板电容器的电容值发生改变, 通过复杂的得出触摸点的正确位置。2.1.3 电容触摸屏电容触摸屏是利用触摸点与接有高频信号的工作面间形成的耦合电容吸走一个很小电流造成的变化经精密计算来确定使用者的触摸点。当使用者触摸电容屏时, 由于人体 电场, 在使用者的手指触点和触摸屏表面的工作面形成一个耦合电容。由于工作面上接 有高频信号, 而对高频信号来说, 电容则是直接导体, 于是从手指接触点吸收走一个很小的电流, 这个电流分别从触摸屏四个角上的电极中流出, 并且流经这四个电极的电流与手指触点到四角的距离成比例, 控制器通过对这四个电流比例的精密计算, 得出触摸点位置。2.1.4 表面声波触摸屏表面声波
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