引言

　　液晶顯示器是一種電壓型非主動(dòng)發(fā)光顯示器，典型液晶顯示器利用液晶材料的介電常數(shù)各向異性和折射率各向異性的物理特性，通過(guò)改變加在液晶盒上的電壓來(lái)改變液晶分子的排列方式，從而改變液晶盒的透光率這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制，通過(guò)反射(無(wú)背光型)或透射(有背光型)光來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示。液晶盒透過(guò)不同的強(qiáng)度和不同顏色的光，然后再使用空間混色法，就可以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。

　　試驗(yàn)室用于LCD的測(cè)試系統(tǒng)就是在液晶盒中注入不同的液晶材料，用電極引線做成筆段式或矩陣型的LCD，然后在電極上加上所要求的驅(qū)動(dòng)脈沖，使被選行與被選列交叉位置上的液晶像素或筆段在電場(chǎng)作用下呈現(xiàn)顯示狀態(tài)(遮光或透光)，以此測(cè)試LCD的性能，所需的各種驅(qū)動(dòng)脈沖由驅(qū)動(dòng)電源提供。液晶顯示從無(wú)源到有源，由于其所用材料、形式、結(jié)構(gòu)的不同，其驅(qū)動(dòng)方法也比較復(fù)雜。目前試驗(yàn)室的測(cè)試只能用簡(jiǎn)單的方波作為驅(qū)動(dòng)脈沖，然而LCD的驅(qū)動(dòng)必須采用交流驅(qū)動(dòng)，以減少直流分量。為了使測(cè)試方便、快捷、對(duì)驅(qū)動(dòng)電源有要求：要使驅(qū)動(dòng)電源能夠提供各種所需驅(qū)動(dòng)脈沖;要使驅(qū)動(dòng)電源使用方便快捷。

???? 本設(shè)計(jì)目的就是制作一款用于LCD測(cè)試系統(tǒng)的程控驅(qū)動(dòng)器。該程控驅(qū)動(dòng)器基于嵌入式系統(tǒng)ARM7實(shí)現(xiàn)程序控制，內(nèi)建DC/DC升壓電路和DC/AC轉(zhuǎn)換電路以提供直流電源和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，電源內(nèi)建/外接可選。該系統(tǒng)輸出的脈沖電壓峰值、頻率、占空比均可調(diào)。其中，電壓峰值通過(guò)I2C總線調(diào)節(jié)，頻率和占空比由脈寬調(diào)制器PWM調(diào)節(jié)，所有參數(shù)的設(shè)定均由串口通信發(fā)送到ARM7程序中。

　　1 硬件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)核心采用Philips的LPC2132，一方面通過(guò)其2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件I2C接口傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調(diào)節(jié)升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的負(fù)反饋，而升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器能在芯片操作時(shí)調(diào)整輸出電壓;另一方面通過(guò)脈寬調(diào)制器PWM輸出脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)光電耦合繼電器中的LED，使其實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能，一路PWM輸出控制2個(gè)光電耦合繼電器的開與關(guān)來(lái)選擇所需電壓，一路PWM輸出控制4個(gè)橋式光電耦合繼電器的開與關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)換交流。

　　考慮到內(nèi)部產(chǎn)生的電壓范圍可能達(dá)不到所需電壓的范圍，巧妙地接入了外部電壓輸入端，并用一個(gè)雙道雙擲開關(guān)內(nèi)外互換;另外，由于PWM輸出脈沖達(dá)不到LED工作所需的電壓電流，因此增加了LED的驅(qū)動(dòng)電路模塊;該程控驅(qū)動(dòng)器有2個(gè)輸出。一是如圖1所示的交流電壓輸出;二是將2個(gè)升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端也作為輸出，以提供直流電壓輸出。

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　　1.1 0～90 V可調(diào)直流電源設(shè)計(jì)

　　采用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件I2C接口傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器X9241，通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調(diào)節(jié)升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器LT3482的負(fù)反饋，而LT3482能在芯片操作時(shí)調(diào)整輸出電壓。整個(gè)設(shè)計(jì)電路如圖2所示。

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　　電路中，將X9241的4個(gè)電位器串聯(lián)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)254級(jí)可調(diào)，同時(shí)與-122 kΩ的電阻串聯(lián)到5 V電壓上，根據(jù)分壓原理，該電位器的輸出電壓可達(dá)O～1.235 V。將X9241的SCL和SDA連接到LPC2132的I2C總線上進(jìn)行串口通信，通常在SCL和SDA線上需要設(shè)置上拉電阻，由于LPC2132的I2C總線上已具有上拉電阻，故此處的上拉電阻可以省略。將X9241的4位地址A0～A1引腳都連接到地，此時(shí)編程地址定義為0000。

　　數(shù)字電位器X9241的滑動(dòng)輸出端連接到LT3482的13腳(CTRL引腳)，以提供輔助基準(zhǔn)輸入電壓O～1.235V。當(dāng)輔助基準(zhǔn)輸入電壓在0～1.235V時(shí)，LT3482將調(diào)節(jié)輸出電壓Vout2(4腳)，使負(fù)反饋端(14腳)電壓Vref與輔助基準(zhǔn)輸入電壓匹配。由圖2可以看出，Vout2與Vref存在以下關(guān)系：

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　　為了實(shí)現(xiàn)Vout2輸出0～90 V可調(diào)電壓，設(shè)計(jì)中取RL1，RL2的值分別為1 MΩ，14 kΩ。

　　1.2 頻率、占空比可調(diào)的正負(fù)脈沖電路設(shè)計(jì)

　　主要將光耦用于開關(guān)電路，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)直流變交流，基本思路如圖3所示。它采用4個(gè)光耦構(gòu)成橋式電路，其中1，2，3，4四個(gè)開關(guān)擬為4個(gè)光耦：a端接入電壓;c端接地;b，d作為輸出端。工作時(shí)，1，3開關(guān)導(dǎo)通，同時(shí)2，4開關(guān)斷開，接著2，4開關(guān)導(dǎo)通，同時(shí)1，3開關(guān)斷開。這樣反復(fù)交替更換即可實(shí)現(xiàn)正負(fù)脈沖。

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　　光耦的“開”與“關(guān)”實(shí)際上是其內(nèi)部LED的點(diǎn)亮與否，所以用一脈沖驅(qū)動(dòng)LED，即可實(shí)現(xiàn)光耦的“開”與“關(guān)”。本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)LED脈沖由LPC2132的PWM產(chǎn)生。至于如何實(shí)現(xiàn)b，d輸出端的脈沖頻率、占空比可調(diào)，可以轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)PWM輸出的脈沖頻率，占空比。由于光耦內(nèi)部LED的工作電壓為1.0～1.5 V，工作電流為10 mA左右，而PWM輸出脈沖電壓3.3 V電流比較小，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)加入了晶體管、電阻、5 V電壓，以起到減壓增流的效果?？紤]到1，3與2，4狀態(tài)正好相反，在電路設(shè)計(jì)時(shí)巧妙加入一反相門。由于需要上下幅值不一樣的正負(fù)脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)多增加了2個(gè)光耦來(lái)選擇上下電壓幅值，同時(shí)也增加了2個(gè)外部輸入端口，以避免內(nèi)部電壓不滿足所求。在內(nèi)外電壓的選擇上采用了雙刀雙擲開關(guān)。