I2C总线电视机实验板开发-小信号部分【毕业论文】.doc

1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） I2C 总线电视机实验板开发 -小信号部分 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 随着电视技术的不断提高，电视产业在迅速的发展，由原来的黑白电视机到彩色电视机，再到现在的数字电视。电视在人们的生 活中越来越普及，人们对电视的要求也更加趋向生活化，网络化。伴随着科技的发展，电视呈现多元化的发展方向，也越来越受到了人们的重视。 单片集成电路 LA76931 芯片，其上设有 I2C 总线接口，通过 SDA、 SCL 两条串行线来完成各种不同的控制，在生产调试上都极为方便，代表了电视技

2、术的发展方向。 在设计过程中采用电子辅助设计软件 Protel 99SE进行电路原理图和 PCB图的设计。 实验板 -小信号部分以它为模板进行制作，进行了电路的分析，电路板的制作，关键点的测试等等，它对电视原理课程的教学可以起到很大的帮助。 关键词： I2C总线；小信号； LA76931 - 3 - Abstract As TV technology continues to improve, the television industry in the rapid development, from the original black and white TV to color TV, t

3、o the current digital television.TV in peoples lives more and more popular, people tend to be more of television daily life requirements, network. With the development of technology, television presents a wide range of development, but also more and more peoples attention. Monolithic integrated circ

4、uit chip LA76931,It is equipped with I2C bus interface, through the SDA,SCL serial lines to complete two different control,Debugging in production are extremely convenient, represents the direction of television technology.In the design process using electronic auxiliary design software Protel 99SE

5、on the circuit principle diagram and PCB design of figure.Experimental board - small signal section to it as a template for production, for the analysis of the circuit, circuit board production, the key test, etc., the principle of its teaching television can play a big help. Key words: The I2C Bus;

6、 small signal; LA76931 - 4 - 目 录 1 引言 . 1 2 I2C 总线概况 . 2 2.1 I2C总线简介 . 2 2.2 I2C总线在电视上的应用 . 2 2.3 本课题要达到的要求 . 3 3 实验板方案的设计 . 4 3.1 方案一：采用 LA76810 芯片 +LC863524 微处理器组合 . 4 3.2 方案二：采用 LA76931 超级单片机 . 4 3.3 方案的比较 . 5 4 硬件电路组成 . 6 4.1 高频调谐器 . 6 4.1.1高频调谐器的作用、组成及性能要求 . 6 4.2 元器件选取 . 7 4.2.1 小信号集成电路（ LA769

7、31） . 7 4.2.2 LA78040 场 块芯片 .错误 !未定义书签。 4.3 行 /场输出扫描电路 . 11 4.3.1 扫描系统 .错误 !未定义书签。 4.3.2 行 /场扫描电路 . 12 4.4 伴音输出电路 . 14 5 实验板的制作 . 16 5.1 PCB 板的设计 . 16 5.2 单面印制板制作过程 . 16 6 实验板调试 . 18 6.1 电压、行、场扫描、 I2C 总线调试 . 18 6.1.1调试前的准备 .错误 !未定义书签。 6.1.2 重要电压测试点 . 18 6.1.3 示波器调试的各波形 .错误 !未定义书签。 7 结论 . 22 致谢 .错误 !

8、未定义书签。 参考文献 . 23 附录 1 实验原理图 . 24 附录 2 PCB 图 . 25 附录 3 实验板 . 26 附录 4 LA76931 管脚图 . 27 - 1 - 1 引言 20世纪 90年代初，在大规模集成电路的开发中，世界上一些半导体制造商采用了很多先进的制造技术，把高 频调谐电路之外的所有 TV信号处理电路都集成在一块大规模集成电路之中。这样，以单片大规模集成电路为基本电路的彩色电视机随机作为传统彩色电视机的换代产品大量涌向国内外彩色电视机市场。因为单片彩色电视机具有线路适应性强、易于实现标准化、整机电路简捷、生产成本低、性能优良且稳定以及生产和调试方便等明显的优势，所

9、以厂商从性价比上考虑的结果是选择单片机比多片机更划算。 在 20世纪 90年代中期，形成了单片集成电路，这些集成电路中集成有图像中频电路、伴音中频电路、视频信号处理电路、色度信号处理电路和扫描电路。到了 20 世纪末 期，出现了很多新型的单片集成电路，如三洋的 LA76810，这些集成电路在功能上较前期有了明显的改进，主要表现在：一是它把以往采用分离元件的色度带通滤波器、色度陷波器、亮度延迟电路、伴音鉴频电路、梳妆滤波器、准分离电路和枕行失真校正电路等都集成与一块集成电路之中，使由该集成电路组成的单片彩色电视机的外围元件数量大幅度减少；二是这些单片集成电路都设置有一个 I2C总线接口，通过 S

10、DA、 SCL（数据、时钟）两条串行线来完成各种不同的控制，在生产调试和售后检修上都极为方便；三是这些芯片采用频率合成技术，使整个电路仅需 采用单一晶体就可以完成多制式信号的处理 3。 所谓超级单片集成电路是指把微处理器（ CPU）和中频、视频、扫描信号处理等电路集成与一体的超级芯片，同时在块内设置有视、音频信号处理和增强电路，如画质增强电路、自适应梳妆滤波器、 OSD 字符产生器、音频控制电路及 I2C总线接口电路等功能电路。这样电视机中许多功能的传递都可以通过其内部电路的连接与处理来实现，因此大大的节省了微处理器打引出脚数目，这为电路印制板的设计提供了方便，从而使整机的结构更加合理，省去了

11、许多外围电路与元器件，有效地降低了造成故障的可能性，故产品 质量更加可靠。由超级芯片组成的单片彩色电视机反映了由初期的多片到两片、单片的发展进程中的一个新高度。从经济性、可靠性、功能等方面考虑，无疑它将使彩色电视机进入了新的里程。 - 2 - 2 I2C 总线概况 2.1 I2C 总线简介 I2C总线是 Inter IC BUS的简称，是 PHILIPS公司研制出来的串行扩展技术。I2C总线的意思是“完成集成电路或功能单元之间信息交换的规范或协议”。 I2C总线的两根信号线 SCL和 SDA，一端从 CPU输出，另一端外挂多个被控集成电路。在电视机中，存储器内存储有各种模拟量和调试信息，然后通

12、 过数据线 SDA和时钟线 SCL与机内其他集成电路连接在一起，根据约定的规范， CPU与其他 IC通过这两根线完成信息的传送和接收，最高速率可达 100 kbps。 I2C 总线接口在各 IC内部，为开漏或开集电极输出的 OC 门，所以要加上拉偏置电阻 R。 CPU 的 SCL 为输出线， SDA 为双向传输线，总线空闲时，所有输出管均截止，两线为高电平；当 CPU 通过 I2C总线向所控 IC 准备发送数据时， SDA输出管饱和，将 SDA 线拉低，以达到占据数据线发送数据的目的 (即起始标志 )，然后时钟线输出时钟，数据线同步输出数据信号，包括地 址、数据、应答信号等，在数据传输完成后，

13、 SCL、 SDA 线电压恢复为高电平 6。 2.2 I2C 总线 在电视上的应用 目前，国内生产的彩色电视机大都采用了具有 I2C总线的机芯，不仅增加了电视机的可靠性，同时也使自动化的调试成为可能。这种机芯所具有的自检功能使整机的故障诊断与跟踪、调试和维修都十分方便，大大提高了生产效率。 I2C总线由于具有结构简单、功能强大、设计方便等优点取得广泛的应用 ,特别是在电视领域更显示出强大的生命力 ,现在已逐步取代传统电视的控制方式。 I2C 总线控制系统的核心由两根信号线组成，一根是时 钟线 SCL，另一根是数据线 SDA， CPU 的指令都通过这两根线进行传输和监控。 I2C 总线的使用大大

14、简化了电路，使控制和调节变得十分简单，摒弃了容易出现故障的可调元件，提高了产品的可靠性，同时也便于工厂进行自动化生产，提高生产效率。 I2C 总线控制技术引入到大屏幕彩色电视机中，将 CPU 为核心的总线系统与电视机中的其他电路相结合，使电视机具备如下特点： - 3 - （ 1）使用方便 电视机采用 I2C总线控制系统后，用户对电视机的各项操作均可通过 CPU总线和受控集成电路来完成。一方面，使用多层菜单显示，只需要很少的按键数，就可以很 方便地扩展大屏幕彩色电视机的控制功能；另一方面，菜单式屏幕显示使诸多操作如多画面控制、彩色制式和伴音制式的选择、选台等变得简单而直观。 (2) 调整方便 以

15、往如高放 AGC的延迟量、副亮度、场幅度、场线性、行或场中心、枕形校正、白平衡等需要用许多半可调电位器进行调整，这不仅增加调试程序，而且可靠性较差，引起电视机的各种故障。而采用 I2C总线控制的彩电，则可以省掉一些半可调电位器，许多项目的调整可由维修人员进入维修调整状态后，通过遥控键或本机操作键来完成。 (3) 故障维修方便 I2C总线具有数据双向传输功能， 因此 CPU可对通信情况和被控集成电路的工作状态进行检测，通过送回的数据了解指令完成情况，并发出新的指令，向维修人员提供故障自检信息，同时可以在不打开电视机外壳的情况下检修一些软故障。 (4)方便生产与自动化调整 采用 I2C总线控制的电

16、视机省掉了许多半可调电位器，不仅简化了调试程序、产品的一致性好，而且在电视机生产过程中，可在生产线上使用电脑与电视机的I2C总线相连，将最佳的调整数据存入到电视机的 EEPROM存储器中。这样一来，不但在产品出厂前能将电视机的各项功能指标调整到最佳状态，而且将这些数据储存。在电视 机使用时，微处理器还能从存储器中读出这些数据，通过数据总线传送给电视机各被控电路，对电视机进行调整，便于自动化生产。 2.3 本课题要达到的要求 通过对本课题的研究实现图像的显示，声音的播放，完成电路板的制作、测试与调试，在元器件选取的过程中充分考虑各元件的性价比，通过对本次课题的研究、制作，进一步掌握相关软件的功能

17、，熟悉制版的流程，最终在学习、生活中提高一定的知识、能力。 - 4 - 3 实验板方案的设计 3.1 方案一：采用 LA76810芯片 +LC863524微处理器组合 高 频 头L A 7 6 8 1 0 小信 号 处 理器低 频 放 大视 频 放 大场 输 出行 输 出显像管5 . 5 V9 V 1 2 V 2 6 V 1 1 0 V电 源微 处 理 器C P UL C 8 6 3 5 2 4基 本 电 路 接口遥 控 开 关 机 及T V / A V 控 制 接 口屏 幕 显 示 接 口调 谐 存 数 接口I2C 总 线 控 制接 口按 键 输 入 、 遥控 输 入 接 口S D AS C

18、 L天 线扬声器图 3-1 LA76810+LC863524组合彩色电视机方框图 3.2 方案二：采用 LA76931超级单片机 调 谐 器 声 表 波微 处 理 器小 信 号 处 理 器L A 7 6 9 3 1C R T天 线5 . 5 V9 V 1 2 V 2 6 V1 1 0 V电 源R G B 输 出行 输 出场 输 出伴 音 输 出T D A 2 0 0 3显像管扬声器图 3-2 LA76931彩色电视机方框图 - 5 - 3.3 方案的比较 方案一：优点：它可使整机元器件的数量大大减少，从而提高电视机的可靠性，且便于维修；还可以简化调试工艺，有利于大批量生产，提高生产效率；此外，

19、采用集成电路还可改善电路的性能，提高电视机的质量，因为集成电路可以大量采用在分离元器件电路中难以实现的性能优良的单元电路。 方案二：优点： LA76931芯片， 将电视小信号处理电路和中央处理器集成于一块芯片中 ,外围电路简单 ,元器件少性能稳定 ,将多制式伴音陷波器、滤波器、1H延迟线、行振荡 VCO集成在芯片内部 ,采用智能 I2C总线控制 ,一个晶体实现彩色多制式 ,且有黑电平延伸、 g校正、孔阑校正、核化电路、 buzz消除器、色温控制等功能 ,并可实现白平衡自动调整。该芯片为国内最先进的高性能单片之一 ,可接收 PAL、 NTSC等彩色制式 ,同时可接收 4.5、 5.5、 6.0、

20、 6.5等伴音 ,属较为先进的二合一集成电路。该系列机型以其低价高性能的特性将 受到广大消费者的欢迎 ,有巨大的市场前景。 通过两方案的比较，方案二采用的线路通用化，易于实现标准化；由于集成度高，所以征集外围元器件数量进一步减少，生产成本降低，整机的性能提高，功能增加，重量减轻；提高了电路的技术含量，单片集成电路的集成度高，技术复杂，工艺严格，性能微型；外围电路简单、生产调试方便，因此从性能价格比方面考虑，单片机比亮片剂显得更优越。 - 6 - 4 硬件电路组成 4.1 高频调谐器 高频调谐器又称高频头，它是图像信号和伴音信号的公共通道，其性能优劣对电视机的选择性、通频带、灵敏度和信噪比等技

21、术指标有重要影响。 4.1.1 高频调谐器的作用 、组成及性能要求 一、 高频调谐器主要有选频、放大、变频三大作用。 （ 1）选频： 从天线聚积到的各种无线电波中选择出某一个电视频道的节 目，而 抑制其他的信号。选频作用由输入调谐回路完成，它决定整机的选择性。 （ 2）放大： 将选择出的高频电视信号进行约 20dB 放大，以满足混频器所 需要 的信号幅度，并提高信噪比。该功能由高频放大器完成，它决定整机的信噪 比。 （ 3）变频： 将高频图像载波、高频伴音载波与本振信号进行差拍， 在混频起中进行混频， 输出固定的 38MHz中频图像信号和 31.5MHz第一伴音中频信号（对彩色电视机还输出 33.57MHz 色度副载波中频信号） 12。 二、 高频调谐器的组成 高频头组成包括 ： 输入回路、高频放大器、混频器和本器机振荡等 ，其组成框图如下： 伴 音 中 频 信 号天 线图 像 中 频 信 号伴 音 中 频 信 号图 像 中 频 信 号本 振 信 号输 入 回路高 频 放大 器混 频 器本 机 振荡 器图 4-1 高频协调器的组成方框图