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AVR单片机和LCD液晶模块对信息监控终端的设计498888王中王


更新时间:2020-01-30  浏览刺次数:


  目前,随着信息产业的迅猛发展,各类船舶亟需配备更多质优价廉的中小型信息监控终端,用于监控气象状况、获取导航信息以便保证航行安全。以ARM、MIPS等领衔的32位处理器在信息监控终端应用中,显示出极大优势,但是一般以32位处理器构建的嵌入式系统往往需要配置外部FLASH和SDRAM,这样就使得开发和维护整个系统的成本较高,本设计采用高性能低功耗的AVR单片机和LCD液晶模块来设计信息监控终端,具有价格低廉、性能稳定、显示清晰、人机界面良好等优点,能够满足船舶对中小型信息监控终端的需求。

  信息监控终端主要由显示控制板、键盘、通信接口和液晶显示模块构成,具有数据收发、数据显示、人机交互和屏幕亮度调整等功能,其组成如图1所示。

  工作过程为:系统初始化以后,信息监控终端按照设定的工作模式从通信接口接收数据,然后通过LCD控制器将数据发送到LCD液晶显示屏,通过键盘和显示屏实时响应用户的操作指令。

  液晶显示模块选择EW32F00BCW,它是一款5英寸320×240点阵的液晶显示器,性能堪比日本原装的DMF50081,价格却便宜很多。该器件采用CCFL背光显示,显示方式为全透反显,显示颜色为蓝底白字,外型尺寸为139.0W×102.5H×13.2Dmm。

  微控制器采用ATMEL公司AVR增强型单片机AT90CAN128。其主要性能是:采用CMOS技术和RISC架构;片内集成128 kB的FLASH程序存储器、4 kB的EEPROM和4 kB的SRAM数据存储器:具有JTAG接口;集成了8位和16位定时器/计数器、A/D转换器、SPI同步串口、UART异步串口、独立的CAN控制器;并且在软件上有效支持汇编语言及C高级语言。

  RA8835是一款成本低、通用性强的LCD控制器。它完全涵盖SED1335现有的功能,并加强了稳定性,且拥有制程较新及耗电较低的优势。RA8835的指令功能丰富,采用4位数据并行发送,可支持文字和图形的混合显示,并可将文字和图形的3层重叠显示、水平及垂直卷动等动态效果呈现于液晶屏上。图2是显示控制电路原理图,AVR单片机通过控制线直接相连,控制显示内容和显示方式。为了储存显示内容并进行显示,RA8835需外接一至两片外部显示缓存62256。键盘采用2x4矩阵式接口,两根行线同时连接中断,有上下左右4个方向键,以及确认、返回、菜单、翻页4个功能键组成。

  由于不同船舶设备厂商提供了不同功能的产品和子系统,采用了不同的通信接口,信息监控终端需要配置多种通信接口才能与其进行通信,因此设计了常用的3种:RS232接口、RS422接口、CAN接口,电路组成如图3所示。

  AT90CAN128具有两路串行USART接口,输出TTL电平,其中一路经过电平转换芯片MAX232转换为RS232电平,另外一路经过电平转换芯片MAX1482转换为RS422电平。在AT90CAN128的USART与电平转换芯片之间增加光电隔离,使输入端与输出端在电气上完全隔离,互不干扰。AT9 0CAN128内置CAN控制器,只需将控制器的发送端和接收端连接到CAN总线收发器即可构成CAN总线是一款带隔离的高速CAN收发器芯片,该芯片将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC 2500V的隔离功能及ESD保护作用。一般RS232通信都是与上位机直接相连,距离较短,因此在RS232电平上用稳压管进行简单保护。采用RS485和CAN通信时,一般距离较长,且多在舱室之外,雷电可能会造成总线损坏,所以除了设计电平转换,还必须加上隔离保护电路。

  供电单元在船电正常时采用交流220 V供电,并自动实现充电,充满电后自动断电;在船电故障时采用锂电池组供电,供电单元电路组成框图如图4所示。外部交流220 V电源通过适配器转化为14.8 V左右的直流,通过充电线路为锂电池组进行充电,保护线路用于防止过充、过放、过流和短路,然后经过稳压模块输出两路直流5 V,供给AVR单片机系统。由于LCD背光显示需要的特殊电源,因此通过冷阴极背光电源逆变器将直流5 V变换成交流1 300V供给LCD背光灯管。MAX5437是128级、高电压的数字电位器,采用简单的SPI接口代替机械调节,将DC/DC输出的-24 V电源变换为-10~24 V范围内可调,从而为液晶显示模块提供负电源和对比度调整电压。

  系统软件设计采用AVR Studio+Winavr集成开发平台。AVR Studio是在Windows操作系统下编写和调试AVR应用程序的嵌入式开发环境(IDE),Winavr是免费的AVR开发程序集,AVR Studio配合Winavr能够支持AVR C/C++程序的编辑、编译、连接以及生成目标代码,同时利用Atmel公司设计的实时在片仿真器JTAGICE mkⅡ能够实现系统的在线硬件仿真调试功能和目标代码的下载功能。为了方便程序调试和提高可靠性,软件设计采用自顶向下,逐步求精的结构化、模块化设计方法。终端主程序流程图如图5所示,上电后首先进行系统初始化设置,然后查询键盘状态,如果有键按下立即进行按键处理,否则按照设定的工作模式自动进行数据接收、显示和定时更新。在进行具体程序编写的时候,还需注意以下几个方面:

  1)进行系统初始化的时候,需要完成对单片机I/O端口、SPI端口、异步串行端口、CAN端口等的初始化,同时还要禁止不使用的单片机功能模块,如JTAG端口、TWI端口等以降低整机功耗。

  由于其内部没有EEPROM,所以软件中利用单片机的EEPROM来记录滑片的位置信息。考虑到用户可能将液晶对比度调飞,程序中设计了通过键盘操作恢复出厂设置的功能。

  3)采用中断和查询相结合的方式响应键盘。由于键盘行线同时连接单片机中断,程序不必一直查询键盘状态,只是中断产生以后才去扫描键盘,从而提高了单片机工作效率。

  本文以AT90CAN128为核心,利用其丰富的片上资源,搭接必要的外围电路,软件设计与硬件电路紧密结合,提供了一种低成本高可靠性的船载中小型信息监控终端的设计方案。该终端显示清晰、工作稳定,可操控性强,具有较高的性价比和广泛的实用性,以及极好的推广应用价值。

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  1.概述1.1文档说明本设计文档作为“基于AVR32及Labview的3D环境监测及评估系统”的计划书,为项目开展的依据。也作为项目的说明。1.2项目背景本项目希望以AVR微控制器作为基础,配合Atmel公司所公开Zigbee协议栈,对现有的绿地进行全方位的数据采集工作,摒弃原先陈旧且缺乏合理性的绿化覆盖面积标准,而是采用3维立体坐标的方式,测量出每一小块区域各环境参数值的具体数值,绘出3D图像,以立体的环境改善状况作为分析绿地使用价值的有效指标,498888王中王,并通过测试所得的数据,指导根据不同区域的环境特征建立最为合适并具积极效果的绿化设施。本项目也将能够实现对于各项复杂的环境数据的统一数据采集工作,例如对温湿度、可吸入颗粒物、臭氧含量等指标

  上,运用步进电机控制横梁的运动,分别对模具不同层面的内径进行测量。系统采用AVR单片机实现控制步进电机和光栅尺数据读取,通过接收上位机的控制命令,AVR单片机控制步进电机运动,数显表数据和激光控制器位移数据自动经串口发送给上位机,从而完成对模具内径的自动测量。1 系统组成基于AVR的轮胎内径测量系统主要由AVR单片机、上位机、光栅尺、数显表、激光测距仪、驱动器、步进电机、电子手轮、行程开关等组成。其功能框图如图1所示。单片机选用的是爱特梅尔公司的ATmega16;上位机采用研华公司生产的ARK3360L工控机,它拥有多个RS232接口;激光测距仪采用的是日本基恩士公司的LK-G85激光测距传感器和LK-G3001V激光测距控制器

  ,因此需要较复杂的控制逻辑,本文采用CPLD器件EPM7128来解决这一问题,通过软件编程简化硬件设计。处理器及外围控制电路处理器部分是系统的核心,它具有控制和处理两个功能。外围控制接口电路包括讯响部分、空调控制显示部分和串口电路。电源电路设计以尽量减小功耗为目的,整个系统采用了两种供电电源:3.3V 和 5V。3.3V稳压模块采用的是CZ1585CT,5V稳压模块采用的是MC7805T。由于现在稳压电源集成度比较高,电路组成也比较简单,在此就不给出原理图了。软件程序的设计由于整个系统有 单片机 的控制与数据处理,也有PC机的图形处理,还有接口逻辑设计,因此软件调试既包括AVR单片机程序调试,也包括PC机程序的调试,还有硬件逻辑的描述

  AVR单片机的复位:看门狗复位、上电复位、掉电复位看到大家对复位特别是AVR单片机内部的复位功能还不太清楚,现在这里简单说一下,希望在家能有个总体的认识。AVR单片机复位大概有:上电复位、掉电复位、看门狗超时复位、外部复位,这么四种。上电复位:就是在一通电的时候对单片机进行复位,这和我们外接RC复位电路的作用是一样的,AVR单片机内部带有上电复位功能。掉电复位:就是在单片机运行过程中电压突然跌落,这个时候单片机会出现很多不确定的现象,所以在这个时候需要将单片机复位,让它处于一个确定的状态。这就是BOD功能,一个非常实用的功能,AVR单片机带有这个功能。看门狗复位:这是我们常说的看门狗了,就是当程序进入某个地方长时间没有响应

  继电器(Relay),作用是用弱电控制强电。比如,我们用avr单片控制一个220V电压的灯泡,这就必须用到继电器。本课用avr单片机来控制继电器的吸合与断开。Proteus仿线 button,按键一个3 relay,通用继电器一个,并把继电器的Component Value设置为5V4 pnp三极管一个5 LAMP,灯泡一个改为220V6 resistor 1k7DIODE二极管一个这个程序实际上很简单,主要要学习继电器的用法,注意的是,继电器必须接一个二极管。仿真程序如下:#include#include#define int8u unsigned

  远离仪表机壳,实测结果电容效应几乎为零。从而乱码和花屏现象不再出现。2.6外部看门狗与外部时钟看门狗也称程序监视定时器。尽管 AVR单片机系统内也有该功能的设置,但在应用实践中发现当干扰严重时该功能会失效,即系统死机后单片机内部的看门狗也无法复位。故有必要在单片机外部单独设计看门狗电路。如图 5所示,开奖结果,凤凰马经开奖结果,77888开奖结果,看本港台开奖结果直播,香港马会每期开奖结果,由 MC4060芯片及外围电路构成一个看门狗电路。MC4060是一个带外接振荡的 14分频定时计数器,R18和 C2时间常数决定振荡频率。采用如图 5所示的参数时,该振荡频率经过 2秒左右时间后 14分频计数器将被记满,Q14由低电平变高电平经三极管Q3构成的反相器使输出变为低电平,M16单片机被复位。程序正常运行时,会在

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