【正文】 電壓，用以調(diào)節(jié)對(duì)比度，接在液晶模塊的 V0引腳上，由于液晶的對(duì)比度會(huì)隨著溫度的變化而相應(yīng)變化，所以其液晶顯示驅(qū)動(dòng)電壓值應(yīng)隨著溫度作相應(yīng)的調(diào)整，這里采用了一 個(gè) 電位器，調(diào)整電壓值。 5V電源電路的設(shè)計(jì) 加圖 圖 29 5V 的電源電路設(shè)計(jì)原理圖 上圖是 LM78作為輸出電壓固定的典型電路圖，正常工作時(shí) ，輸入、輸出電壓差為 38V。其中 C C11 兩個(gè)電容只是起濾波作用選用的大小沒有特別的要求。 LCD 的 EN、 D/I、 CS CSR/W 分別連接到 PA3~PA7 上，其詳細(xì)的接法見 下 圖 圖 210 硬件接線圖 第六節(jié) PROTEL99 的應(yīng)用簡(jiǎn)介 經(jīng)過前面的努力，智能充電器硬件電路的設(shè)計(jì)在本人及同組 人的共同努力下已經(jīng)完成，接下來(lái)便是根據(jù)前面的設(shè)計(jì)用軟件畫出其原理圖并生成ＰＣＢ板。其中，工作環(huán)境設(shè)置是使用 Design/Options和 Tool 和 Preferences 菜單進(jìn)行的，畫原理圖環(huán)境的設(shè)置主要包括南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 29 圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設(shè)置等。 (4) 編輯和調(diào)整。 本次設(shè)計(jì)所用的主要元件屬性如下： 表 23 主要元件表 說明 編號(hào) 封裝 元件名稱 單片機(jī) U1 DIP40 Atmega16 LCD J2 DIP20 LCD模塊 電阻 R RES2 電容 C CAP 鎖存器 U5 DIP20 74LS245 NPN三極管 Q TO46 2N2222A 晶體 X XTAL1 XTAL 通用運(yùn)放 U2A， U2B DIP8 LM358 (5) 檢查原理圖。所謂網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認(rèn)各個(gè)元件和它們之間的關(guān)系。 (3)使用 Design/Netlist 菜單，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表。 人工布線是畫電路板的基礎(chǔ)，但比較耗時(shí)和費(fèi)力，另外由于自身經(jīng)驗(yàn)的不足，南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 30 只得先采用自動(dòng)布線，在此基礎(chǔ)上作了適當(dāng)?shù)男薷?。焊接通常要求：①焊點(diǎn)接觸良好，尤其避免虛焊的產(chǎn)生；②焊點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證被焊點(diǎn)不致滑落；③焊點(diǎn)表面應(yīng)美觀，有光澤。 第三章 軟件設(shè)計(jì) 由于本人主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)軟件部分，而本人之前對(duì) C語(yǔ)言這門課的學(xué)習(xí)不是非常的精通，因此在著手本章之前本人對(duì) C語(yǔ)言以及 AVR 單片機(jī)與 C 語(yǔ)言編程方面的書籍做了認(rèn)真仔細(xì)的回顧、學(xué)習(xí)和再研究，這樣才對(duì)下面設(shè)計(jì)工作的開展打下了基礎(chǔ)。其優(yōu)勢(shì)如下： (1) 可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度，程序量越大，用 C語(yǔ)言就越有優(yōu)勢(shì)。 (4) 省去了人工分配單片機(jī)資源的工作，在匯編語(yǔ)言中要為每一個(gè)子程序 分配單片機(jī)的資源。 C編譯器能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場(chǎng)保 護(hù)和恢復(fù)，并且提供常用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)，供用戶使用。 液晶顯示漢字或字符的原理 LCD 本身不發(fā)光只是調(diào)節(jié)光的亮度，目前市面上的 LCD 顯示器都是利用液晶的扭曲一向列效應(yīng)制成，這是一種電場(chǎng)效應(yīng)，夾在兩片導(dǎo)電玻璃電極間的液晶經(jīng)過一定處理，它內(nèi)部的分子呈直角扭曲， 當(dāng)線性偏振光透過其偏振面便會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)直角。結(jié)合以上知識(shí)具體顯示原理如下： ( 1 ) 線段的顯示 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M*N個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64行，每行有128列，每 8列對(duì)應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 16*8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上 64*16個(gè)顯示單元與顯示 RAM區(qū) 1024字節(jié)相 對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器 (如 HD61202)來(lái)說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。
。 LCD 模塊的指令說明 要完成顯示程序的設(shè)計(jì)，必須了解 LCD 液晶模塊的指令系統(tǒng)。這就是 LCD顯示的基本原理。當(dāng)去掉電場(chǎng)后液晶分子又恢復(fù)取扭曲結(jié)構(gòu)。 (7) 對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)，可以通過移植 (或 C編譯器提供 )的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (5) 匯編語(yǔ)言的可移植性很差，而 C 語(yǔ)言只要將一些與硬件相關(guān)的代碼作適當(dāng)?shù)男薷模涂梢苑奖愕匾浦驳狡渌N類的單片機(jī)上。 (3) 可以實(shí)現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理、便于開發(fā)小組計(jì)劃任務(wù)、分工合作。 C 語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 31 C語(yǔ)言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)單的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的處理功能，具有運(yùn)行速度快、編譯效率高，移植性好和 可讀性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)便件的直接操作。從焊下來(lái)的結(jié)果來(lái)看，焊點(diǎn)還可以，也算比較美觀，最關(guān)鍵的是沒有短路的情況發(fā)生。 接下來(lái)是焊接的工作，這部分相對(duì)來(lái)說并不陌生，在大二時(shí)曾進(jìn)行過電子課程的實(shí) 習(xí)，主要就是完成收音機(jī)的焊接。 (4)布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。 對(duì)電路板的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟； (1)使用原理圖編輯器設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行電氣檢查 (ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。給出檢查報(bào)告，若有錯(cuò)誤則要根據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行改正。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。 (3) 原理圖布線。 在這里主要用它來(lái)繪制電路原理圖和生成印制電路板。再結(jié)合前面的分析采用間接訪問的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接。電路中接入電容 C5 用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑止電路引入的干擾， C11 是有極性的電解電容，以減小穩(wěn)壓電壓輸出端由輸入電源引入的電平干擾。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 26 MGLS12864 的邏輯電路圖如下： 圖 28 MGLS12864的邏輯電路圖 MGLS12864 液晶顯示模塊一共有 20個(gè)引腳，它的接口定義如下： 表 22 MGLS12864的接口電路 序號(hào) 符號(hào) 狀態(tài) 功 能 １ D7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 ２ D6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 ３ D5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 4 D4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 5 D3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 6 D2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 7 D1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 8 D0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 E 輸入 R/W=“ L”， E 的下降沿鎖存數(shù)據(jù)線 R/W=“ H”， E 為“ H”時(shí)，數(shù)據(jù)由控制器輸出至數(shù)據(jù)線 10 R/W 輸入 R/W=“ L”， E=“ H”數(shù)據(jù)由控制器輸出數(shù)據(jù)線 R/W=“ H” ， E 的下降沿，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線輸入到控制器 11 D/I 輸入 D/I=“ L”，表示 DB7~DB0 為顯示數(shù)據(jù) D/I=“ H”，表示 DB7~DB0 為顯示指令 12 V0 — 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓 HD61202 * LCD: VGLS12864 128? 64 DOTS 64 HD61202 (1) HD61202 (2) 64 64 VDD VSS V0 /CSA /CSB DB0 DB7 D/I R/W E 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 27 13 VCC — 電源正 14 GND — 電源地 15 CS1 輸入 片選信號(hào) 16 CS2 輸入 片選信號(hào) 17 VOUT — LCD 負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電壓 18 RET 輸入 復(fù)位信號(hào) 19 LED+ — 顯示模塊背光電源 20 LED — 顯示模塊背光電源 第四節(jié) 電源電路的設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中，要供電給 mega16 和 LCD顯示模塊 兩部分 ，而一個(gè) LM7805的輸出電流不足，所以本人打算將 mega16 和顯示模塊分別供電，所以實(shí)際電路中用到了兩片 7805。 (5) 工作環(huán)境：－ 10~+50℃。 它的主要技術(shù)參數(shù)及其供電特點(diǎn)如下： (1) 電源： DC+5V，模塊內(nèi)自帶用于 LCD驅(qū)動(dòng)的負(fù)壓電路。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 25 2． HD61202及其兼容控制器是列驅(qū)動(dòng)器，具有 64路列驅(qū)動(dòng)輸出。許多顯示功能如光標(biāo)、字符庫(kù)、閃爍都需要由 軟件編制而成。以第一行的“智”字為例，這個(gè)字位于模塊的左區(qū)，則 lr=0； 它位于第一頁(yè)和第二頁(yè)，則 X=0；它位于列地址的 4863字節(jié)， Y=48，那么“智”就可以通過 ()精確地 表示出它的位置。由于每個(gè)漢字或字符在圖中位置是固定的，只要定義了相應(yīng)的選區(qū)及 X、 Y 地址，就可以顯示出具體的位置。向液晶模塊顯示一個(gè)漢字的過程就是：由液晶屏顯示區(qū)的指定字符行的指定列開始，連續(xù)輸出該字符對(duì)應(yīng)的字符庫(kù) 中的 16 個(gè)列數(shù)據(jù)，如果是顯示字符，則輸出 8個(gè)列數(shù)據(jù)即可。因此在訪問控制器之前，一定要判斷控制器的當(dāng)前狀態(tài)。不同的顯示原理使得這兩種 LCD的指令系統(tǒng)、接口和功能等是不相同的，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但結(jié)合到本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，經(jīng)過比較還是選用點(diǎn)陣型 LCD。復(fù)位寄存器為 1時(shí) MCU復(fù)位?？撮T狗計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)晶振的復(fù)位脈沖。 Vcc Vpot Vpot RESET Vrst Vrst TIMEOUT INTERINAL tTOUT tTOUT RESET 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 22 圖 25 RESET引腳與 VCC相連時(shí)， 圖 26 RESET引腳由外部控制時(shí) , 單片機(jī)的復(fù)位電平 單片機(jī)的復(fù)位電平 (2) 外電復(fù)位。 Atmega16L的時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘用于產(chǎn)生工作所需要的時(shí)序， 其連接電路如下圖： 圖 24 晶體振蕩器連接圖 XTAL1 與 XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出，考慮到其最大頻率不超過 8MHz， 這里選用的晶振為 。 (3) ATmega16L 包含 512 字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 Atmega16L的程序存儲(chǔ)器為 13位，因此可以尋址 8K的存儲(chǔ)器空間。 (1) Atmega16L具有 16K字節(jié)的在線編程 Flash， 用于存儲(chǔ)程序指令代碼。使用 ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC相連。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。 第二節(jié) 硬件電路主要芯片 ATmega16L 主要引腳說明 以下是 ATmega16L的引腳配置： 圖 23 ATmega16L 芯片引腳 引腳說明： VCC 數(shù)字電路的電源 GND 地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。電路圖如圖 22所示。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。 第一節(jié) 液晶顯示模塊兩種訪問方式接口電路的 選擇 單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接方式分為直接訪問方式和為間接控制方式兩種。 最后數(shù)周 寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，完成全部畢業(yè)設(shè)計(jì)。 2. 熟悉繪圖軟件 Protel99 的使用。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，就不得不花大量的時(shí)間在這些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)上。 (4) 手工焊接和 ICCAVR 編譯器的應(yīng)用。 (3)體積小，重量輕 (4)功率消耗小 液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因此耗電量 比其南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 15 它顯示器要小得多。 液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。 ~,電源抗干擾性能強(qiáng)?？啥啻尾翆懙?FLASH 具有多重密碼保護(hù)鎖死 (LOCK)功能，因此可低成本高速度地完成產(chǎn)品商品化，并且可多次更改程序 (產(chǎn)品升級(jí) )而不必浪費(fèi) 1C 或電路板，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力。AVR 的指令執(zhí)行速度可達(dá) 5