手绘绘画板设计报告

手绘绘画板设计报告内容摘要：

单片机作为主控芯片，虽然芯片内部没有太丰富的片内资源，但是本题目要求不需要过多的片内资源，但是在计算速度方面， 51 单片机却是不大可 以满足本题目的画图，画线等对速率要求高的操作。 方案二 ：采用 msp430 系列单片机 ， msp430 单片机是美国德州仪器公司推向市场的一种 16 位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。 它将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在了一个芯片上。 处理能力强大，运算速度快，片内资源丰富以及其功耗超低，并且具有独立驱动液晶电路的硬件接口，可以满足本题的要求。 方案三 ：采用可编程逻辑阵列控制， FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的缩写，即现场可编程门阵列。 其供用户调 用 I/O 口可以达到 上百个，片上资源极为丰富。 它是在 PAL、 GAL、 EPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。 作为专用集成电路 ASIC 领域中的一种半定制电路，在我们设计并烧录好程序以后， FPGA 可以以硬件电气连接方式位我们处理数据，是面对对象设计的一种最为直接最为有效的硬件方案。 论证 ：结合本题目要求，但对控制芯片要求较低但是对功耗控制要求较高。 不需要控制芯片有太多的内部资源及运算速度，所以我们选择 msp430f5529 作为主控芯片 ， 其具有优秀的低功耗性能 数据 ，同时其内部时钟通过倍频高达 25 MHZ，可以较好的满足本题的要求。 恒流源 方案 比较与 论证 方案一：脉冲调宽式恒流源。 脉冲调宽式（开关式）恒流源目前广泛应用于空间技术，计算机，通讯，家电等电器中。 开关电源的调整器工作在开关状态，功率损耗小，效率高，可达 70﹪～ 90﹪。 方案 二：可采用集成运放构成的线性恒流源作为恒流源基本电路。 此恒流源输出电流不随负载变化而变化，可通过使用两个比较器构成的放大电路，功率管构成的调整电路，通过晶体管的平坦输出特性和深度负反馈回路可是电源恒流输出，且输出为高阻抗，实现电压电流转换。 （图：集成 运放构成恒流 源 ） 图中两个运放构成比较放大环节 ,Q Q2 三极管构成调整环节 , RL 为负载电阻 , RW 为电路提供基准电压。 方案 三：可通过构成开关电源的恒流源来构成恒流源电路。 可通过对元器件参数的计算及设定对电路的各项指标进行有效的控制。 且开关电流源有震荡反馈电容小以及反馈电流小等特点。 比如我们 采用 LM 317 搭建恒流源电路。 LM317 恒流电路： （图： LM 317 恒流源电路 ） IN 脚接输入电压正， OUT 脚接一个电阻后为恒流输出， R脚直接接到恒流输出，就是 OUT 脚的电阻的另一端，负载正接在这里，因为 LM317 里面有基准的 电压，这个电压在 317 里面有稳压措施，所以会一直保持不变，这个电压4 就在电阻的两端（ OUT 脚与 R 脚），电阻值是定的，电压也是定的，流过电阻的电流就是恒定不变的。 （公式） 恒流值 =（欧姆） 论证：脉冲调宽式恒流源虽然结构简单但是，纹波电流大，辐射干扰强，恒流精度低。 恒定跨导电流源虽然具有较高的精度和调谐能力，但需要另加时钟与电容，增加了电路的复杂度 , 集成 运放恒流源容易引入干扰 ， 且在功耗方面表现不好。 综上，我们选用 LM 317 组成恒流源电路。 AD方 案 的比较与 论证 方案一：采用 msp430f5529 单片机内部自带的 12 位 A/D 转换器，可以同时采集多路 模拟 数据 ，且其内部有 V 及 V 基准源，可以简化外部电路。 方案二：采用外接 24 位超高 精度 AD 转换芯片。 如 TI 公司的 ADS 1246 等。 此类仪表放大器具有超高精度，可以同时采集多路精度相当高的模拟电压，对提高本题目的分辨率有较大的帮助。 方案三：采用外接 16 AD 转换器 进行 AD 转换， ADS1115 为 TI 公司生产的 16 位高精度，体积超小的 AD 转换器 ， 不仅 可以很好的满足本题对精度的要求，同时可以兼顾转换速度。 论证：单片机 内部 AD 精度与速度都较低 ，且其与搭建 AD 电路会产生较大的干扰，可能会导致不能准确测量出实际 AD 数值，外接超高精度 AD 转换精度固然高，但是其转换速率大大降低。 综上所诉， 考虑功耗，精度以及速率， 故选择 16 位 AD 转换器件 ADS1115 模块。 显示装置方案的 比较与 论证 方案一：用 12864（ st7920） 液晶显示图像与文字 ，图形点阵液晶 12864显示模块，可显示汉字及图形，内置 8192 个中文汉字（ 16 * 16 点阵，带字库）、128 个字符（ 8 * 16 点阵）及 64 * 256 点阵显示 RAM（ GDRAM），可以满足用户设计 GUI 界面以及书写注解行文字的需要，同时其 128 * 64 的巨大点阵屏幕可以较高精度的显示用户需要的 点及图像。 其显示方式有并行与串行两种方式，用串行显示方式可以大大减少使用的 I/O 口的数量 ， 但是在串口驱动方式下显示速度大大降低。 方案二 ：用 nokia 5110 液晶显示图像与文字 ， 84 * 48 的点阵 LCD，可以显示 4 行汉字，如果字模数组取得较小的话可以显示可分分辨的 6 行英文数组，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有 4条（ rest 接电源）。 支持多种串行通信协议如 SPI ，传输速率高达 4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。 方案三 ：采用 TFT 彩屏液晶，我们可以简单的认为 TFT 彩屏液晶是像素更高的彩色点阵液晶， TFT。