Проект устройства IPS дисплея

дипломная работа

2.9 Вывод

В результате тщательного обзора возможностей и реализации подключения основных блоков схемы, был сделан выбор по каждому блоку. Выбранные варианты не являются оптимальными решениями, однако вполне оправдывают себя в данной схеме. Не стоит забывать, что некоторые модули рассмотрены и по требованию заказчика.

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

3.1 Разработка принципиальной схемы и печатной платы

В ходе выполнения работы была разработана схема электрическая принципиальная устройства. Все чертежи выполнялись в системе автоматизированного проектирования P-CAD 2006 фирмы Altium.

Схема электрическая принципиальная изображена в приложении 1, печатная плата в приложении 2.

3.2 Описание принципиальной схемы устройства

В таблице 3.1 указаны элементы, присутствующие на плате и их номиналы.

Таблица 3.1 Элементы схемы и их параметры

Обозначение элемента

Название элемента

Количество элементов

Микросхемы

DD1

FT232RL

1

DD2

ATMega1281

1

DA1

7805

1

Кварцевые резонаторы

ZQ1

32.678 Гц

ZQ2

16 МГц

Резисторы

R1, R3,R4

0805 4K7 5%

1

R2

0805 10К 5%

1

R5

СП5-2ВБ 10K 10%

1

Конденсаторы

C1, С9, С14

К50-35 100 мкФ, 16В 20%

1

C2

1206 4,7мкф10% X7R 16в

1

C3, С4, С10-С13

0603 0,1 мкФ 10% X7R

5

С5-С8

0603 22пФ, NPO 50В, 5%

4

С15

К50-35 100 мкФ, 16В 20%

Кнопки

SB1-SB16

Напряжение питание подаётся на схему от трёх батареек номиналом 4.5V. От этой батарейки питается ATMega1281, подключаемая SD карта, IPS дисплей, а так же при необходимости Zigbee модуль.

На линии питания находится три конденсатора С11-С13. Они являются фильтрующими по питанию. Питание идёт на выводы источника питания VCC микроконтроллера. Так же напряжение питания подаётся на входы DD2 через резисторы R3 на сброс микросхемы, и R4 на вход питания.

Ко всем ножкам портов A и F DD2 привязаны кнопки замыкающие на GND. В обычном режиме на выводах ножек «1», при нажатии кнопки значение вывода меняется на «0». Опрос кнопок происходит с помощью подпрограммы написанной пользователем.

Порт С DD2 занять IPS дисплеем подключаемым в разъёму X9. Данные передаются по восемь бит. В свою очередь на дисплее, для соединения с управляющей системой DD2, используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 линий данных. Линия выбора операций RW линия выбора регистра RS и линия синхронизации или стробирования Е являются управляющими линиями, которые соединяются с РG0, PG1и PG2 через X9. Тещё три вывода разъёма X8 связаны с «землёй», линией питания и линией подачи напряжения драйвера, которая в свою очередь выходит на переменный резистор R5 позволяет подавать напряжение от нуля до напряжения питания, тем самым, задавая контрастность изображения.

Линии RXD_1 и TXD_1 это линии, по которым осуществляется организация протокол USART1. По нему осуществляется приём данных от внешнего модуля Zigbee. Эти линии связанны с разъёмами Х6 и Х7, соответственно, а вторые контакты этих разъёмов связываются с разъёмом Х8. Х8 имеет четыре вывода два из которых мы описали, а другие два - высокий и низкий уровни питания. По этому разъёму подключается модуль Zigbee.

В свою очередь RXD_0 и TXD_0 - вход и выход USART0. По ним осуществляется связь с DD1. Линии проходят через разъёмы Х3, Х4.

Разъёмы Х6, Х7, Х3, Х4 имеют по два контакта. Замыкая контакты определённым образом мы определяем как подсоединяется модуль Zigbee, либо к DD2, либо минуя DD2 к DD1.

Все элементы, соединённые с DD1 помимо линий RXD_0 и TXD_0 микросхемы DD2, образуют преобразователь интерфейса USART в USB. В DD1 запрограммирован алгоритм преобразования. Необходимо учесть что, вход данных RXD микросхемы DD2 связывается с выходом данных TXD DD1 и наоборот.

Рассмотрим элементы, на которых происходит преобразование интерфейса USART в USB. DD1 питается от напряжения питания, подающегося с USB порта. Конденсаторы С1-С3 являются фильтрующими по помехе. Подключение поводилось по схеме из технической документации.

На схеме имеется разъём Х2, предназначенный для подключения SD карты. Обмен данными между DD2 и картой происходит с помощью интерфейса SPI. При таком обмене данными одно из устройств будет вести себя как ведущий, а другое как ведомый. Это будет влиять на режимы выводов таблица 3.2.

Таблица 3.2 Режимы выводов интерфейса SPI

Вывод Режим «Slave»

Режим «Master»

Режим «Slave»

MOSI

Определяется пользователем

Вход

MISO

Вход

Определяется пользователем

SCK

Определяется пользователем

Вход

SS

Определяется пользователем

Вход

Подключение рассматриваемого устройства для правильной работы происходит с помощью четырёх линий связывающих Х2 и DD2. Это линии SCK - выход или вход тактового сигнала, MISO - вход или выход данных, MOSI -выход или вход данных, SS - выбор ведомого устройства. Эти четыре линии и подаются на соответствующие контакты разъёма Х2. Выводы разъёма Х2 соответствуют подписанным линиям на рисунке 3.1.

Рис. 3.1 Выводы соответствующие разъёму Х1.

Четвёртый вывод означает, что SD карта питается от напряжения 3.3V. Это объясняет присутствие в схеме стабилизатора напряжения 7805 и линии связи между четвёртым контактом разъёма Х1 и 7805. На стабилизатор подаётся входное напряжения схемы +4.5V, один его контакт идёт на ноль питания, а третий контакт выход +3.3. Для правильной работы на входной и выходной линии питания стоят электролитические конденсаторы С14 и С15.

На DD2 стоят два кварцевых генератора с кварцевым элементом ZQ1 и конденсаторами С5, С6. Эта связка представляет собой таймер часы реального времени, использующиеся при условии перехода системы в режим покоя.

Генератор на элементах ZQ2 и С7, С8.является частотным, он задаёт частоту работы микроконтроллера.

Через разъём Х5 происходит программирование DD2 с помощью интерфейса ISP.

3.3 Алгоритм работы схемы

На рисунке 3.2 представлен один цикл работы схемы. Устройство не имеет кнопки отключения, прервать работу устройства можно путём отключения питания. Исходя из этого пункт «конец» определяет конец одного цикла.

Рис. 3.2 Блок-схема алгоритма работы устройства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

протокол дисплей микроконтроллер

В результате выполнения бакалаврской работы был разработан проект IPS дисплея. В ходе анализа дисплеев было принято решение добавить в проект дополнительную память для хранения данных, подключаемую на микроконтроллер, а так же USB порт, для работы с ПК.

В процессе работы был произведён тщательный обзор способов подключения блоков устройства, осуществлён выбор конечного списка элементов, а так же были разработаны структурная, принципиальная и печатная платы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. -М.: «Додэка - XXI», 2007. - 599с.

2. ATMEL | atmel.com [Электронный ресурс]: 8-разрядные микропроцессоры AVR - Режим доступа: http:// atmel.com, свободный. - Загл. с экрана.

3. Easyelectronics: Электроника для всех [Электронный ресурс]: сайт содержит статьи по подключению FT232RL - Режим доступа: http://easyelectronics.ru - Загл. с экрана.

4. Data Sheet FT232RL [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.microchip.ru/lit/avr/ft232rl - Загл. с экрана.

5. Микроконтроллеры: краткий обзор [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.myrobot.ru/stepbystep/mc_meet.php - Загл. с экрана.

6. Data Sheet Atmega128[Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.microchip.ru/lit/avr/atmega128x - Загл. с экрана.

7. Zigbee: Устройства SmartEnergy [Электронный ресурс]: сайт содержит перечень реализуемой продукции - Режим доступа: http://www.zigbee.org/Products/CertifiedProducts/ZigBeeSmartEnergy Загл. с экрана.

8. AVR2050: BitCloud Profile Suite Quick Start_Guide// http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8199.pdf.

9. Скуснов А. ZigBee: взгляд вглубь // Компоненты и технологии. 2005. №3 - 9-13с.

10. Калачёв А.В. Стек протоколов BitCloud фирмы Atmel// журнал «Беспроводные технологии» 2010 №4 - 14-18 с.

11. Белов А.В. «Конструирование устройств на микроконтроллерах» СПб.: «Наука и техника». 2005 - 256 с.

12. Самарин А. В «Жидкокристаллические дисплеи. Схемотехника, конструкция и применение». 2002 Издательство: СОЛОН-Р http://www.kodges.ru/68612-zhidkokristallicheskie-displei.-sxemotexnika.html

13. Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов.// журнал "BROADCASTING Телевидение и радиовещание": 1 часть - №2 2005 - 46 с.

14. Rbohomo: Программирование в CV AVR [Электронный ресурс]: сайт содержит статьи по подключению кнопок - Режим доступа: hhttp://robotsspace.ucoz.ru/publ/podkljuchenie_knopki/ - Загл. с экрана.

15. Data Sheet СР2102[Электронный ресурс]: - Режим доступа: hhttp://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/cp2102.pdf - Загл. с экрана.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Схема электрическая принципиальная.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Верхний слой печатной платы

Нижний слой печатной платы

Делись добром ;)