PAGE9PAGE9微電流檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計案例1.1系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計思路通過市場上的主流產(chǎn)品和目前科技成果的了解，及對已有設(shè)計方案的學(xué)習(xí)，得出的本系統(tǒng)設(shè)計硬件框圖如所示，硬件電路主要由放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機和顯示電路組成。本次系統(tǒng)設(shè)計的整體框圖如圖2-1所示圖2-1整體框圖1.2單片機的選型方案一：選用STM32。根據(jù)文獻[4]STM32系列的單片機是ARM公司在2007年推出的，STM32是32位單片機，一次能夠處理的數(shù)據(jù)寬度為32位相較于51系列單片機的一次只能處理8位而言，處理效率和處理速度都是大幅提高，并且STM32的接口和片上外設(shè)可以提供豐富的功能多達14或17個的定時器，STM32內(nèi)部的RAM和ROM都比C51系列單片機都大得多，例如STM32F103有64K的RAM,和512K的ROM，STM32F407有256K的RAM,和1M的ROM主頻更是達到了72M和168M。并且STM32單片機程序都屬于模塊化，接口相對簡單，對比于傳統(tǒng)的C51單片機也就顯得高級多了，不同的型號在管腳，RAM和ROM等多個配置上進行區(qū)分，使得價格都處于一個合理的區(qū)間，雖然同樣是單片機，用途也相差不大，但完全不是一個檔次，這導(dǎo)致了51單片機的用戶轉(zhuǎn)向使用STM32單片機。方案二：選用MSP430單片機。根據(jù)文獻[4]MSP430單片機是1996年TI公司的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)寬度為16位，是一種具有超低功耗和精簡指令的一款經(jīng)典產(chǎn)品，具有豐富的尋址方式、多達27條的內(nèi)核指令，大量的寄存器和數(shù)據(jù)存儲器都可以參加運算，大大的提高了運算效率。所以在復(fù)雜算法的情況下也能游刃有余，單片機MSP430里面裝配一個晶振電路，這個晶振電路的所使用的頻率為25MHz，且這個晶振電路的指令周期更是大大減少為40ns，所以在復(fù)雜的算法的情況下也能游刃有余，超低功耗是因為芯片內(nèi)部所用到的啟動電壓最低1.8V，和啟動的電壓最高3.6V之間就可以將其啟動，當(dāng)處于1MHz的時鐘條件下運行時，此刻的電流只有在200uA和400uA這個范圍內(nèi)變化，當(dāng)我們把時鐘模式給它關(guān)斷時，此時的功耗將會是最低的，只有0.1uA，但是MSP430的單片機的缺點也是顯而易見，它一般在工業(yè)上只適用在一些特殊的場合,這些場合包括低功耗和超低功耗，指令所占用的空間比較大，程序是以字為單位計算的。在應(yīng)用和設(shè)計案例上可以找的比較少，資料也比較少不太容易上手，所以市面上還是以工業(yè)使用為主。方案三：使用MCS-51系列單片機，即選用STC89C52型號的八位處理器單片機作為本次微電流信號檢測系統(tǒng)的核心，MCS-51單片機是美國INTE公司在二十世紀八十年代初推出的產(chǎn)品，廣泛運用于小家電等產(chǎn)品上，在家庭，辦公，工業(yè)各場景下都有應(yīng)用，并且都有不俗的表現(xiàn)，優(yōu)秀的可靠性和穩(wěn)定性，一直深受單片機初學(xué)者和電子從業(yè)者的追捧，因此雖然為8位的處理器，對于對處理器要求不高的使用場景和使用者的設(shè)計上也能做到游刃有余，開發(fā)工具的使用便利和經(jīng)驗上也有很大的優(yōu)勢，所以對初學(xué)者非常合適也十分友好。通過對這三款單片機的便利性可學(xué)性發(fā)展及優(yōu)缺點的比較下，再結(jié)合本次設(shè)計的需求和難度，也考慮到是否有成熟的方案和技術(shù)，可參考文獻的前提條件下，本次設(shè)計暫不考慮MSP430處理器。也通過對于成本的控制，本次對于設(shè)計的外接需求較多并且得穩(wěn)定運行，偏向于使用STM32處理器，但性價比方面最終選擇了STC89C52單片機，因為不管是可查文獻還是成熟度，后期維護，及周圍電路所需要的元件方面都是比較親民的，最終本次選用STC89C52處理器1.3顯示器選擇方案方案一：選用LCD1602來完成本設(shè)計的顯示需求。LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶顯示屏，其原理是利用通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，可以顯示的類型也比較多，包括數(shù)字，英文和圖形符號液晶特性，，LCD1602指的是顯示內(nèi)容為16X2，可以顯示兩行即32個字符。也由于LCD1602的顯示程序比較簡單，硬件電路也不復(fù)雜，僅需要接上為數(shù)不多的控制線進行驅(qū)動按照使用規(guī)格書中的液晶進行點亮即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。方案二：選用LCD12864來完成本次設(shè)計的設(shè)計需求。LCD12864分為兩種，一種是帶字庫，和不帶字庫的，具有低電壓低功耗的優(yōu)點的同時顯示電路的結(jié)構(gòu)和程序也比較簡潔，性價比也比較高。方案三：選用OLED12864來完成本次設(shè)計的設(shè)計需求。OLED12864,OLED相較于LCD,它的尺寸可以做的比較小，不管是在亮度，對比度還是功耗上都是受人追捧的，目前OLED屏已經(jīng)有取代LCD的趨勢。本次選用的OLED12864,它的尺寸僅有0.96寸，十分小巧便捷。即便在強光的情況下它的顯示效果也是比較好的，它管腳數(shù)僅有7PIN，只需要一組數(shù)據(jù)就可以顯示數(shù)據(jù)，I/O口占用的資源也比較少，在近年的競賽和教學(xué)上使用的也十