开关电源测试系统的研究与开发

1、广东工业大学硕士学位论文开关电源测试系统的研究与开发姓名：赖应杰申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：骆德汉;程绍玉20090527摘要摘要开关电源应用于各种电子设备中，为设备提供个稳定可靠的工作保障。作为电源，它具有体积小、重量轻、成本低、效率高等优点。对开关电源进行测试是开关电源出厂前的必经程序。目前企业所使用的大多是需要人监控的测试设备，效率低，不适应大规模大批量的生产要求。对这些设备进行一定的技术改造，使其成为一套自动化的测试控制系统是十分必要的。不带自动控制系统的开关电源老化测试架与具备该系统的价格差别相当大，因此如果能够掌握这类测控系统的技术，并且能够完善功能、降低成

2、本的话将带来可观的经济效益。随着现代电子技术的发展，设计高可靠性、强抗干扰能力、使用方便的开关电源测试系统显得非常必要。本文设计开发的开关电源测试系统由两部分组成，分别为上位机监控中心和下位机电参数检测控制器。上位机监控中心通过总线与下位机通讯，实时显示开关电源的输出信息及下位机控制器当前的工作状态，并可设置开关电源测试的负载量参数，从而达到智能监控的目的。下位机电参数检测控制器与上位机一样采用单片机作为处理器，利用可编程增益放大器的特点实时采集被测开关电源的电压、电流，与预设的安全参数进行比对，对电源进行实时监控，并且要根据不同的设定值来控制继电器触点输出，从而控制电源的负载量。系统软件由上

3、位机监控中心软件和下位机检测控制器软件组成，用语言进行编写。上位机通过转换器与通信协议实现上位机连续可靠地与下位机之间的通信，并且由触摸屏及其配套程序为使用者提供了方便的人机界面。下位机用软件自动调节放大器的增益，实现对开关电源输出的精确测量。在测试系统的设计中，最关键的是一总线网络的实现。通信数据的准确可靠是整个系统运作的基础，采用专用接口转换芯片为网络的硬件与软件设计带来了方便。另外检测电源的电压、电流精度也是十分重要的，关系到测试系统的开发是否具有实用性。调试实验结果表明本文研制的开关电源测试系统硬件方案可行、软件运行可靠。检测控制器性能良好、精度高、抗干扰能力好、使用方便，达到了预期广

4、东工业人学硕士学位论文目的。关键词：开关电源：测试系统；，：，：，船，：，广东工业大学硕士学位论文一，：；一广东工业大学硕士学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明，并表示了谢意。本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归广东工业大学所有。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关

5、责任，特此声明。论文作者签字：指导教师签栖态莅，一。年乡月日第一章绪论课题背景及意义第一章绪论自从开关电源出现以来，它具有的体积小、重量轻、生产成本低、效率高的优点受到认可。因此，现在广泛用于各种电子设备的电源，例如充电器、电视机、计算机等。它的作用是用来产生一个或者多个稳定的电压源或者电流源，为设备提供一个稳定可靠的工作保障。随着工业的快速发展，对各种电子设备的需求量也就随之快速增长，然而如果与之相匹配的开关电源的生产达不到或者跟不上的话，必将对工业发展的带来一定的制约。本课题来自于“高效中小功率开关电源研发与产业化”，属于产学研结合项目。该项目由佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司以及广东工业

6、大学合作共同完成。本论文所研究的开关电源测试系统与产业化有些密切的关系。开关电源的负载老化测试是开关电源出厂的一道必要的流程。目前企业所使用的大多是需要人监控的老化设备，效率低，不适应大规模大批量的生产要求。对这些设备进行一定的技术改造，使其成为一套自动化的测试控制系统是十分必要的。不带自动控制系统的开关电源老化架与具备该系统的价格差别相当大，因此如果能够掌握这类测控系统的技术，并且能够完善功能、降低成本的话将带来可观的经济效益。研究现状及发展趋势开关电源的测试技术与开关电源自身发展密切相关。日本是开关电源产量最大和自动化生产技术水平最高的国家，采用表面安装元器件（佃）和厚膜技术将大多数电子电

7、路元件组成混合集成电路，生产加工实现了自动化，从而提高了开关电源的可靠度，降低了成本，产品真正做到了轻、小、薄。上世纪八十年代初我国开始开关电源的研究工作，与国外相比，在设计技术、生产规模、制造工艺、可靠性程度和产品更新速度等方面，仍然存在较大的差距。目前国内的开关电源老化测试设备主要是老化车。外观结构上基本与书架相广东工业大学硕士学何论文似，一般分为到层，每层可摆放约个开关电源，靠调节负载量以达到老化要求。可以划分为手动与自动的两类。参照厂商的出售价格，手动的老化车一台约人民币，相比之下，具有自动测试与控制功能的老化车一台约人民币。价格差别达到倍多之大，而且购买自动老化车又会发现对于一些客户

8、来说很多功能是没必要的，所以对开关电源老化测试系统进行研究与开发，是十分具有现实意义并且能够产生可观的经济效益的。从项目开发的来源上看，瑞德电子公司开关电源研发组对这项产品有迫切的需要，说明这类产品的智能化升级是产品发展的一个趋势。课题的主要研究工作本课题所研究的对象是开关电源老化测试系统，主要工作包括：研究老化测试系统的工作原理，制定测试系统的系统方案，根据系统方案进行硬件电路设计，画出硬件原理图、印刷电路板图纸，编制适合老化测试系统的控制程序，进行控制测试程序的调试，总结出设计开发经验并进行改进。最终的目标是开发出一套实用的开关电源老化测试系统，满足企业生产的电源产品的老化测试需求，从而带

9、动该行业的生产效率。论文内容安排第一章，绪论。主要介绍课题的背景与意义，同时也简单介绍了开关电源测试系统的发展状况；第二章，开关电源测试系统的总体方案设计，进行了选择论证；第三章，测试系统的硬件设计与调试，详细介绍了由一网络构成的开关电源测试系统的各个硬件单元模块的设计，进行简单的调试；第四章，测试系统的软件设计与调试，详细介绍了各个软件单元模块的设计，给出了各个模块的流程图，同时介绍了上下位机的程序编写与调试；第五章，工作总结与展望。第二章系统总体方案的设计第二章系统总体方案的设计功能需求分析本设计从使用简单、调整方便、功能完备出发，通过单片机控制，具有液晶显示，蜂鸣器报警，按键输入，能实现

10、掉电保护，故障状态显示。开关电源老化架内用网络连接。具体功能如下：单片机通过路输出控制开关电源的负载切换；开关电源老化架上的各个单片机之间用接口联网通讯，可通过上位机对参数进行统一的设置管理；对被老化的开关电源进行电参数监测，防止过流过压故障：工作状态下有灯实时反映工作及故障状态；上位机可监测网内的各个节点的工作及故障状态，一旦发现故障立即通过蜂鸣器报警，并在液晶显示故障位置及故障类型；下位机可单独设定参数，并拥有掉电保护功能。系统工作原理开关电源的技术指标主要有交流输入电压、直流输入电压、输出直流电压、输出直流电流（满载时）、电网调整率、负载调整率、输出稳定度、效率（满载时）、输出电压微调范

11、围以及输出纹波。表是一款中小功率开关电源的相关参数。广东工业大学硕士学位论文表开关电源的技术标准交流输入电压直流输入电压输出直流电压，输出直流电流（满载时）（），（），（），（）电网调整率±负载调整率输出稳定度效率（满载时）输出电压微调范围±输出纹波开关电源测试中还有重要的一项就是带负载老化测试，开关电源产品在出厂前必须经过这道程序才能够证明合格出厂。根据开关电源设计参数要求的情况，设置不同的负载使得被测的开关电源处于满载状态，在满载工作状态下持续一段规定的时间，期间检测被测电源的输出情况，这个过程称为开关电源的老化测试。如果在老化期间测出与技术指标不符合，例如超出了表中的

12、参数，就需要重新检查产品的问题。本系统的设计方案根据上述要求，采用单片机控制负载大小的形式来实施对开关电源样品的老化，监测被测样品的电流电压情况，及时反馈故障、实施保护以及报警，并且通过联网对大规模老化实验进行管理。硬件方案系统组网方案连接。传输距离短，一般用于米以内的通信。属于单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题；连接。采用差分信号负逻辑，表示“”，一一表示“”。有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接个结点。在通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机

13、。比较之后，采用的组网方案，可实现一带多的结构，而且可摆脱传输第二章系统总体方案的设计距离短的局限。电压监测方案电压互感器。它与变压器相近的原理工作。通过副边线圈上所产生的电流精确反映原边线圈上的电压。具有出色的精度、良好的线性度、低温漂、最佳的反应时间和宽频带，抗干扰能力强，有电流过载能力。主要用于测量直流、交流和脉冲电压，适合用在开关电源上；电压测量电路。该电路包括由第一和第二电容器组成的电容分压器，还有用于放大第二电容器两端电压的第一和第二放大线路。该放大线路分别连接到由逻辑线路控制的第一和第二可控开关上，该电路进一步包括用于产生由放大线路提供的信号之间代数差的绝对值的电路，还有比较器电

14、路，该电路提供一个输出信号控制逻辑电路，以便当所说的绝对值超过一定阀值时是逻辑电路改变状态；应用可编程增益放大器。此方案可以简化方案的设计。由于电压测量电路与电流测量电路具有相似性，可公用一个可编程增益放大器。比较之后，采用可编程增益放大器方案。因为方案的设计中可与电流监测共用元器件。电流监测方案开环器件的电流互感器。它与上述提到的电压互感器相似。应用霍尔效应的开环电流传感器。耗电省，具有开式结构、安装方便，原边与副边之间高度绝缘，穿孔方式、无插入损耗。用于测量直流、交流及脉冲电流，用在通信电源、不间断电源、斩波器、电化学等之中；闭环器件的电流互感器。应用霍尔效应的闭环（补偿）电流传感器，具有

15、出色的精度和良好的线性度，低温漂，最佳的反应时间，宽频带，无插入损耗，抗干扰能力强，有电流过载能力。应用于测量直流、交流、脉冲和混合型电流，用在不间断电源、开关电源等；应用可编程增益放大器。由于电流测量电路与电压测量电路具有相似性，可公用一个可编程增益放大器。广东工业大学硕士学位论文比较之后，选用方案，因为可以与电压监测共用元器件。控制芯片方案传统系列位单片机。系列单片机成本低，设计应用上容易上手，适用于一般控制器的主控芯片。这类单片机有单片机、凌阳单片机、单片机等：系列单片机。这类位数据处理，流水线式运算操作，速度快，适合做大量复杂的数字以及逻辑运算。主要应用于通讯、数据处理、消费性电子产品

16、等中高端领域。成本相对较高。比较之后，选用方案，因为根据对系统的功能分析发现，采用系列单片机完全满足系统性能要求，而且现实习所在的瑞德电子公司与深圳宏晶科技有良好的合作关系，因此选用单片机作为该系统的主控芯片，在保密性、抗干扰、性价比方面具有一定的优势。显示选型触摸屏显示模块。它与方案比较，最大的好处在于方便用户操作，也为日后的扩展做好了准备。这款带触摸的液晶显示模块自带中文字库；不带触摸的液晶显示模块。它是单纯的图形点阵显示，没有触摸屏输入；数码管显示。它与液晶显示相比，显示的信息简单，价格便宜；灯。灯显示简单的开关量信息，亮度高。比较之后，上位机选用方案与方案，下位机选用方案与方案。上位机

17、需要显示的信息量大，并且选用带触摸屏有利于用户输入与未来扩展，重要的状态报警信息用同时显示。下位机显示的主要是检测的电流电压值以及状态信息，选用数码管与的组合较为合适。软件方案实现具体内容下位机的数码管轮流显示检测的电流以及电压的数值。个灯分别代表第二章系统总体方案的设计“电流”、“电压”、“过流”、。过压、“掉线”。个按键分别为。增加”、“减少”、“设置”、“确认”、“取消”。上位机启动后先通过通信读取下位机的状态信息，定时刷新显示所有下位机的信息。矩阵式按键功能如表所示：表矩阵式键盘的按键功能一一组合键（斜杠后的）小数点在输入设置时也可以通过触摸屏来实现快速光标定位。个灯分别表示“系统正常

18、”、“有过流故障”、“有过压故障”、“有通信故障”、“设置状态”、“显示信息状态”。每次设置好的电流、电压门槛，负载设置参数都将通过单片机的存储。上位机与下位机之间的全双工通信要做到可靠。预留有上位机扩展无线通信的功能。如果有任何一个下位机出现故障，上位机的蜂鸣器讲进行报警，并于屏幕上显示故障下位机的位置、故障类型。本章小结本章首先分析了开关电源测试系统总体需求，描述了系统的工作原理。紧接着进行了硬件方案的选择论证，在此基础上讨论了通过软件所能实现的具体功能，为系统开发工作指明了方向。广东工业大学硕士学位论文第三章测试系统的硬件设计与调试在总体方案设计中，电源测试系统的两个部分为：上位机监控中

19、心和下位机电参数检测控制器。其中监控中心是控制系统的核心，由单片机控制芯片、人机接口设备和外围设备及软件设备组成。它所执行的是整个系统的统筹工作，包括设定测试负载量的大小、显示报告各个被测开关电源的运行状态、根据故障状态判断处理手段等。由于它要通过网络进行频繁的数据交换，并且驱动触摸屏，对控制芯片的性能要求会比较高。上位机硬件设计在的选择上，除了稳定可靠、通用化以外，同时也要考虑到系统的成本。现在市面上的单片机种类很多，其价格也有相当大的区别，在保证系统的可靠性和功能完整性的前提下采用了性价比高的单片机，在外围的元器件选择上也充分考虑了这一点，选择的都是性价比较高的产品。对单片机进行系统扩展时

20、必须考虑单片机总线的驱动能力。上位机部分的硬件结构如图所示。图上位机结构示意图第三章测试系统的硬件设计与调试上位机主要承担系统与人的交互以及整个系统的协调控制的任务，因此硬件上也主要由这两大部分构成。其中图中的触摸屏、键盘、灯与蜂鸣器属于人机界面部分，而通信接口是与下位机联系的必要的组成部分。为了描述方便，本文将根据构成系统的各个功能模块对整个测试系统设计过程进行剖析。首先我们先来分析上位机选择单片机的必要性。上位机简介单片机是宏晶科技推出的一款抗干扰能力强、保密性好、高速高可靠以及低功耗的单片机。它的主要特点如下拍：完全兼容普通指令集，有硬件乘法、除法指令；速度快，实现个时钟机器周期，速度比

21、普通快倍；个通用口，比普通多个；字节的程序存储器，字节的，；具有硬件看门狗；内部集成专用复位电路；内置一个对内部进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位；有个独立波特率发生器，而不必占用定时器；掉电模式可由内部掉电唤醒专用定时器唤醒。根据以上的特点描述，我们可以看出，它的性能完全满足作为系统上位机的需要。根据第二章所讲的功能分析以及上位机的原理框图图，的分配如表。广东工业大学硕士学何论文表上位机的分配情况引脚名称连接外部的功能作为数据总线使用。连接的包括：触摸屏模块的位数据线，片锁存器的输入端，片缓冲驱动器的输出端的引脚的引脚蜂呜器的驱动信号，引出接口，未来扩展功能用（例如无线通信）锁存

22、器的锁存使能信号锁存器的锁存使能信号缓冲驱动器的使能信号触摸屏模块的片选信号触摸屏模块的指令数据选择信号的引脚的引脚的引脚触摸屏模块的忙碌信号触摸屏模块的中断信号触摸屏模块的复位信号触摸屏模块的写信号触摸屏模块的读信号的弓脚通信模块工作原理与应用通信作为系统的其中一个设计重点，它的性能好坏决定了这个电源老化测试系统的成败，因此在这里会做较为详细的介绍说明。串行通信是单片机与外界进行数据交换的一种常用的方式，它能够有效地解决单个单片机性能不够的局限性。因为随着科技的发展，对产品的功能需求日趋多元化，这就使得控制系统的复杂程度也越来越来高，在很多场合下，需要多个单片机相互协作，共同完成整个系统的管

23、理工作。在这类系统当中，可以使用接口连接多个单片机或者与单片机，但是由于接口标准的推出时间比较早，其传输速度慢、传送距离短的缺点在很多时候无法满足工业应用中多机系统的通信要求，所以实际应用中往往使用接口标准。在第二章的老化系统组网方案中，我们把与作为候选参考进行第三章测试系统的硬件设计与调试了筛选，接下来可以对照这两种协议以及接口进行详细的讨论，分析出选择作为联网方式的原因。接口的缺点使用标准时，通信两端使用的驱动器和接受器分别负责电平到电平和电平到电平的转换。由于这两类芯片均使用单端电路，因此两者之间的接地电位的电位差可能相差会比较大，这在通信距离较远时将尤为明显，同时信号电平也容易受到干扰

24、。规定最大负载电容为，这个电容也限制了传送距离以及传送速率，而且电路本身也不具有抗共模干扰的特性，的通信距离和通信速率均受到了限制。综上所述，接口的缺点主要表现在以下几个方面：数据通信速率低。规定的最高传输速率虽然可以满足一般的异步通信需要，但是并不能满足同步传输的要求；通信距离短。使用接口的通信线路在米左右可以达到正常的通信要求，但无法满足更长的通信距离，即使使用极好的线路器件和良好的信号条件，也无法使电缆长度超过米；抗干扰能力差。通信两端的电平转换电路均为单端电路，无法抑制共模干扰，各信号间也容易受到串扰干扰。在这种情形下，年制定的一除了保留与一兼容的特点外，还在提高传输速率，增加传输距离

25、及改进电气特性等方面作了很大努力，并增加了个控制信号盯。与同时推出的还有和，它们是的标准子集。另外，还有。它是的变形。、一是全双工的，而是半双工的。因为半双工的，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输。用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。在这里有必要注意的是，既然是的变形，“全双工网络”实际上指的就是网络，它需要根线进行多机通信。在很多表述上，都归类为，作为的增强形式。广东工大学硕士学位论文总线概况使用一对双绞线，将其中一根线定义为，另一根线定义为。在通常情况下，发送驱动器、间的正电平在，是一个逻辑状态，负电平在一一，是另一个逻辑状态。另外有一个信号地，在中还有一“使能”端，用

26、于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“”与“”的第三态。最大传输距离约为米，最大传输速率为。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在速率以下，才可以使用规定中最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能够获得最高的传输速率。一般米长的双绞线的最大传输速率仅为。具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备嘲。相比起一，一具有以下优点：逻辑“”由表示；逻辑“”由一表示。接口信号电平比降低了，就不易损坏接口电路芯片，并且该电平与电平兼容，可方便与电路连接；的数据最高传输速率为，一接口是采用平衡驱动器和差分

27、接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好；接口的可以实现远距离输送，另）接口在总线上只允许连接个收发器，即单站能力。而一接口在总线上是允许连接个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的接口方便地建立设备网络。因为接口具有良好的抗噪声干扰性、长的传输距离和多站能力等优点就使其成为首选的串行接口。另外，因为接口组成的半双工网络，一般只需两根连线，所以接口均采用屏蔽双绞线来传输，接口连接器采用一的芯插头座，与智能终端接口采用孑，与键盘连接的键盘接口一采用一针儿¨。作为对比，如表所示为、一、的性能比较制。第三章测试系统的硬件设计与调试表、一的性能比较一、一、一接口一操作方式单

28、端差动方式差动方式最大距离（）（）（）最大速率最大驱动器数目最大接收器数目接收灵敏度±±±驱动器输出阻抗接收器负载阻抗负载阻抗对公用点电压范围±一一总线驱动接口可以连接成半双工和全双工两种通信方式，这两种方式都有对应的驱动芯片。半双工通信芯片有、等。全双工通信芯片有、等。通过通信芯片的性能比较发现，支持网络节点为的全双工通信芯片比较符合开关电源老化测试系统的应用需求。以下就对这款驱动芯片做一些简单的说明。在表中，网络节点数是，然而如果使用作为站的收发器，由于它的输入阻抗是标准接收器的倍，所以网络上可以挂个站。是专门为一通信应用所设计的低功耗收发器。它能够

29、很大程度上消除总线上的反射信号以及电磁干扰。通信速率最大能够达至。它由伏电源供电，在工作状态下从电源拉动的电流，而在它独特的“低电流关机模式”中仅仅消耗的电流。对比其他芯片，它的主要特点如下：使用单电源工作；工作电流仅仅需要；限斜率有助于消除电磁干扰与削弱反射；低电流关机模式下电流只需要；共模输入电压范围为一；能够允许的总线上的收发器总数可以达至个；具有过载保护功能。基于上述特点，主要应用的场合有：低功耗的一一网络；对电磁干扰非常敏感的场合；工控局域网络；大型的个节点的局域网。的引脚功能描述见表。表的引脚功能描述引脚号名称功能接收器输出。在为的前提下，如果比高或者与没有接上，则输出高电平；如果

30、比低，则输出低电平。接收器输出时能。引脚为，允许接收器输出：引脚为，禁止接收器输出。假如为同时为，则芯片进入低电流关机模式。驱动器输出时能。引脚为，允许驱动器工作；引脚为，禁止驱动器工作。假如为同时为，则芯片进入低电流关机模式。如果允许驱动器工作，该设备的功能相当于线驱动器。驱动器输入。在为的前提下，为，则输出低电平且输出高电平：为，则输出高电平且输出低电平。，接地端驱动器同相输出端驱动器反相输出端接收器同相输入端接收器反相输入端电源端。电压范围可以是。，空脚，不需要连线。发送功能和接收功能的设置（真值表）如表、表所示。表发送功能表输入输出高阻高阻高阻高阻第章测试系统的硬件设计与调试表）（接收

31、功能表输入输出一输入开路高阻如图所示，当由芯片作为网络上的收发驱动器的时候，只是需要根连线即可，这使得组网变得尤为方便。但在这当中值得注意的是，图中只有分居左右两侧的两块的差分信号线之间（也就是驱动器的同相输入端与反相输入端之间，还有接收器的同相输入端与反相输入端之间）是需要串接上一个的电阻。这两片芯片其中一片（图中左边的）是作为整个网络的终端，另外一片则是在位置上处于总线的另一端。图芯片构成的全双工一通信网络一一网络的接口与连线使用三种标准接口连接器，一种为引脚的型口，一种为引脚的型口旧，还有一种为引脚的型口，这三种连接器对应的管脚说明分别如表、表、表所示。广东工业大学硕士学讧论文表引脚连接

32、器信号说明一引脚号符号缩写说明屏蔽地信号速率指示器空脚发送数据发送时钟接收数据请求发送接收时钟允许发送本地回送数据模式数据终端准备好接收设备准备好远端回送来话呼叫信号速率选择频率选择终端同步测试模式信号地接收公共端空脚发送数据一一发送时钟一一接收准备好一请求发送一一接收同步一允许发送一终端正在服务一数据模式一一数据终端准备好一一接收设备准备好一备用选择信号质量新信号一终端同步一备用指示器发送公共端表脚连接器信号说明引脚号符号缩写说明屏蔽地请求发送请求发送一发送数据发送数据一允许发送允许发送一接收数据一接收数据一表脚连接器信号说明引脚号符号缩写说明发送数据发送数据一接收数据，空脚接收数据一由上面

33、的对比可以看出，脚的连的场合，而且占用的资源相当多；接脚器最复杂，一般应用在要求比较苛刻连接器的结构相对比较简单，它实际上就是我们最常见的电脑网线接口，与接口转换芯片连接比较方便。它与芯片的硬件连线如图所示。图通信接口部分电路一图中芯片的、引脚分别与单片机的（）、广东工业大学硕士学化论文、（）相连，并且都加上了的上拉电阻。伏电源与地之间的电容用于增强电源的稳定性。图中的两个的电阻是接在总线末端的匹配电阻，吸收总线上的反射信号，保证信号传输无毛刺。匹配电阻的取值应该与总线的特性阻抗相当钔。当总线上没有信号传输时，总线处于悬浮状态，容易受到干扰信号的影响。在总线上差分信号正端与伏电源间接一个的电阻

34、，正端与负端之间接一个的电阻，负端与地之间接一个的电阻，形成一个电阻网络。当总线上没有信号传输时，即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号，从而增加了总线抗干扰能力。网络的连线在前面提到的使用双绞线是在半双工通信的场合，根据上面介绍的接口类型的不同，连线也是与之一一对应的。引脚的型口使用的是比较粗的总线专用的电缆，引脚的型口使用的是针的串口连线，而引脚的型口所使用的是联网常用的网线。触摸屏驱动在现代工控设备日渐智能化、人性化的今天，触摸屏作为工控系统的人机界面逐渐成为了一种趋势。尤其是在系统显示的信息量多的情况下，为了达到对这些信息进行操作、修改、设定，应用传统的单片机输入设备，例如键盘、

35、按键等，操作会显得相当的繁琐，大大增加了工作人员的工作量，降低了生产或者工作效率。触摸屏的基本原理典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成，如图所示：两层透明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层、电极。阻性导体层选用阻性材料，如铟锡氧化物（）涂在衬底上构成，上层衬底用塑料，下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体材料，如聚脂薄膜。电极选用导电性能极好的材料（如银粉墨）构成，其导电性能大约为的倍¨引。乏三薹翌薹耋釜譬耋兰：鎏墨透明导体图触摸屏结构触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络，如图所示。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的

36、另一层可以测得接触点处的电压，从而知道接触点处的坐标。比如，在顶层的电极（一）上加上电压，则在顶层导体层上形成电压梯度，当有外力使得上下两层在某一点接触，在底层就可以测得接触点处的电压，再根据该电压与电极（）之间的距离关系，知道该处的坐标。然后，将电压切换到底层电极（）上，井在顶层测量接触点处的电压，从而知道坐标。一、图工作时的导电层广东工业大学硕士学位论文触摸屏的控制实现在现在很多工控系统的应用中，将触摸屏作为一个输入设备，对触摸屏的控制也有专门的芯片。很显然，触摸屏的控制芯片要完成两件事情：其一，是完成电极电压的切换；其二，是采集接触点处的电压值（即）。本文以瑞佑（）公司生产的芯片为例，介

37、绍触摸屏控制的实现。内建一组位和控制电路，以连接四线电阻式的触控屏幕。对使用者而言，应用触控屏幕的功能只需连接、一、和一等四条信号线到即可。系统就能不断监测，直到触控的事件（）发生为止。当触控事件发生时，在屏幕电阻上所产生的分压将决定触控的所在位置。在的坐标值被传回系统（）并个别储存在特定的缓存器后，触控屏幕控制器（）将发出一中断告知微处理机（）。在触控屏幕功能的应用上，提供两种操作模式，分别是“自动模式”和“手动模式”。在“自动模式”中，当触控事件发生时，能自动读回对应的坐标值。“所谓“手动模式”是指从“侦测触控事件”到最后的“读出坐标值”的整个过程，都是由程序设计师以手动操作方式来完成。使

38、用此一模式的优点在于，它给予程序设计师更弹性的应用空间。换句话说，在手动模式下，所有触控屏幕功能相关的缓存器都必须由程序设计师来设定，以软件（程序）控制的方法来实现触控屏幕应有之功能。关于如何通过软件编程来实现触摸屏输入功能，将会在第四章的相应部分作详细的描述。触摸屏模块的应用触摸屏是与显示屏相配合使用的，所以为了使用上的方便，一些厂商通常将触摸屏薄膜、液晶显示屏以及外围所需的元器件组合在一起，引出必要的接线，做成触摸屏模块。在选用触摸屏模块的时候，需要注意和考虑好以下一些问题：一般工控系统作为人机界面的触摸屏显示尺寸不能太小。因为操作人员一般是使用手指对触摸屏进行操作的，假如触摸屏尺寸偏小的话操作人员用手指操作就会经常带来定位失误，从而削减了触摸屏的便利性，倘若折中的办法就是使用触摸屏专用的笔，但是这样就会降低效率：第三章测试系统的硬件设计与调试有没有必要选择彩色屏幕。一般工控系统显示的信息里面以文字以及一些