（机械工程专业论文）新型便携式dvd的设计与分析.pdf

江苏大学t 程硕士学位论文 摘要 随着数字技术的迅猛发展，人们消费理念追逐时尚化、数字化、个性化 潮流的不断升温，世界广播影视数字化进程大大加快。由于各种数字音视频 信息渠道的来源同益多样化，传统台式d v d 和单独的便携式d v d 产品均己不 能很好地满足消费者的需求，而在便携式d v d 产品上附加如数字电视接收机 d v b 这样特色功能的多功能、差异化的产品也就理所当然的成为市场的选择。 对于商家和企业来说，如何实现便携式d v d 和d v b 系统的复用设计及实现并 尽快投入市场，就显得尤为重要。 本文运用便携式d v d 和d v b 的相关技术和理论，合理运用两套系统复用 的工作原理，通过对新型便携式d v d 系统工作原理、系统机构组成及其配合 关系的详细分析、讨论、研究和设计，最终完成整机d v d 、d v b 、u s b 等功能 的整合复用和整机机构的三维参数化建模，研究开发出能满足整机各项测试 试验性能要求的新型便携式d v d 产品。 本研究不仅满足了消费者对产品多种娱乐功能的高品质要求，提高了公 司产品的竞争力，同时还为公司带来新的经济增长点，创造出一定的经济效 益和社会效益，对公司乃至整个消费类电子行业都有着非常重要的意义和价 值。 关键词：数字电视，便携式d v d ，复用设计，参数化建模 江苏大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t a st h ef a s td e v e l o p m e n to ft h ed i g it a lt e c h n o l o g y ，t h ec o n s u m e p h il o s o p h yo ft h ep e o p l eb e c o m em o r ea n dm o r ef a s h i o n ，d i g it a la n d p e r s o n a l i z e d ，t h ed i g i t a lp r o c e s so ft h ew o r l db r o a d c a s t i n g ，m o v i ea n d t e l e v i s i o nh a sb e c o m er a p i d ，a n dav a r i e t yo fs o u r c ec a np r o v i d ed i g i t a l a u d i oa n dv i d e oi n f o r m a t i o n ，t h et r a d i t i o n a ld e s k t o pd v da n ds i n g l e p o r t a b l ed v d c a nn o tm e e tt h ed e m a n do ft h e c o n s u m e r s ，s ot h e m u l t i f u n c t i o n a la n dd i f f e r e n t i a t e dp r o d u c t ss u c ha st h ep o r t a b l ed v d w i t hd v bw i1 1b e c o m et h en e wf a v o rit ep r o d u c t so ft h em a r k e t t o m a n u f a c t u r e r sa n de n t e r p r i s e s ，t h ei m p o r t a n tt h i n gi sh o wt o c o m b i n e t h ep o r t a b l ed v da n dd v ba n dp u ti tt om a r k e ta ss o o na sp o s s i b l e t h i s a r t i c l eu s et h et e c h n o l o g ya n dt h e o r yo ft h e d v d a n dd v b ，a n da n a l y s i s ， d i s c u s s i o n ，r e s e a r c ha n dd e s i g nt h ec o m b i n ep r i n c i p l e ，t h er e l a t i o n s o ft h et w os y s t e m s ，a c c o m p li s ht h er e u s a b l ed e s i g no fd v d ，d v ba n du s b a n dt h et h r e e d i m e n s i o n a lp a r a m e t r i cm o d e l i n go ft h eu n i t ，m a d et h e n e wp o r t a b l ed v dt h a tc a nm e e ta l1t h ep e r f o r m a n c et e s t s t h es u c c e s so ft h ep r o g r a m m ew i l lm e e tt h eh i g hq u a l i t yd e m a n do f t h ec o n s u m e r ，a n dw i l li m p r o v et h ec o m p e t i t i v e n e s so ft h ee n t e r p r i s e ， b r i n gn e we c o n o m yg r o w t hp o i n t st ot h ee n t e r p r is e ，a n dc r e a t es o m e e c o n o m i c a n ds o c i a lb e n e f i t s ，i ti si m p o r t a n tt ot h ee n t e r p r i s ea n d t h ew h o l ee l e c t r o n i a si n d u s t r y k e yw o r d s ：d i g i t a lt v ，p o r t a b l ed v d ，r e u s a b l ed e s i g n ，p a r a m e t r i c m o d e l i n g 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学位保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密。 学位论文作者签名：丕齑 2 0 0 9 年4 月2 0 日 指剥币繇石芍中 2 0 0 9 年4 月2 0 日 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：丕殇 日期：2 0 0 9 年4 月2 2 日 江苏大学工程硕士学位论文 i i 便携式d v d 概述 第一章引言 随着数字技术的迅猛发展，传统台式d v d 作为电视机的辅助配套产品， 由于角色所限，功能也受到电视机性能的制约，市场逐渐萎缩和衰退。便携 式d v d 则因自带液晶显示屏而得以从这种制约中脱离出来，产品构造相对独 立，不从属于其他家电。便携式d v d 以便携式、小型化和个性化等更加贴近 数码产品普及时代的消费需求，得到了广大消费者的喜好，销售量的迅速增 长也成为顺理成章的事。 便携式d v d 实际上就是一个将d v d 播放机小型化，并将其和一个液晶 显示屏组合在一起，配有音频设备，由直流电源进行供电，体积小巧，可以 非常方便地随身携带的电子产品。由于其高效的便携可移动性，摆脱了地点 的束缚，让消费者特别是广大有车一族、出差一族、时尚青年和大学生，可 以随时随地的享受到看电影的乐趣，满足了人们新时代曰益增长的高品质生 活的需要。 便携式d v d 自2 0 0 3 年作为普通台式d v d 替代升级产品以来，因技术成熟、 性能优异、价格适中和接口功能的增多，已成为国际市场消费的主流产品， 经过几年的飞速发展，产品升级换代迅速，进入了一个全新的高速增长期。 便携式d v d 的诞生极大的丰富了消费者的娱乐生活，能够极大地满足消费者 的需求，顺应了市场潮流，所以市场前景十分广阔。特别是国际市场对此类 产品的需求量大增，便携式d v d 不但功能强大而且价格便宜，在国际市场上 成为家庭和个人必备的娱乐终端。国内市场也在慢慢启动，随着国内消费水 平的提高和生活质量的提高，消费者对娱乐系统也提出了更高的要求，便携 式d v d 的出现满足了人们日益提高的娱乐追求，所以便携式d v d 的市场在 国际和国内的需求都是非常巨大和可持续增长的。 江苏大学t 程硕士学位论文 1 2 便携式d v d 国内外技术现状及发展趋势 经过1 9 9 7 年世界d v d 市场的启动，在短短的十多年时问内，d v d 产业 已得到了迅猛发展，随着d v d 技术的成熟、价格的下降、功能的增多和便携 式性能的增强，便携式多功能d v d 也就成了消费者新的需求；便携式d v d 机正是基于市场上对于便携机和d v d 的需要而产生，使消费者能够随时随地 的享受新视听带来的快感，克服了台式机只能在家里欣赏的缺点。 目前国内企业还没有掌握d v d 的核心关键技术，d v d 解码主芯片主要依赖 于进口。市场上便携式d v d 所使用的解码主芯片方案主要是来自台湾以及欧 美等企业，常用的有：m t k 、c t k 、s u n p l u s 和e s s 等，其中m t k 方案从 其公司介入研发m t k l 3 6 9 系列d v d 单芯片以来，技术发展迅速，在产品新 功能研发和芯片稳定性方面技高一筹，特别是产品纠错性能表现方面尤为突 出，但相比较而言价格较贵；c t k 与m t k 一样同属台湾企业，其方案主芯 片综合性能也相当不错，由于其先前主业是研发机顶盒主芯片，故其在d v d 和d v b 二合一芯片的技术方面更有优势，且价格与m t k 的相比，存在一定 优势：s u n p l u s 方案的主芯片综合性能稍逊一筹，但价格方面有较大优势； 美国的e s s 方案在d v d 产业刚兴起时，曾经风光一时，占据市场的主导地位， 现由于其公司的规划调整，已逐渐退出人们的视线。除此之外，一些国际知 名公司如s o n y 、松下、三星等，其d v d 产品多采用的是自身研发的方案技 术，功能、新颖性等相对有自己的特色，区别于国内企业，当然其售价也不 菲。 在外形设计上趋向于轻薄、流线形设计，贴合时尚发展要求。在机器开 关方式上，主要设计有类似于手机的旋转屏、滑盖屏，这两种结构主要是对 转轴进行了变形和改进设计；在碟片取放方式上，主要有平板式、背开式、 吸入式等设计，这几种设计的实质是通过改变机芯读碟的安装位置以及采用 吸入式机芯等方法，将机器的主体部分和显示部分做到一个整体上，减少机 器体积。对于一些特殊的客户群或者使用环境，市场上还出现如：针对儿童 的卡通外观造型；用于厨房的防油烟便携式d v d ；用于浴室等潮湿环境的防 水型便携式d v d 等。 2 江苏大学工程硕士学位论文 在产品的表面处理上，先前的喷涂普通油漆的效果已不能引起人们的购 买欲望，市场上如今比较流行橡胶绒面漆、高亮钢琴漆等多组份漆的效果： 还有不少在模具制作、注塑生产、外壳源上做足文章，比如通过双色、多色 注塑工艺，生产出多色彩嵌套的外观效果；通过选择高性能材料做模具型腔， 进行抛光等处理，在塑料材料中加进珠光、瓷白以及荧光等材料，注塑生产 后直接使用，不需要再进行表面喷涂，这苹果的产品上经常使用：通过采用 铝合金、铝镁合金等金属材料，表面拉丝、磨砂处理，增强表面质感。 目前d v d 的技术已经发展的相对比较成熟，从最早的仅能播放m p e g l 、 m p e g 2 、c d 等基本文件格式，发展至今已能播放很多新的以及网络上流行的 多种文件格式，如m p e g 4 、d i v x 、d v i x 、w m a 、w m v 、a v i 等。目前趋 势是向高清晰度d v d 方面发展，比如i j 两年国内宣传的e v d ，以及国际上 h v d 、h d v 之争，现在热抄的红光d v d 、蓝光d v d 等。市场上也有厂家 已经推出蓝光d v d ，不仅售价很高，并且更多的也是只限于普通d v d 产品， 反响也很一般，究其原因主要还是高清碟片源及其价格等限制了市场及技术 的推动。要想达到当时d v d 市场起步时的急剧膨胀发展，看来不仅仅是时间 问题，还有很多工作要做。 目前市场上存在的便携式d v d 大多也是简单的将普通d v d 播放机小型 化，然后加上液晶屏显示这么一个简单的融合。随着存储技术的发展人们获 得音视频源的途径已经大大增加，不会只依赖碟片这一种途径，比如可以通 过u s b 设备、s d 卡等其它的存储介质来获得节目源。当然如果加入电视接 受的功能将使便携式d v d 播放机的功能丰富性更上一个层次，使消费者随时 随地掌控资讯，观赏丰富多采的电视节目。今后，增加如d v b t 、1 s e g 、 d m b t h 等不同国家数字电视接受功能必将成为便携式d v d 的一个发展方 向。另外随着汽车使用及导航产品的普及，在便携式d v d 产品上增加g p s 导航功能也会比较有市场前景。总之，随着便携式d v d 技术的成熟、价格的 下降和功能的增多，高质量、多功能、低价位、差异化的产品越来越受到众 多消费者的欢迎。 目前国内生产便携式d v d 的厂家主要有宏图高科、新科、万利达、步步 高等企业；国外的主要有s o n y 、三洋、飞利浦等企业。随着技术的不断发 3 江苏大学工程硕士学位论文 展和消费者的需求不断提高，现在功能相对简单的便携式d v d 播放机已经不 能完全满足广大消费者的需求了，我们必须对此做出改进，进行产品的升级 换代，来满足日益增长的消费者的需求。随着存储介质的发展及存储介质的 价格平民化，使得在便携式d v d 播放机上增加u s b 功能成为可能，也极大 的丰富了消费者对播放源的选择余地。电视节目以其丰富性深得消费者的喜 爱，如果能在便携式d v d 播放机上增加d v b t 的功能，这将是一个革命性 的变革，使消费者可以随时随地享受丰富多彩的电视节目。 数字电视地面广播标准d v b t 于1 9 9 7 年发布。标准的初衷并不面向移 动接收，然而，在新加坡和德国试运营中证明d v b t 在高码率传输移动环境 中表现非常好。但是由于功耗比较大，不适合靠电池供电的移动终端通过地 面数字电视广播网络接收数字电视节目。为此，需要在d v b t 的基础上引入 新的技术，形成新的适合于移动终端接收地面广播数字电视节目的传输标准。 2 0 0 2 年前后开始研究的d v b h ( 早期为d v b x ) 标准全称为手持数字视频 广播，是d v b ( 欧洲数字电视广播标准化团体，1 9 9 3 年成立，由来自3 5 个 国家的3 0 0 多家企业组成) 组织为通过地面数字广播网络向便携手持终端提 供多媒体业务所制订的传输标准。d v b h 标准被认为是d v b t 标准的扩展 应用。但是和d v b t 相比，d v b h 终端具有更低的功耗，移动接收和抗干 扰性能更为优越，因此该标准适用于移动电话、手持计算机等小型便携设备 通过地面数字电视广播网络接收数字电视信号，而不占用移动通信网络中宝 贵的频带资源。实际上，d v b h 标准就是依托目前d v b t 传输系统，通过 增加一定的附加功能和改进技术使手机等便携设备能够稳定地接收广播电视 信号的标准。 1 3 本课题的研究内容及意义 在各国政府的强力推动下，世界广播影视数字化进程大大加快。数字电 视技术已成为世界各国拓展广播影视服务领域、推动广播影视产业升级的主 要源动力，同时也带来了i p 网络电视、手机电视、卫星移动电视、数字电视 接收相关产品等数字新媒体的出现。 随着人们消费理念追逐时尚化、数字化、个性化潮流的不断升温，以及 4 江苏大学工程硕士学位论文 各种数字音视频信息渠道的来源日益多样化，传统的单独的便携式d v d 产品 和单独的数字电视接收机d v b 产品均已不能满足众多消费者的不同需求，多 功能、差异化的产品也就成为当务之急。 目前整个的便携式d v d 的产业可持续发展势头良好，市场需求旺盛。公 司本来在数字激光视频领域和数字电视领域就有着相关产品业务，于是在成 熟的便携式d v d 产品研发基础上，结合国内外市场热点、客户反馈意见以及 消费需求，加上配套技术方案的不断进步，决定将数字电视功能整合到便携 式d v d 产品中来，充分利用我们在d v d 和数字电视方面的相关理论基础和积 累的实际研发经验，以及复用两套系统的工作原理，设计出一款集d v d 、d v b t 、 u s b 等多功能于一体的新型便携式d v d 产品。这样不仅满足了消费者对产品多 种娱乐功能的高品质要求，提高了公司产品的竞争力，同时还为公司带来新 的经济增长点，创造出一定的经济效益和社会效益，对公司乃至整个消费类 电子行业都有着非常重要的意义和价值。 本文研究的主要内容： ( 1 ) 通过对新型便携式d v d 系统工作原理的分析和研究，提出本系统 实现的方案； ( 2 ) 针对新型便携式d v d 机构组成及其配合关系的分析和研究，分别 对转轴的扭矩和弹片角度、碟片仓盖弹簧弹力及支撑、按键运动及间隙配合 等进行相关参数的计算和设计； ( 3 ) 根据新型便携式d v d 的产品特性和使用特性，提出和分析整机重 要测试技术指标； ( 4 ) 根据产品特点合理选择设计开发工具，并根据已经计算得出的参数， 对新型便携式d v d 进行研究开发。 5 江苏大学工程硕士学位论文 第二章新型便携式d v d 总体结构探讨 2 1 便携式d v d 系统基本组成 2 1 1 便携式d v d 系统基本原理 d v d 的系统结构主要分为机械部分和电路部分。其基本工作流程和原理 是：激光头从光盘中读取数据，然后送至射频放大器进行数据处理，数据处 理后输出各伺服误差信号去驱动伺服系统，达到保证激光头束始终准确跟踪 轨迹并成像在光电检测器上。同时输出信号进入解码单元进行系统解码，将 主画面信号与未解码的副画面数据音频数据分离，对音频数据做杜比a c 3 解 码并输出。副画面解码后与主画面混合，然后进行n t s c p a l 编码，输出视 频信号。d v d 的视频输出有三种方式，分别为v i d e o 输出，s 端子“s v i d e o ” 输出及分量端子“y 、p r 、p b ”分离输出，音频输出有6 声道模拟信号、a c 3 数字信号两种，数字信号可由光缆结口或同轴电缆接口输出。 圈臣 巨茎盎蓝 图2 1d v d 系统t 作框图 便携式d v d 播放器激光头从光盘中读取数据，然后送至射频放大器进行 数据处理，数据处理后输出各伺服误差信号去驱动伺服系统，达到保证激光 头束始终准确跟踪轨迹并成像在光电检测器上。同时输出信号进入解码单元 6 江苏大学工程硕上学位论文 进行系统解码，将主画面信号与未解码的副画面数据音频数据分离，对音频 数据做杜比a c 3 解码并输出。副画面解码后与主画面混合，然后进行 n t s c p a l 编码，输出视频信号。视频输出为v i d e o 输出，输出复合视频信 号，通过t f r 的显示驱动芯片解码为r 、g 、b 的视频信号输入t f t 显示屏， 音频信号通过运算放大器和功率放大器提供给扬声器。 2 1 2 便携式d v d 系统体系结构 便携式d v d 系统的整个系统共有以下几大部分组成：电源适配器、主板、 驱动板、机芯( 含光头和驱动单元) 、电池、液晶显示屏、按键板、结构件及 其他附件。 图2 2系统模块框图 2 2 新型便携式d v d 系统实现方案 2 2 1 系统设计框图 本课题要研究的是设计出一款集d v d 、d v b t 、u s b 等多功能于一体的 7 江苏大学工程硕士学位论文 新型便携式d v d 产品，顾名思义就是既要具备d v d 产品的全部功能，还要 能接受d v b t 信号数字电视节目和播放u s b 媒介提供的影音资料。系统的 各组成部分分工协作，共同实现整机的各项功能。 主板部分主要有系统的核心m p e g 2 解码，对机芯光头部分的伺服控制， d v b t 信号的码流转换，系统的主m c u 控制，系统软件的存储f l a s h 部分， 系统软件部分的运行和数据缓存s d r a m 部分，音频部分的数字模拟转换和 滤波、开关机静音电路的控制，视频的数字模拟转换、滤波电路，音视频输 出( 左声道、右声道) 输出、复合视频输出等。 驱动板部分主要是视频信号的解码。通过1 2 c 总线控制，对c p u 输出的 复合视频信号进行解码出r 、g 、b 信号并对其进行放大后输出给显示屏，同 时输出相关的时序信号。c p u 输出的v c o m 扫描信号在驱动板上经过运算放大 器的放大后输出给显示屏。 显示屏部分是将驱动板输入的r 、g 、b 信号和对应的时序和扫描信号通 过a d c 转化为单位时间内的所有像素点的液晶分子的电信号，在显示屏上连 续的显示出每一帧的图象，从而播放出连续的画面。 系统按键控制部分主要是通过c p u 的多个i o 口来实现按键功能的输入。 遥控接收部分主要是通过遥控接受器将信号转化为脉冲信号提供给 c p u ，通过软件对信号进行判断后执行相关程序。 电源主要功能就是通过电源适配器或电池，提供给系统9 v 电压，然后通 过d c d c 模块输出给系统各模块所需要的多组电压如+ 3 3 v 、5 v 、1 8 v 等， 并保证输出各组电压的输出功率。 机芯( 含光头和驱动单元) 主要是日立光头1 2 0 0 w ，光头的驱动单元， 机芯的光头滑行控制、主轴马达s p i n d l e 控制等。 结构及其它附件主要包括主体上壳、主体下壳、显示面框、显示上盖等， 通过三维建模结构设计，凸显流线外形及符合使用习惯。其他附件主要有产 品说明书、包装箱、遥控器等。 具体各部分之间输入和输出关系的系统框图如图2 3 所示。 8 江苏大学工程硕士学位论文 2 2 2 系统各功能模块 图2 3p o r t a b l ed v d + d v b - t 系统组成框图 该系统可通过电池或电源适配器的供电模块为系统提供电源。采用c t 2 1 9 单芯片增强型d v d 处理器，能提供标准d v d 解码，增加与d v b t 的接口， 实现d v d 和d v b t 两种功能，并能选择支持m p e g 4a s p 解码。并内置了 u s b 全速主控制器，提供各类存储媒介的接口、硬解压技术。兼容各种声音 图象格式：如j p e g 、m p e g 1 2 4 、k o d a r k 、a c 3 、d o l b y 、d t s 、m p 2 3 、 w m a 等格式。s t b 部分的设计与传输，兼容多国d v b t 标准：以欧洲的数 字电视技术标准d v b t 为基准，实现同时传送多种级别的图像( h d t v 、 s d t v 、l d t v ) ，传送多套节目，同时进行图像、声音和数据业务的功能块。 功能上同时兼容欧洲多国的d v b t 标准；可以通过u s b 连接读取数据；便 捷的升级，低成本设计：因其设计时与d v d 二合为一，其升级只需通过光盘 或u s b 接口即可。各输入、输出功能的设计与传输：不仅可显示d v d ，而且 可显示数字电视节目，另外还外接在电视等视频设备上观看d v d 或数字电视。 便携式d v d 通过下列各组成部分实现整机相关功能。 1 、电源 电源适配器要求参数如表2 1 所示。 9 江苏大学工程硕士学位论文 表2 1 电源适配器要求参数 v o l t a g er a n g e 1 0 0 2 4 0 v a c l i r ef r e q u e n c y4 7 6 3 h z e f f i c i e n c y 8 0 in p u tc u r r e n t l e s s t h a n1 o a r m s o u t p u tv o lr a g e 9 0 v o u t p u tc u r r e n t o 2 o a r i p p l e n o i s e 9 0 m v 选用的电源适配器具有如下的性能： ( 1 ) 宽压和宽频的输入，可以保证产品在各国标准的电源下正常工作； ( 2 ) 转换效率高，可以保证产品的节能和延长元器件的使用寿命； ( 3 ) 低纹波的输出可以保证系统的工作稳定和较好的电性能以及产品 e m c 的性能。 2 、机芯 选择h k 8 7 0 7 机芯，各参数如表2 2 所示。 表2 2h k 8 7 0 7 机芯参数 p i c k u p h o p l 2 0 0 w s p i n d l em o t o rr f 一3 0 0 c 一1 2 3 5 0 c c m 0 3 0 3 0 l 1 2 6 m s l e d g em o t o r w f f 0 3 0 p b 0 8 315 l j 0 3 0 p h 0 8 2 9 0 3 、结构件 根据已经确定好的外观造型要求，设计全套结构，既要考虑公司内产品 零件的标准化要求，又要符合产品个体的外形特征。主体下壳、主体上壳、 碟片仓盖等满足主板及机芯的尺寸装配配合和固定等要求，同时兼顾各相关 输出接口，显示上盖、显示面框等设计固定液晶显示屏和驱动板，显示部分 和主体部分通过转轴固定并实现翻转等使用需要。整机主体留有接口挂配单 独的可充电电池，实现整机的高效便携。 4 、主板 1 0 ( 1 ) 电 a 、 l n 化 输 图2 4 主板电路模块框图 源电路 选择单片集成电路m p l 4 1 1 。m p l 4 1 1 内部结构图如图2 5 所示。 图2 5m p l 4 1 1 内部结构图 m p l 4 1 1 是一个p w m 调制的输出2 a 的可控降压芯片。内含一个金属氧 物半导体场效应晶体管，转换效率达9 5 。输入电压范围为4 7 5 v 一- - 1 8 v ， 出电压范围为0 9 2 v - - 1 6 v 。m p l 4 1 1 具有如下的特 ( a ) 宽电压的输入适合使用固定电源和电压随时变 1 1 占 化的电池： 江苏大学工程硕士学位论文 ( b ) 输出电压的的范围可以保证输出电压适合本系统所需，可以输出5 v 和 3 3 v ： ( c ) 高转换效率可保证使用电池放电工作时的播放时间。 b 、选择l d 0a i c l1 1 7 a i c l l l 7 是一个输出可达8 0 0 m a 的低压差线性稳压器，其优点有： ( a ) 需要的外接元件很少，只需要一两个旁路电容，和一路反馈分压电阻， 适合在面积较小的空间进行布板设计； ( b ) 低损耗低躁声符合电路需要和e m c 设计。 o 丽 图2 6a i c l l l 7 及其外围 a i c l l l 7 及其外围如图2 6 所示。其中： a i c l l l 7 第1 脚为反馈脚，通过分压电阻连接到输出脚； a i c l l l 7 第2 脚为输出脚。通过调整分压电阻可以调整输出电压。电压输 出段接两个滤波电容以保证输出电压的稳定； a i c l l l 7 第3 脚为输入脚，输入3 3 v 输入端接1 0 0 n f 的滤波电容。 ( 2 ) 伺服电路 d v d 机的伺服系统有聚焦伺服、循迹伺服和主轴伺服。d v d 机采用高精 度的数字伺服，从而实现更为精确的伺服。d v d 的主轴电机一般为无刷电机。 倾斜控制，是利用安装在激光器内的倾斜传感器来检测倾斜误差信号，并结 合r f 信号的时轴变化造成的晃动值形成倾斜驱动信号，放大后驱动倾斜电 机。倾斜电机旋转带动机座做微小的倾斜，以保持激光束与光盘面始终垂直。 a 、选择a t 5 6 5 4 h 做为机芯马达的驱动芯片 通过软件设置相关参数以保证通过a t 5 6 5 4 h 的控制，可以使机芯的循迹 马达和主轴马达准确正常的工作。a t 5 6 5 4 h 马达驱动电路见图2 7 。 江苏大学工程硕士学位论文 图2 7 a t 5 6 5 4 h 马达驱动电路 b 、选择c t 9 0 1 a 芯片做r f 信号放大 机芯光头读取光盘信号后转化为r f 信号，通过c t 9 0 1 a 使信号组合放大 提供给c p u 进行解码。c t 9 0 1 的r f 放大电路如图2 8 所示。 图2 8c t 9 0 1 的r f 放大电路 ( 3 ) 低电量显示电路 选择l m 3 9 3 运算放大器做电压比较器以保证使用电池工作时，系统在低 江苏大学工程硕士学位论文 电量工作出现异常之前，提供信号给c p u 自动关闭系统。l m 3 9 3 的低电量显 示电路见图2 9 。 镬电_ ；也 6 q - 5 6 叫醺电壁是示 。6 7 - 6 8 t 瞧电星不是示 螺氢电地 4 6 叫氐电星墨示c 椅嗨谴) 8 v 低电量不墨示c 椅褊谴、 低电壁是示只使用一个b 够舅n 口墟 抒投制具体由钦件检冽到兽王，0 口电平 垡低后衢日5 ，懈篾帆 硬件上需夏配台整帆电池腴电曲墁在是 示低电壁后保证1 0 1 5 分钟的最后腴电_ t 阿 为配台嘲整低电星劳致考虑在r g 嫩置 并1 0 k 吖溯电阻力便诵 谴 图2 9l m 3 9 3 的低电量显示电路 低电量显示只使用一个b a td e t l 口进行控制，具体由软件检测到该i o 口电平变低后，延时5 分钟关机。硬件上需要配合整机电池放电曲线在显示 低电量后保证1 0 - 一1 5 分钟的最后放电时间。 ( 4 ) 解码电路 d v d 解码电路由两部分组成，一部分是m p e g 2 视频解码电路，另一部 分是m p e g 2 音频或杜比a c 一3 等音频解码器。m p e g 2 解码器外加6 4 m b i t s d 蝴进行实时解码，输出y c b c r 。 从数字信号处理读出数据，送入d v d 视频副图像音频解码芯片，解码 芯片对数据进行分类识别，把音频数据视频数据副图像数据分别送入各自的 解码器。当输入的数据经分类识别后，送入外界存储器( 6 4 m b i ts d r a m ) 内 的位缓冲器内，内置的m p e g 2 视频解码器从位缓冲器内读取比特流进行解 码。解码后的图像数据装入外接存储器的帧存储器内，然后按照视频图像时 间标记从帧存储器中读取，输出图像信号。 表示菜单画面、字幕数据、显示时间的图像时间标记和修饰显示数据的 副图像信号由内部的系统解码器分离开后，利用内置的副图像解码重现。修 饰功能包括字幕显示位置的改变、翻卷、擦除、进入、退出、字幕颜色改变 等。这样，菜单的画面和字幕数据能显示得多彩多姿。d v d 标准的视频副图 1 4 江苏大学工程硕士学位论文 像音频的解码处理如图2 1 0 所示。 输入 图2 1 0d v d 标准的视频n 图像音频的解码处理 选择c t 2 1 9 做为c p u 。c t 2 1 9 是c h e e r t e k 公司新款的d v d 芯片，它集 成了d v d 解码和d v b t 接收的功能。c t 2 1 9 的设计可以播放多媒体的各种 格式的文件，包括：c d ，h d c d ，m p 3 ，a c 3 ，d t s ，w m a ，d o l b yp r ol o g i c 的声音格式文件和v c d ，s v c d ，d v d ，c d g ，c d i ，d i v x ，m p e g 4 ，a v i ， k o d a kp i c t u r ec d 的视频格式文件。c t 2 1 9 还包含了一个t s 流的多路信号分 离器来连接d v b t 的调谐器，另内含一个u s b1 1 主设备控制器，c t 2 1 9 还可以显示n t s c ，p a l 的制式和5 2 5 p ，6 2 5 pt v ，内含一个位精简指令集计 算机系统。 ( 5 ) 音频放大电路 选择d 4 5 5 8 运算放大电路对音频信号进行放大后第一路音频输出，第二 路输出给d 4 5 5 8 经过放大后输出给耳机，第三路输出给t d a 2 8 2 2 进行功率放 大后输出给喇叭( 2 8 2 2 音频功率放大电路见图2 1 2 ) 。 图2 1 1 所示的原理图设计是2 声道的音频输出运放、滤波和静音电路控 制部分。运算放大器在这里选用的是性价比相对较好的4 5 5 8 芯片，当然也有 一些较高档的设计中采用4 5 8 0 芯片，在这里的4 5 5 8 设计中电源部分采用的 是+ 1 2 v 和1 2 v 双电源供电模式，以确保其输出的幅度，现在随着便携式产品 的市场需求日益增长，关于这类产品的设计方案也在急速发展和完善。因为 江苏大学工程硕士学位论文 在这类产品设计中系统只能提供给运放单+ 5 v 的电压，所以这时你还需要用单 5 v 供电的p t 2 3 0 8 和m i c 3 3 2 0 2 等芯片设计来解决这个棘手问题。 在静音电路的设计中我们是选用简单有效的3 9 0 4n p n 三极管来实现对 噪音的开关控制： 当m u t e 信号是高电平时，3 9 0 4 的b 、e 导通，从而c 、e 导通，这时音 频输出信号便对地短路，起到静音作用；反之当m u t e 信号是低电平时，音 频信号则正常输出。 图2 1 14 5 5 8 音频放人电路 图2 1 22 8 2 2 音频功率放大电路 m u t e 的信号控制可以是外接的硬件电路控制，这主要解决系统硬开关 机的静音问题，同时也可以再并上一个4 1 4 8 的二极管，另外一端由系统的 1 6 江苏大学i 挫城 学位论立 m c u 控制，高电平自效，这样可以解决在系统电源不开关时的软丌哭机的静 音问题。 音频输m 的滤波电路非常简竹，是采用典型的l i 犁l c 滤波电路设计，在 此不一多分析。 ( 6 ) d v bt 解调电路 选择d t o s 4 0 3 i i i l 0 2 a 做为系统中的解捌器，通过天线接受解稠出j f 信号 输出给a f a 9 0 i3 ，弭通过a d f g o l 3 将信号解调为m p e g 2 的t s 流输出给c t 2 1 9 ， 最后通过c 1 2 1 9 将视频信号解码为c v b s 信号给c t 6 7 5 ，占苎! i | 信号输 给d 4 5 5 8 。 a d f 9 0 1 3 是d v b1 的信号解调出片。罔2l3 是d v bt 解渊l 乜路。 圈21 3d v bt 解凋电路 5 、驱动板 选择c t 6 7 5 c 作为7 、t f t 屏的驱动电路，c | _ 6 7 5 驱动电蹄见图214 。c t 6 7 5 的特点有： a ，足个包含了o s d 功能，时序控制和数模转换的单芯 的视频解码器： b 、可以驰动35 】0 寸的仆t 模拟屏，同叫支持1 9 2 0 x 4 6 4 ，1 4 4 0 x 4 6 8 ， 1 9 2 0 x 2 3 4 ，1 2 0 0 x 2 3 4 ，9 6 0 x 2 3 4 ，4 8 0 x 2 3 4 ： c 、点持复合视频信0c v b s 、sv 1d e o 和c c i r6 5 6 的输入： d 、支持m s c p a i s i ! c a m 的制式粕；玳； e 、支持1 6 ：9 和4 ：3 的模式； l 、史持亮度、对比度、色度的调整和g a m m a 校】f ，三路p w m 输出。 汀苏 学t 程坝k 学论女 h21 4u 1 6 7 5 驱动电蹄 6 、按键板 通过按键板町以对系统进行摔制，按键板通过c t 2 1 9 的i 0 【】对整个系 统进行控制，案键板包括功能柏：播放、停 暂停、卜、下、左、右、音 量+ 、音量、t 一曲、r 曲功能。 7 、t f t 显示屏 系统图象显示模块选择a t 0 7 0 t n 0 7 显不屏，其卡要参数如表2 - 3 所示： 表2 - 3a t 0 7 0 t n 0 7 罹h 屏土要参数 i 。c os z e7o 】n c h r e s u l o t i o n 4 8 0 x 3 ( r g b ) x 2 3 4 a c t iv ea r e 41 5 40 8 ( w ) x 8 65 8 ( h ) m m i n t e r f a c e a n a l o g b a c k l i g h tp o w e rc o n s u m p t i o n l7 8 w p a n e lp o w e rc o n s u m p t i o n1 1 l m w 江苏大学工程硕士学位论文 第三章新型便携式d v d 机构分析及参数化设计 3 1 新型便携式d v d 机构的设计和分析 3 1 1 机构的组成 新型便携式d v d 机构主要分为三大块，即主体部分、显示部分以及用于 连接和固定的部分，具体介绍如下： 1 、主体部分包括：主体上壳、主体下壳、碟片仓盖、开仓按键及弹簧、 仓盖轴座、组合控制按键、显示灯罩、遥控透镜、项杆等； 2 、显示部分包括：显示上盖、显示面框、屏勾及弹簧、底板、保护垫 世 守； 3 、用于连接和固定的部分包括：转轴、线套、喇叭压板、螺钉等。 主要零件担负的功能如下： 主体下壳：主要用于主板及机芯的固定和安装，同时也是机器的底座； 主体上壳：用于固定装配组合控制按键，以及固定碟片仓盖及开仓按键 及弹簧等，与主体下壳通过卡钩等配合，形成一个整体； 碟片仓盖：碟片的取放，同时起到防尘保护机芯光头的作用； 显示灯罩：指示等的可视窗口； 遥控透镜：遥控的接收窗口； 组合控制按键：播放、暂停、停止、上一曲、下一曲、快进、快退等控 制按钮； 显示上盖：固定液晶显示屏及驱动板； 显示面框：固定扬声器； 转轴：实现显示部分0 - 1 8 0 度翻转，满足消费者任意角度观看的需要。 以上各部分配合并分工协作，实现整机产品的机械性能。 1 9 江苏大学工程硕士学位论文 3 1 2 机构的设计和分析 便携式d v d 的机构零件基本上是塑料材质，塑料产品的设计与其它材料 如钢、铜、铝、木材等的设计有些是类似的；但是，由于塑料材料组成的多 样性，结构、形状的多变性，使得它比起其它材料有更理想的设计特性；特 别是它的形状设计、材料选择、制造方法选择，更是其它大部分材料无可比 拟的，因为其它的大部分材料，其设计者在外形或制造上，都受到相当的限 制，有些材料只能利用弯曲、熔接等方式来成形，当然，塑料材料选择的多 样性，也使得设计工作变得更为困难，如我们所知，目前已经有一万种以上 的不同塑料被应用过，虽然其中只有数百种被广泛应用，但是，塑料材料的 形成并不是由单一材料所构成，而由一群材料族所组合而成的，其中每一种 材料又有其特性，这使得材料的选择、应用更为困难。 塑料制品应遵循如下设计原则： 1 、依成品所要求的机能决定其形状、尺寸、外观、材料； 2 、设计的成品必须符合模塑原则，即模具制作容易，成形及后加工容易， 但仍保持成品的机能。 为了确保所设计的产品能够合理而经济，在产品设计的初期，就要与造 型设计者、模具制造商以及材料供应厂紧密合作，因为没有一个设计者能够 同时拥有如此广泛的知识和经验，而从不同的事业观点所获得的建议，将是 使产品合理化的基本前提。同时对结构上要配合部件的性能及工作机理要了 如指掌，下面讨论一下几个比较重要的设计因素。 1 、零件塑料材料的选择 塑料也像金属一样，种类繁多，虽然己工业化的主要类别只有五十多种， 但每类又有许多品级。每一品种还可以通过改性，例如加入填料或增强材料 和其它辅助材料，或通过共混制成“合金”；或通过加工工艺如定向拉伸、结 晶、发泡等来获得新的性能，以满足使用要求。塑料的品种既然是如此繁多， 它们的性能又具可变性，因此，塑料应用的选材常常要从塑料中许多性能的 综合平衡来考虑( 包括工艺与成本) ，而且某些性能数据如磨损性、冲击性尚 不能完全预测其使用性，有时又缺乏准确可靠的设计公式，因此，大多数塑 江苏大学工程硕士学位论文 料的选材过程是比较复杂的。为了能选择出性能和加工工艺均符合使用要求 的、又尽量能恰如其分地量材使用的品种，就要求采用系统、综合的分析方 法来选材。 对于指定部件的选材，最主要的是考虑部件的功能和决定部件功能的有 关材料性能，同时还要考虑诸如部件的特点、使用时的外界条件、使用寿命 和使用方式、制品尺寸及其精度和成本等等。这些因素包括两方面，一方面 是使用环境介质和环境条件，如构件承受的负荷和自重，冲击和振动等机械 作用的影响；曝露的大气环境( 气温、湿度) 、贮存环境条件和长期贮存的的 影响等等。另一方面是搬运、勤务处理或操作时，制品可能遭到外力作用， 甚至是意外的外力作用的影响。充分考虑这些因素才能明确所要求的综合性 能。 便携式d v d 产品上常用的塑料材料有：p s ( 聚苯乙烯l 、a b s ( 丙烯腈 丁二烯苯乙烯共聚物) 、a b s p c 合金等。 ( 1 ) p s ( 聚苯乙烯1 物料性能：电绝缘性( 尤其高频绝缘性) 优良，无色透明，透光率仅次于有 机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应 力脆裂，不耐苯、汽油等有机溶剂，注塑成型流动性较好。适于