电路设计
发布时间:2013/11/14 20:28:07 访问次数:511
灯丝驱动部分采用L9110S电机驱动作为芯片H桥变换，BC417143B-GIQN-E4将直流换成交流方波，H桥输出的交流方波通过两个小容量的电解电容进行耦合，在灯丝两端获得平均电压约为2.6V的交流斜方波，作为灯丝AC驱动电压。
全桥电路中的输入脚所需的驱动信号由ATmega8的两个1/0引脚提供，两个引脚输出互补的方波信号，在方波信号的切换过程中增加了一定时长的死区时间，院止出现H桥臂短路，对电路产生干扰。由于是动态显示的VFD屏，灯丝的驱动频率以较高为好，过低的扫描频率会导致屏幕出现闪烁现象，影响显示效果。由于ATmega8的片内定时器是共用的，所以综合考虑后，本制作设定的灯丝驱动频率为5W~z。在实际软件编写过程中，由于受到单片机硬件资源的限制，实际输出的交流灯丝驱动电压的频率有轻微的动态变化，但通过测试的情况来看，对屏幕的实际显示效果无影响。
负高压部分采用的是电感式Buck-Boost变换电路，利用ATmega8中的定时器的快速FWM模式产生80kHz的占空比可调方波，采用8550为驱动三极管、1mH电感为能量传递介质的负电压变换电路，通过调节驱动方波的占空比来调整输出电压值的高低。原考虑在负高压输出中使用采样电阻分压采样输出给ATmega8的内部AD转换器进行电压采样，通过软件动态调节驱动信号的占空比以实现稳压。但是通过试验发现，此屏对高压的波动有一定的宽容程度，通过试验确定一个最优的固定占空比的PWM信号驱动升压电路，外围虽然没有稳压电路，但显示依旧稳定。实际软件中，通过调整参数进行试验，最后输出电压为-20—-21V的负高压，屏幕亮度适中，Buck-Boost屯路工作稳定。
“截止偏压”部分通过在栅极和阳极电压供电电路中增加一个3．OV的稳压二极管串联限流电阻后，中间搭接到灯丝中心电位来实现，灯丝中心电位则使用两个3kQ的电阻串联，取中间位置的简单电路来实现，稳压管上可选择并联一个电解电容来增加电压的稳定性。
显示驱动部分的电路则比较简单，STF16360负责所有笔段与栅极的驱动，单片机通过简单的串行数据通路与TF16360连接，将所需要显示的数据逐位输送给STF16360，送完后发送锁存信号，完成串并转换并进行显示。由于此VFD屏的笔段数量为1 6，栅极数量为8，则所有数据使用3个字节即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一个字节为栅极驱动信号，后两个字节为笔段驱动信号，软件层上相当容易处理。
按键部分采用的是简单三按键结构，完成调节日期、时间、闹铃等各项设置功能，按键连接到了ISP中的3个引脚上，复用此资源，方便利用板上的ISP插针引出按键到外部。
最后，考虑到此制作使用的是通用显示屏幕，制成品不一定局限在电子钟应用，还可以开发出各种其他类型的应用，所以在设计上尽量将其设计成通用模块。一些在增加传统电子钟DIY功能中常见的如CDS、红外接收模块、温度传感器等相关零件没有出现在本电路中，但是电路中使用2.Omm间距的排针引出了单片机未使用的所有I/O引脚，以方便后期连接外接。
全桥电路中的输入脚所需的驱动信号由ATmega8的两个1/0引脚提供，两个引脚输出互补的方波信号，在方波信号的切换过程中增加了一定时长的死区时间，院止出现H桥臂短路，对电路产生干扰。由于是动态显示的VFD屏，灯丝的驱动频率以较高为好，过低的扫描频率会导致屏幕出现闪烁现象，影响显示效果。由于ATmega8的片内定时器是共用的，所以综合考虑后，本制作设定的灯丝驱动频率为5W~z。在实际软件编写过程中，由于受到单片机硬件资源的限制，实际输出的交流灯丝驱动电压的频率有轻微的动态变化，但通过测试的情况来看，对屏幕的实际显示效果无影响。
负高压部分采用的是电感式Buck-Boost变换电路，利用ATmega8中的定时器的快速FWM模式产生80kHz的占空比可调方波，采用8550为驱动三极管、1mH电感为能量传递介质的负电压变换电路，通过调节驱动方波的占空比来调整输出电压值的高低。原考虑在负高压输出中使用采样电阻分压采样输出给ATmega8的内部AD转换器进行电压采样，通过软件动态调节驱动信号的占空比以实现稳压。但是通过试验发现，此屏对高压的波动有一定的宽容程度，通过试验确定一个最优的固定占空比的PWM信号驱动升压电路，外围虽然没有稳压电路，但显示依旧稳定。实际软件中，通过调整参数进行试验，最后输出电压为-20—-21V的负高压，屏幕亮度适中，Buck-Boost屯路工作稳定。
“截止偏压”部分通过在栅极和阳极电压供电电路中增加一个3．OV的稳压二极管串联限流电阻后，中间搭接到灯丝中心电位来实现，灯丝中心电位则使用两个3kQ的电阻串联，取中间位置的简单电路来实现，稳压管上可选择并联一个电解电容来增加电压的稳定性。
显示驱动部分的电路则比较简单，STF16360负责所有笔段与栅极的驱动，单片机通过简单的串行数据通路与TF16360连接，将所需要显示的数据逐位输送给STF16360，送完后发送锁存信号，完成串并转换并进行显示。由于此VFD屏的笔段数量为1 6，栅极数量为8，则所有数据使用3个字节即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一个字节为栅极驱动信号，后两个字节为笔段驱动信号，软件层上相当容易处理。
按键部分采用的是简单三按键结构，完成调节日期、时间、闹铃等各项设置功能，按键连接到了ISP中的3个引脚上，复用此资源，方便利用板上的ISP插针引出按键到外部。
最后，考虑到此制作使用的是通用显示屏幕，制成品不一定局限在电子钟应用，还可以开发出各种其他类型的应用，所以在设计上尽量将其设计成通用模块。一些在增加传统电子钟DIY功能中常见的如CDS、红外接收模块、温度传感器等相关零件没有出现在本电路中，但是电路中使用2.Omm间距的排针引出了单片机未使用的所有I/O引脚，以方便后期连接外接。
灯丝驱动部分采用L9110S电机驱动作为芯片H桥变换，BC417143B-GIQN-E4将直流换成交流方波，H桥输出的交流方波通过两个小容量的电解电容进行耦合，在灯丝两端获得平均电压约为2.6V的交流斜方波，作为灯丝AC驱动电压。
全桥电路中的输入脚所需的驱动信号由ATmega8的两个1/0引脚提供，两个引脚输出互补的方波信号，在方波信号的切换过程中增加了一定时长的死区时间，院止出现H桥臂短路，对电路产生干扰。由于是动态显示的VFD屏，灯丝的驱动频率以较高为好，过低的扫描频率会导致屏幕出现闪烁现象，影响显示效果。由于ATmega8的片内定时器是共用的，所以综合考虑后，本制作设定的灯丝驱动频率为5W~z。在实际软件编写过程中，由于受到单片机硬件资源的限制，实际输出的交流灯丝驱动电压的频率有轻微的动态变化，但通过测试的情况来看，对屏幕的实际显示效果无影响。
负高压部分采用的是电感式Buck-Boost变换电路，利用ATmega8中的定时器的快速FWM模式产生80kHz的占空比可调方波，采用8550为驱动三极管、1mH电感为能量传递介质的负电压变换电路，通过调节驱动方波的占空比来调整输出电压值的高低。原考虑在负高压输出中使用采样电阻分压采样输出给ATmega8的内部AD转换器进行电压采样，通过软件动态调节驱动信号的占空比以实现稳压。但是通过试验发现，此屏对高压的波动有一定的宽容程度，通过试验确定一个最优的固定占空比的PWM信号驱动升压电路，外围虽然没有稳压电路，但显示依旧稳定。实际软件中，通过调整参数进行试验，最后输出电压为-20—-21V的负高压，屏幕亮度适中，Buck-Boost屯路工作稳定。
“截止偏压”部分通过在栅极和阳极电压供电电路中增加一个3．OV的稳压二极管串联限流电阻后，中间搭接到灯丝中心电位来实现，灯丝中心电位则使用两个3kQ的电阻串联，取中间位置的简单电路来实现，稳压管上可选择并联一个电解电容来增加电压的稳定性。
显示驱动部分的电路则比较简单，STF16360负责所有笔段与栅极的驱动，单片机通过简单的串行数据通路与TF16360连接，将所需要显示的数据逐位输送给STF16360，送完后发送锁存信号，完成串并转换并进行显示。由于此VFD屏的笔段数量为1 6，栅极数量为8，则所有数据使用3个字节即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一个字节为栅极驱动信号，后两个字节为笔段驱动信号，软件层上相当容易处理。
按键部分采用的是简单三按键结构，完成调节日期、时间、闹铃等各项设置功能，按键连接到了ISP中的3个引脚上，复用此资源，方便利用板上的ISP插针引出按键到外部。
最后，考虑到此制作使用的是通用显示屏幕，制成品不一定局限在电子钟应用，还可以开发出各种其他类型的应用，所以在设计上尽量将其设计成通用模块。一些在增加传统电子钟DIY功能中常见的如CDS、红外接收模块、温度传感器等相关零件没有出现在本电路中，但是电路中使用2.Omm间距的排针引出了单片机未使用的所有I/O引脚，以方便后期连接外接。
全桥电路中的输入脚所需的驱动信号由ATmega8的两个1/0引脚提供，两个引脚输出互补的方波信号，在方波信号的切换过程中增加了一定时长的死区时间，院止出现H桥臂短路，对电路产生干扰。由于是动态显示的VFD屏，灯丝的驱动频率以较高为好，过低的扫描频率会导致屏幕出现闪烁现象，影响显示效果。由于ATmega8的片内定时器是共用的，所以综合考虑后，本制作设定的灯丝驱动频率为5W~z。在实际软件编写过程中，由于受到单片机硬件资源的限制，实际输出的交流灯丝驱动电压的频率有轻微的动态变化，但通过测试的情况来看，对屏幕的实际显示效果无影响。
负高压部分采用的是电感式Buck-Boost变换电路，利用ATmega8中的定时器的快速FWM模式产生80kHz的占空比可调方波，采用8550为驱动三极管、1mH电感为能量传递介质的负电压变换电路，通过调节驱动方波的占空比来调整输出电压值的高低。原考虑在负高压输出中使用采样电阻分压采样输出给ATmega8的内部AD转换器进行电压采样，通过软件动态调节驱动信号的占空比以实现稳压。但是通过试验发现，此屏对高压的波动有一定的宽容程度，通过试验确定一个最优的固定占空比的PWM信号驱动升压电路，外围虽然没有稳压电路，但显示依旧稳定。实际软件中，通过调整参数进行试验，最后输出电压为-20—-21V的负高压，屏幕亮度适中，Buck-Boost屯路工作稳定。
“截止偏压”部分通过在栅极和阳极电压供电电路中增加一个3．OV的稳压二极管串联限流电阻后，中间搭接到灯丝中心电位来实现，灯丝中心电位则使用两个3kQ的电阻串联，取中间位置的简单电路来实现，稳压管上可选择并联一个电解电容来增加电压的稳定性。
显示驱动部分的电路则比较简单，STF16360负责所有笔段与栅极的驱动，单片机通过简单的串行数据通路与TF16360连接，将所需要显示的数据逐位输送给STF16360，送完后发送锁存信号，完成串并转换并进行显示。由于此VFD屏的笔段数量为1 6，栅极数量为8，则所有数据使用3个字节即可完整描述，且16和8又正好都是8的，送出的前一个字节为栅极驱动信号，后两个字节为笔段驱动信号，软件层上相当容易处理。
按键部分采用的是简单三按键结构，完成调节日期、时间、闹铃等各项设置功能，按键连接到了ISP中的3个引脚上，复用此资源，方便利用板上的ISP插针引出按键到外部。
最后，考虑到此制作使用的是通用显示屏幕，制成品不一定局限在电子钟应用，还可以开发出各种其他类型的应用，所以在设计上尽量将其设计成通用模块。一些在增加传统电子钟DIY功能中常见的如CDS、红外接收模块、温度传感器等相关零件没有出现在本电路中，但是电路中使用2.Omm间距的排针引出了单片机未使用的所有I/O引脚，以方便后期连接外接。
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