基于NXP PCA8538 COG模块的PCR电阻检测系统
一、应用背景
PCR是公司某产品的核心部件之一，由金属轴、导电泡沫橡胶层、电阻层、保护层构成，负责为OPC表面充电。当使用一到二个周期后，PCR容易发生老化，造成表面电阻增加。对于生产厂家来说，检测PCR的表面电阻非常重要。通过实际经验证明，正常使用的PCR电阻在一个限定的范围内，如果测量的PCR电阻结果超过或小于这个范围，可被认定为不合格产品。因此，设计一个PCR电阻检测系统，用于批量检测PCR部件的优劣是非常必要的，可以提高生产效率，节约一些资金。
二、功能描述
本PCR电阻检测系统实现的功能如下：
1、 50V ~ 500V高压可调产生电路：已经单独设计PCB板卡，预留接口。
2、 电流取样电路及调理：采用面包板搭建测试，后期集成到PCB控制板中。
3、 矩阵按键实现：包含【开始】【设置】【测量】【休眠】四个功能按键及其它预留按键：已经测试完毕，可以根据需要随时增加或减少按键功能，计划定制4*4格式的矩阵键盘。
4、 上位机通信及调试信息显示：保留，用于后期升级，根据实际需求整合串口/USB接口通信。
5、 NXP COG段式LCD液晶显示：可实现任意ASCII字符，数字及控制屏上特定字符的显示及闪烁，发布演示视频。
三、硬件设计说明 PCR电阻检测系统的硬件部分由电源电路、高压电路、取样电路、ADC采集、矩阵按键和NXP PCA8538 COG模块组成。整个硬件设计框架如下：
电源电路采用24V/5A的开关电源作为供电电源，电源电路框架如下：
为了有报警提示，在PCB设计时，会考虑增加一个5V蜂鸣器，用于合格不合格产品的提醒，同时为了以后方便仪器升级，会增加串口通信模块，方便实现上位机界面设计和数据库存储功能。在此电源电路中，高压电路由24V电路倍压产生，通过PWM调制调制输出所需高压。微控制器现在采用了STM32F3DISCOVERY来进行软件演示，考虑到实际成本，真正进入设计PCB环节时，会更换为低价格M0内核产品。由于整个系统需要众多电源，包括3.3V、5V和12V电源，这里采用了TIWEBENCH工具来进行了设计，这么好的平台，设计电源是非常方便的。根据器件负载的大小，产生3.3V/0.5A,5V/0.2A,12V/0.2A足够了，下面是WEBENCH产生的电源架构图：
在设计时，采用了最小成本优化选项，根据设计报告描述，电源BOM总成本在3.7美元，加上各种税率，可以控制在35元以内，符合低端仪器的成本预算。本设计中，重点介绍NXPPCA8538COG模块。其硬件电路和STM32F3DISCOVERY的连接电路图如下：
实物图连接图如下：
背面接线图：
三、软件设计
PCR电阻检测系统的软件部分由PWM调制、ADC采集、中断按键处理和COG模块显示四部分内容组成。软件流程图如下所示：
考虑到实际情况，在演示系统中，用按键来模拟出一组电阻值，来演示NXP PCA8538
COG模块的各种显示效果。软件演示系统中，包含5个按键，分别是用户按键，功能按键1-4号。可以按照预期的编程来实现各种不同效果。
详细内容，请参考《软件说明书》。
四、NXP PCA8538 COG 模块的使用
下面介绍一下NXP PCA8538 COG模块的使用： PCA8538是一款全功能覆晶玻璃(COG)液晶显示器(LCD)驱动器，设计用于复用速率高至1:9高对比度垂直排列(VA)LCD。它针对包含多达9个背板、102个光段和高达918像素的静态或复用LCD可生成驱动信号。PCA8538集成了内部充电泵，通过其内置电容可在 片内产生LCD驱动电压。PCA8538提供LCD电源电压的可编程温度补偿，确保整个温度范围内具有最佳且稳定的对比度。PCA8538可由微控制器通 过双线I2C总线或四线式双向SPI总线轻松控制。
这个COG模块采用1:9模式时，需要204个字节才能全部点亮屏的字符。NXP发布COG模块后，如何显示这204个字节对于的字符及数字和图形内容，也就是RAM地址对应图标说明，其模块使用说明书和数据手册中都没有这方面的资料，而要想得到一个完整的RAM地址对照表，必须采用验证的方式得到。在设置(1:9 multiplex drive mode)下,其COM0--COM8 会全部选中，向里面写入204个字节 0xFF，即可以将该COG屏内容全部显示出来，反之，向里面写入204个字节的0X00，则会关闭全部内容。
总结一下，COG模块内容显示区域划分如下图：
其中，前95个字节可以最多显示12个ASCII吗字符，095--101字节 共有7个字节，每个字节的8个BIT位分别控制时间和温度的某个笔段。这前101个字节仅当 COM0--COM7选中时有效。经实际验证， 095--101字节中，有些位是空的，不控制任何字符；102--203共有102个字节，这个部分仅当COM8选中时有效，102个字节中，仅每个字节的最低位即BIT0位控制某个笔段，经过实际验证，有些BIT0位也是空的，推测可能是方便后期屏幕功能扩展使用。
下面是具体的RAM地址对照表：
为了便于编码，将温度数码管从右到左定义为：T1--T4; 将时间数码管定义为：S1—S4;将
中间六个数码管定义为：D1—D6; 讲半米字型数码管定义为：M1，将灯标左边数码管定义为：H1。
该COG屏中，像图标【雪花】【AUTO】【钳子】【大灯】及字母【km】【mi】【CITY】【E/W/S】主要面向汽车电子显示及测量仪器面板领域。因此，针对此PCR电阻检测系统，仅用了字母k，用作电阻单位（千欧）；数码管D1-D6显示电阻值，H1显示当前测试的个数，M1显示T/F。温度和时间都没有去处理，因为该仪器工作在常温下，且设计RTC时钟电路会影响操作人员对电阻数值的读数。如图：
五、总结
NXPPCA8538 COG液晶屏显示效果较以往段式液晶有很大提高，对比度非常好，非常适合作为仪器仪表的显示面板使用。基于该模块的PCR电阻检测系统在深入设计过程中，会不断进行优化与改进，努力将COG显示效果发挥到极致。
下面是一些效果附图：
六、各种附件
1、
基于NXP PCA8538 COG模块的PCR电阻检测系统.pdf
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发表于 2013-9-7 15:01:01
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发表于 2013-9-7 20:58:43
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