主控制器电路设计 - 基于STC12C5616AD单片机的操作指示器电路设计工作原理

主控制器电路设计

操作指示器的主控制器采用的芯片是STC12C5616AD单片机，具备一个串口UART0和一个SPI总线接口，采用的3.3V供电，具有低功耗，指令执行效率高的特点。由于ZigBee无线数传模块和LCM屏都采用TTL电平驱动。因此，控制器通过UART0直接接到无线数传模块上；通过SPI总线相关端口，直接接到LCM模块的数据传输端。具体的电路原理如图2所示。

图2 操作指示器主控制器电路原理图

显示屏的简介及其接口电路设计

显示屏的简介

实际上，可将一般单纯的TN型与TFT型液晶显示器面板视为仅仅是一个经由组合上下两片玻璃后并灌注进液晶的一个简单结构品。在应用时，必须施加驱动电压到LCD的接口端上，这样才可以通过电能所产生的电场将液晶分子按照要求分布，由此产生显示画面。通常，把驱动LCD的技术都集成在一个IC芯片（Driver IC）上，由其产生驱动电压波形。简单地讲，LCM（Liquid Crystal Module）就是把此Driver IC与LCD面板连接起来，可以完成LCD显示功能的模块。随着商品的不断多样化，各种数码产品对液晶模块（LCM）的形式、性能要求也不断地丰富、更新，不断地加入其他组成部件：柔性印刷电路板、背光模组、印刷电路板等，使LCM能够满足多种产品的需要。目前，LCM的工艺已经发展为体积小、薄形化技术。按照Driver IC的封装形式分为COG工艺、TAB工艺和COF工艺。在此主要介绍COG工艺。

COG（Chip On Glass）工艺：使用的Driver IC为COG IC，该技术通过把Driver IC直接安装在液晶面板玻璃底板上，从液晶面板外挂的印刷电路板上去掉液晶驱动器IC，减小了电路面积，且易于大批量生产，适用于消费类电子产品所用的LCD，如：手机、PDA等便携式电子产品。在COG工艺中，采用ACF将IC与LCD连接起来，使得COG IC芯片直接连接在玻璃上。关键点是IC的BUMP对准LCD的ITO线路，不能偏移，为了避免这一点，在LCD面板上设计有COG工艺对位标记，在COG IC芯片上也要设计相应的对位标记。在进行压合前，要找到二者的对位标记，对准后进行压合，从而使COG IC与LCD上的ITO线路导通。

TAB（Tape Automated Bonding）工艺：将封装形式为TCP（Tape Carrier Package， 带载封装）的Driver IC用各向异性导电膜依次固定在LCD和PCB上。这种安装方式可减小LCM的重量、体积，安装方便，可靠性较好，是比较成熟的工艺技术。

COF（Chip On Film）工艺：芯片被直接安装在柔性PCB上。这种连接方式的集成度较高，外围元件可以与IC一起安装在柔性PCB上，是一种新兴技术。

目前LCD模块的各种工艺技术中，能够做到较小、较薄体积的，应属COG及COF工艺。本文指示器中采用的就是COG封装形式的12864屏。

COG12864接口电路设计

操作指示器的液晶显示屏，采用的是COG封装形式的12864屏，最大尺寸为43mm×40mm，加上背板电路后的厚度也仅为5mm，功耗在不带背光的情况下只有10mW，在带有背光的情况下也不大于100mW。工作电压仅为3.3V，内置升压电路，外部只要配上相应的电容即可。其电路原理如图3所示。

图3 COG12864接口电路原理图

无线通信模块选型及其通信联络

操作指示器与倾斜检测仪之间的控制指令采用无线传输方式，用以实现操作操作指示器与倾斜检测仪的数据通信。