電路設計
發(fā)布時間:2013/11/14 20:28:07 訪問次數(shù):519
燈絲驅動部分采用L9110S電機驅動作為芯片H橋變換，BC417143B-GIQN-E4將直流換成交流方波，H橋輸出的交流方波通過兩個小容量的電解電容進行耦合，在燈絲兩端獲得平均電壓約為2.6V的交流斜方波，作為燈絲AC驅動電壓。
全橋電路中的輸入腳所需的驅動信號由ATmega8的兩個1/0引腳提供，兩個引腳輸出互補的方波信號，在方波信號的切換過程中增加了一定時長的死區(qū)時間，院止出現(xiàn)H橋臂短路，對電路產(chǎn)生干擾。由于是動態(tài)顯示的VFD屏，燈絲的驅動頻率以較高為好，過低的掃描頻率會導致屏幕出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，影響顯示效果。由于ATmega8的片內(nèi)定時器是共用的，所以綜合考慮后，本制作設定的燈絲驅動頻率為5W~z。在實際軟件編寫過程中，由于受到單片機硬件資源的限制，實際輸出的交流燈絲驅動電壓的頻率有輕微的動態(tài)變化，但通過測試的情況來看，對屏幕的實際顯示效果無影響。
負高壓部分采用的是電感式Buck-Boost變換電路，利用ATmega8中的定時器的快速FWM模式產(chǎn)生80kHz的占空比可調(diào)方波，采用8550為驅動三極管、1mH電感為能量傳遞介質的負電壓變換電路，通過調(diào)節(jié)驅動方波的占空比來調(diào)整輸出電壓值的高低。原考慮在負高壓輸出中使用采樣電阻分壓采樣輸出給ATmega8的內(nèi)部AD轉換器進行電壓采樣，通過軟件動態(tài)調(diào)節(jié)驅動信號的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，此屏對高壓的波動有一定的寬容程度，通過試驗確定一個最優(yōu)的固定占空比的PWM信號驅動升壓電路，外圍雖然沒有穩(wěn)壓電路，但顯示依舊穩(wěn)定。實際軟件中，通過調(diào)整參數(shù)進行試驗，最后輸出電壓為-20—-21V的負高壓，屏幕亮度適中，Buck-Boost屯路工作穩(wěn)定。
“截止偏壓”部分通過在柵極和陽極電壓供電電路中增加一個3．OV的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)限流電阻后，中間搭接到燈絲中心電位來實現(xiàn)，燈絲中心電位則使用兩個3kQ的電阻串聯(lián)，取中間位置的簡單電路來實現(xiàn)，穩(wěn)壓管上可選擇并聯(lián)一個電解電容來增加電壓的穩(wěn)定性。
顯示驅動部分的電路則比較簡單，STF16360負責所有筆段與柵極的驅動，單片機通過簡單的串行數(shù)據(jù)通路與TF16360連接，將所需要顯示的數(shù)據(jù)逐位輸送給STF16360，送完后發(fā)送鎖存信號，完成串并轉換并進行顯示。由于此VFD屏的筆段數(shù)量為1 6，柵極數(shù)量為8，則所有數(shù)據(jù)使用3個字節(jié)即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一個字節(jié)為柵極驅動信號，后兩個字節(jié)為筆段驅動信號，軟件層上相當容易處理。
按鍵部分采用的是簡單三按鍵結構，完成調(diào)節(jié)日期、時間、鬧鈴等各項設置功能，按鍵連接到了ISP中的3個引腳上，復用此資源，方便利用板上的ISP插針引出按鍵到外部。
最后，考慮到此制作使用的是通用顯示屏幕，制成品不一定局限在電子鐘應用，還可以開發(fā)出各種其他類型的應用，所以在設計上盡量將其設計成通用模塊。一些在增加傳統(tǒng)電子鐘DIY功能中常見的如CDS、紅外接收模塊、溫度傳感器等相關零件沒有出現(xiàn)在本電路中，但是電路中使用2.Omm間距的排針引出了單片機未使用的所有I/O引腳，以方便后期連接外接。
全橋電路中的輸入腳所需的驅動信號由ATmega8的兩個1/0引腳提供，兩個引腳輸出互補的方波信號，在方波信號的切換過程中增加了一定時長的死區(qū)時間，院止出現(xiàn)H橋臂短路，對電路產(chǎn)生干擾。由于是動態(tài)顯示的VFD屏，燈絲的驅動頻率以較高為好，過低的掃描頻率會導致屏幕出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，影響顯示效果。由于ATmega8的片內(nèi)定時器是共用的，所以綜合考慮后，本制作設定的燈絲驅動頻率為5W~z。在實際軟件編寫過程中，由于受到單片機硬件資源的限制，實際輸出的交流燈絲驅動電壓的頻率有輕微的動態(tài)變化，但通過測試的情況來看，對屏幕的實際顯示效果無影響。
負高壓部分采用的是電感式Buck-Boost變換電路，利用ATmega8中的定時器的快速FWM模式產(chǎn)生80kHz的占空比可調(diào)方波，采用8550為驅動三極管、1mH電感為能量傳遞介質的負電壓變換電路，通過調(diào)節(jié)驅動方波的占空比來調(diào)整輸出電壓值的高低。原考慮在負高壓輸出中使用采樣電阻分壓采樣輸出給ATmega8的內(nèi)部AD轉換器進行電壓采樣，通過軟件動態(tài)調(diào)節(jié)驅動信號的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，此屏對高壓的波動有一定的寬容程度，通過試驗確定一個最優(yōu)的固定占空比的PWM信號驅動升壓電路，外圍雖然沒有穩(wěn)壓電路，但顯示依舊穩(wěn)定。實際軟件中，通過調(diào)整參數(shù)進行試驗，最后輸出電壓為-20—-21V的負高壓，屏幕亮度適中，Buck-Boost屯路工作穩(wěn)定。
“截止偏壓”部分通過在柵極和陽極電壓供電電路中增加一個3．OV的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)限流電阻后，中間搭接到燈絲中心電位來實現(xiàn)，燈絲中心電位則使用兩個3kQ的電阻串聯(lián)，取中間位置的簡單電路來實現(xiàn)，穩(wěn)壓管上可選擇并聯(lián)一個電解電容來增加電壓的穩(wěn)定性。
顯示驅動部分的電路則比較簡單，STF16360負責所有筆段與柵極的驅動，單片機通過簡單的串行數(shù)據(jù)通路與TF16360連接，將所需要顯示的數(shù)據(jù)逐位輸送給STF16360，送完后發(fā)送鎖存信號，完成串并轉換并進行顯示。由于此VFD屏的筆段數(shù)量為1 6，柵極數(shù)量為8，則所有數(shù)據(jù)使用3個字節(jié)即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一個字節(jié)為柵極驅動信號，后兩個字節(jié)為筆段驅動信號，軟件層上相當容易處理。
按鍵部分采用的是簡單三按鍵結構，完成調(diào)節(jié)日期、時間、鬧鈴等各項設置功能，按鍵連接到了ISP中的3個引腳上，復用此資源，方便利用板上的ISP插針引出按鍵到外部。
最后，考慮到此制作使用的是通用顯示屏幕，制成品不一定局限在電子鐘應用，還可以開發(fā)出各種其他類型的應用，所以在設計上盡量將其設計成通用模塊。一些在增加傳統(tǒng)電子鐘DIY功能中常見的如CDS、紅外接收模塊、溫度傳感器等相關零件沒有出現(xiàn)在本電路中，但是電路中使用2.Omm間距的排針引出了單片機未使用的所有I/O引腳，以方便后期連接外接。
燈絲驅動部分采用L9110S電機驅動作為芯片H橋變換，BC417143B-GIQN-E4將直流換成交流方波，H橋輸出的交流方波通過兩個小容量的電解電容進行耦合，在燈絲兩端獲得平均電壓約為2.6V的交流斜方波，作為燈絲AC驅動電壓。
全橋電路中的輸入腳所需的驅動信號由ATmega8的兩個1/0引腳提供，兩個引腳輸出互補的方波信號，在方波信號的切換過程中增加了一定時長的死區(qū)時間，院止出現(xiàn)H橋臂短路，對電路產(chǎn)生干擾。由于是動態(tài)顯示的VFD屏，燈絲的驅動頻率以較高為好，過低的掃描頻率會導致屏幕出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，影響顯示效果。由于ATmega8的片內(nèi)定時器是共用的，所以綜合考慮后，本制作設定的燈絲驅動頻率為5W~z。在實際軟件編寫過程中，由于受到單片機硬件資源的限制，實際輸出的交流燈絲驅動電壓的頻率有輕微的動態(tài)變化，但通過測試的情況來看，對屏幕的實際顯示效果無影響。
負高壓部分采用的是電感式Buck-Boost變換電路，利用ATmega8中的定時器的快速FWM模式產(chǎn)生80kHz的占空比可調(diào)方波，采用8550為驅動三極管、1mH電感為能量傳遞介質的負電壓變換電路，通過調(diào)節(jié)驅動方波的占空比來調(diào)整輸出電壓值的高低。原考慮在負高壓輸出中使用采樣電阻分壓采樣輸出給ATmega8的內(nèi)部AD轉換器進行電壓采樣，通過軟件動態(tài)調(diào)節(jié)驅動信號的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，此屏對高壓的波動有一定的寬容程度，通過試驗確定一個最優(yōu)的固定占空比的PWM信號驅動升壓電路，外圍雖然沒有穩(wěn)壓電路，但顯示依舊穩(wěn)定。實際軟件中，通過調(diào)整參數(shù)進行試驗，最后輸出電壓為-20—-21V的負高壓，屏幕亮度適中，Buck-Boost屯路工作穩(wěn)定。
“截止偏壓”部分通過在柵極和陽極電壓供電電路中增加一個3．OV的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)限流電阻后，中間搭接到燈絲中心電位來實現(xiàn)，燈絲中心電位則使用兩個3kQ的電阻串聯(lián)，取中間位置的簡單電路來實現(xiàn)，穩(wěn)壓管上可選擇并聯(lián)一個電解電容來增加電壓的穩(wěn)定性。
顯示驅動部分的電路則比較簡單，STF16360負責所有筆段與柵極的驅動，單片機通過簡單的串行數(shù)據(jù)通路與TF16360連接，將所需要顯示的數(shù)據(jù)逐位輸送給STF16360，送完后發(fā)送鎖存信號，完成串并轉換并進行顯示。由于此VFD屏的筆段數(shù)量為1 6，柵極數(shù)量為8，則所有數(shù)據(jù)使用3個字節(jié)即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一個字節(jié)為柵極驅動信號，后兩個字節(jié)為筆段驅動信號，軟件層上相當容易處理。
按鍵部分采用的是簡單三按鍵結構，完成調(diào)節(jié)日期、時間、鬧鈴等各項設置功能，按鍵連接到了ISP中的3個引腳上，復用此資源，方便利用板上的ISP插針引出按鍵到外部。
最后，考慮到此制作使用的是通用顯示屏幕，制成品不一定局限在電子鐘應用，還可以開發(fā)出各種其他類型的應用，所以在設計上盡量將其設計成通用模塊。一些在增加傳統(tǒng)電子鐘DIY功能中常見的如CDS、紅外接收模塊、溫度傳感器等相關零件沒有出現(xiàn)在本電路中，但是電路中使用2.Omm間距的排針引出了單片機未使用的所有I/O引腳，以方便后期連接外接。
全橋電路中的輸入腳所需的驅動信號由ATmega8的兩個1/0引腳提供，兩個引腳輸出互補的方波信號，在方波信號的切換過程中增加了一定時長的死區(qū)時間，院止出現(xiàn)H橋臂短路，對電路產(chǎn)生干擾。由于是動態(tài)顯示的VFD屏，燈絲的驅動頻率以較高為好，過低的掃描頻率會導致屏幕出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，影響顯示效果。由于ATmega8的片內(nèi)定時器是共用的，所以綜合考慮后，本制作設定的燈絲驅動頻率為5W~z。在實際軟件編寫過程中，由于受到單片機硬件資源的限制，實際輸出的交流燈絲驅動電壓的頻率有輕微的動態(tài)變化，但通過測試的情況來看，對屏幕的實際顯示效果無影響。
負高壓部分采用的是電感式Buck-Boost變換電路，利用ATmega8中的定時器的快速FWM模式產(chǎn)生80kHz的占空比可調(diào)方波，采用8550為驅動三極管、1mH電感為能量傳遞介質的負電壓變換電路，通過調(diào)節(jié)驅動方波的占空比來調(diào)整輸出電壓值的高低。原考慮在負高壓輸出中使用采樣電阻分壓采樣輸出給ATmega8的內(nèi)部AD轉換器進行電壓采樣，通過軟件動態(tài)調(diào)節(jié)驅動信號的占空比以實現(xiàn)穩(wěn)壓。但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，此屏對高壓的波動有一定的寬容程度，通過試驗確定一個最優(yōu)的固定占空比的PWM信號驅動升壓電路，外圍雖然沒有穩(wěn)壓電路，但顯示依舊穩(wěn)定。實際軟件中，通過調(diào)整參數(shù)進行試驗，最后輸出電壓為-20—-21V的負高壓，屏幕亮度適中，Buck-Boost屯路工作穩(wěn)定。
“截止偏壓”部分通過在柵極和陽極電壓供電電路中增加一個3．OV的穩(wěn)壓二極管串聯(lián)限流電阻后，中間搭接到燈絲中心電位來實現(xiàn)，燈絲中心電位則使用兩個3kQ的電阻串聯(lián)，取中間位置的簡單電路來實現(xiàn)，穩(wěn)壓管上可選擇并聯(lián)一個電解電容來增加電壓的穩(wěn)定性。
顯示驅動部分的電路則比較簡單，STF16360負責所有筆段與柵極的驅動，單片機通過簡單的串行數(shù)據(jù)通路與TF16360連接，將所需要顯示的數(shù)據(jù)逐位輸送給STF16360，送完后發(fā)送鎖存信號，完成串并轉換并進行顯示。由于此VFD屏的筆段數(shù)量為1 6，柵極數(shù)量為8，則所有數(shù)據(jù)使用3個字節(jié)即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一個字節(jié)為柵極驅動信號，后兩個字節(jié)為筆段驅動信號，軟件層上相當容易處理。
按鍵部分采用的是簡單三按鍵結構，完成調(diào)節(jié)日期、時間、鬧鈴等各項設置功能，按鍵連接到了ISP中的3個引腳上，復用此資源，方便利用板上的ISP插針引出按鍵到外部。
最后，考慮到此制作使用的是通用顯示屏幕，制成品不一定局限在電子鐘應用，還可以開發(fā)出各種其他類型的應用，所以在設計上盡量將其設計成通用模塊。一些在增加傳統(tǒng)電子鐘DIY功能中常見的如CDS、紅外接收模塊、溫度傳感器等相關零件沒有出現(xiàn)在本電路中，但是電路中使用2.Omm間距的排針引出了單片機未使用的所有I/O引腳，以方便后期連接外接。
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