【正文】 明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)第一章　概述第一節(jié)　緒論如今，隨著越來越多的手持式電器的出現(xiàn)，對高性能、小尺寸、重量輕的電池充電器的需求也越來越大。從20世紀60年代的商用鎳鎘和密封鉛酸電池到近幾年的鎳氫和鋰離子技術(shù)，可充電電池容量和性能得到了飛速的發(fā)展。設(shè)計充電器時要仔細了解這些特性以防止過度充電而損壞電。其框圖如下：圖11 智能充電器基本框圖Atmel AVR 微處理器是當(dāng)前市場上能夠以單片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微處理器。10位A/D 轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。電池的安全充電 現(xiàn)代的快速充電器( 即電池可以在小于3 個小時的時間里充滿電，通常是一個小時) 需要能夠?qū)卧妷?、充電電流和電池溫度進行精確地測量，在充滿電的同時避免由于過充電造成的損壞。例如，電池的容量為750 mAh，充電電流為750 mA，則充電電流為1C (1 倍的電池容量)。但不是所有的電能都轉(zhuǎn)化為了電池中的化學(xué)能。因此，在設(shè)計電池充電器時，對溫度進行監(jiān)控并及時停止充電是非常重要的。只要電池單元電壓不超過生產(chǎn)商的規(guī)定( )， SLA 電池可以無限制地充電。失效機理主要是極性反轉(zhuǎn)。NiCd 電池以恒定電流的方式進行充電。和NiCd 電池一樣，極性反轉(zhuǎn)時電池也會損壞。鋰電池以恒定電壓進行充電，同時要有電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。在單片機微控制器方面，ATMEL公司有AT89, AT90和ARM三個系列單片機的產(chǎn)品。AVR單片機采用RISC結(jié)構(gòu)，具有1MIPS/ MHz的高速運行處理能力。 AVR單片機運用Harvard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時候就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個周期執(zhí)行指令。尋址空間分別為可直接訪問8M字節(jié)的程序存儲器和8M字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。它是一種具有40引腳的高性能、低功耗的8位微處理器。512 字節(jié)的EEPROM，可連續(xù)擦寫100,000 次。(6) 兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/ 計數(shù)器，一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/ 計數(shù)器。　　速度等級：0－8MHz。，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。(LOCK)。(用編程器寫入)，也可使用串行在線編程(ISP)方法下載寫入，也就是說不必將單片機芯片從系統(tǒng)上拆下，拿到萬用編程器上燒寫，而可直接在電路板上進行程序的修改、燒寫等操作，方便產(chǎn)品升級，尤其是采用SMD封裝，更利于產(chǎn)品微型化。LCD顯示模塊是一種被動顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長和抗干擾能力強等優(yōu)點，在低功耗的單片機系統(tǒng)中得到大量使用。(2) 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單。(3) 設(shè)計128*64液晶顯示控制電路和用C語言編制LCD顯示程序，用圖形方式顯示充電器電壓、電流等參數(shù)。而對于AVR單片機的相關(guān)知識和液晶顯示模塊的使用，則完全是一片空白。并設(shè)計一些簡單的實際電路，熟練所學(xué)內(nèi)容并加以鞏固。 第13~15周焊接調(diào)試電路，根據(jù)各部分的作用對硬件電路進行調(diào)試，最后聯(lián)機調(diào)試。在本章里，首先將介紹一下液晶模塊訪問方式的兩種接口電路，然后對LCD顯示電路原理圖作一個詳細的介紹，接著介紹充電電路中所用到的各種芯片和元器件的原理和一些功能，最后對PROTEL99的使用和PCB板的繪制以及焊接做一簡單介紹，然后再將自己的設(shè)計思想和同組人所設(shè)計的兩部分結(jié)合，達成統(tǒng)一。直接訪問方式的接口電路如圖21所示，在圖中，單片機通過高位地址A11控制CSA，A10控制CSB，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器；同時用地址A9作為R/W信號控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用地址A8作為D/I信號控制寄存器的選擇，E(使能)信號由RD和WE共同產(chǎn)生，這樣就實現(xiàn)了單片機對液晶顯示模塊的電路邊接。這種方式的特點就是電路簡單，控制時序由軟件實現(xiàn)，可以實現(xiàn)高速單片機與液晶顯示模塊的接口。通過比較再結(jié)合本次設(shè)計的實際條件，由于Atmega16L芯片沒有WR、RD管腳，而且為了使電路簡單且方便軟件實現(xiàn)，所以最終決定采用間接控制的方式來設(shè)計LCD顯示電路。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。不使用ADC時，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。這三個存儲器都為線性的平面結(jié)構(gòu)。Flash存儲器至少可以擦寫10,000次。ATmega16L的全部32個通用寄存器、64個I/O寄存器及1024個字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM可以通過所有上述的尋址模式進行訪問。EEPROM 的訪問由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。如果在單片機加Vcc電壓的同時，保持RESET引腳為低電平，則可延長復(fù)位周期?？撮T狗使能并且看門狗定時器溢出時復(fù)位發(fā)生。(5) JTAG AVR復(fù)位。根據(jù)LCD顯示原理的不同，常見和常用的LCD可以分為字符型LCD和點陣型LCD兩種。這里要特別引起注意的是完成這3項操作的前提條件是KS0108B控制器處于準備好的狀態(tài)，即BUSY=0，由模塊的軟件特性知道，當(dāng)BUSY=1時，系統(tǒng)的接口電路處于被封鎖的狀態(tài)，是不能接受除讀狀態(tài)指令外的任何操作的。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在ROM中。MGLS19264LCM的顯示部分為左、中、右3個區(qū)，可以由CS片選的取值分別進行控制，其接口的片選定義如下：表21 MGLS的片選定義表CS1CS2選中區(qū)域 0 0 左區(qū) 0 1 中區(qū) 1 0 右區(qū) 1 1 未選 有了上面的知識，就可以編寫顯示界面這一塊程序。則()就可以定義出這個字在屏上的實際位置。 液晶顯示控制驅(qū)動器HD61202及其兼容液晶顯示控制器是一種帶有驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器，而在小規(guī)模點陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示驅(qū)動器組成液晶顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)是非常有益的，這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡單化，從而降低模塊的成本，同時也提高了對軟件功能的要求。其特點如下：1．內(nèi)藏64*64=4096位顯示RAM，RAM中每位數(shù)據(jù)對應(yīng)LCD屏上的一個點的亮、暗狀態(tài)。 液晶顯示模塊的特點MGLS12864圖形液晶顯示模塊的驅(qū)動和控制系統(tǒng)是由一片KS0107B或兼容驅(qū)動器( HD61203 )作為行驅(qū)動器和兩片KS0108B或兼容驅(qū)動器(HD61203) 作為列驅(qū)動器組成的。(4) 接口形式：與控制器采用8位數(shù)據(jù)總線和8位控制線相連。(8) ，選用電源太大不僅增加功耗，更有可能損壞背光燈和縮短模塊的使用壽命。輸入電壓PS為9V。第五節(jié) 硬件電路設(shè)計經(jīng)過對以上對ATmega16L芯片的端口、存儲器、時鐘電路、以及復(fù)位電路和LCD液晶顯示等原理的介紹后，現(xiàn)在就可以完成對這部分硬件電路的設(shè)計了。PROTEL99SE是一個全32位的電路板設(shè)計軟件，使用該軟件可以容易地設(shè)計電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。(2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。編輯元件的屬性。使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。(7) 打印原理圖。由于在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面出現(xiàn)了許多錯誤，通過請教老師及自己的不懈努力，花了數(shù)天的時間才全部改了出來。(5) 完成修飾等工作，完成整個電路板的設(shè)計。這塊板子面積不算大(約90cm70cm)，元器件引腳多，看起來很密集。在本章里，本人將先介紹C語言開發(fā)的優(yōu)勢，然后介紹LCD的顯示原理、模塊的軟件特性等,接下來便是最主要的整個程序的設(shè)計。(2) 無需精通單片機指令集和具體的硬件，也能夠編出符合硬件實際專業(yè)水平的程序。在使用C語言后，只要在代碼中申明一下變量的類型，編譯器就會自動分配相關(guān)資源，根本不需要人工干預(yù)，從而有效地避免了人工分配單片機資源的差錯。并且C編譯器能自動生成一些硬件的初始化代碼。當(dāng)在玻璃電極上加上電壓后，在電場作用下，液晶的扭曲結(jié)構(gòu)消失，偏振光便可以直接通過。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的00H~00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)(000)=FFH時，如屏的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當(dāng)(3FFH)=FFH時，則顯示屏的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)(000H)=FFH，(001H)=00H，(002H)=FFH，(003H)=00H，…(00EH)=FFH，(00FH)=00H時，則在屏的頂部顯示一條由8段亮線和8段暗線組成的虛線。( 3 ) 漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼，每個漢字占32B，分左右兩半部，各占16B，左邊為5…右邊為6…根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找到顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，送上要顯示的漢字的一字節(jié)，光標位置加1，送第二字節(jié)，按行按列對齊，送第三字節(jié)……直到32B顯示完就可在LCD上得到一個完整的漢字。第一條指令和第二條指令為顯示狀態(tài)設(shè)置類；其余指令為數(shù)據(jù)讀/寫操作指令。此時接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。RESET表示當(dāng)前HD61202的工作狀態(tài)，即反映RST端的電平狀態(tài)。若不為“0”，則計算機需要等待，直至BUSY=0為止。此時在狀態(tài)字中ON/OFF=0；當(dāng)D=0為關(guān)顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器被置零，顯示屏呈不顯示狀態(tài)，但顯示存儲器并沒有被破壞，在狀態(tài)字中ON/OFF=1。4. 頁面地址設(shè)置指令R/W RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 01 0 1 1 1 頁號( 0~7 ) 該指令設(shè)置了頁面地址——X地址寄存器的內(nèi)容。Y地址計數(shù)器具有自動加1功能，在每上次讀／寫數(shù)據(jù)后它將自動加1，所以在連續(xù)進行讀／寫數(shù)據(jù)時，Y地址計數(shù)器不必每次都設(shè)置一次。7. 讀數(shù)據(jù)指令R/W RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB01 1　　　讀　　顯　　示　　數(shù)　　據(jù)該操作將HD61202接口部的輸出寄存器內(nèi)容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一。第二行左起頂格顯示“電池”，表示對充電電池的選擇，可進行“鋰電、鎳鎘、鎳氫、鉛酸”四種電池的選取，第三行顯示電池的節(jié)數(shù)，第四行顯示狀態(tài)，可以在“快充、涓充、充滿、放電”四個選項間進行選取，第二行到第四行左起分別顯示電壓、電流和溫度數(shù)值。其主流程圖設(shè)計如下：按 鍵 調(diào) 節(jié)采樣V、A、T顯示V、A、T 充滿？結(jié) 束YN 初 始 化采 集 電 池 電 壓＞0開 始Y有 電 池?zé)o 電 池等 待掃 描 按 鍵有鍵按下？YNN （1） 圖32　主程序流程圖(二)控制程序流程圖要想在液晶模塊上顯示一個字符或漢字，首先必須得對控制字進行寫指令代碼、寫顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)3項操作。具體程序詳見附錄的程序清單。 AVR采用了工程的組織形式。ICC AVR的C編譯器可以支持4種數(shù)據(jù)類型，它們分別是:基本數(shù)據(jù)類型、構(gòu)造類型、指針類型和空類型。構(gòu)造數(shù)據(jù)類型由若干個基本數(shù)據(jù)類型采用構(gòu)造的方法成，因此，每個構(gòu)造數(shù)據(jù)類烈都可以分解成若干個基本數(shù)招類型。在調(diào)用函數(shù)時，函數(shù)通常都會返同一個函數(shù)值。這種轉(zhuǎn)換可自動進行，也可以人工強制轉(zhuǎn)換。在這里選擇M16芯片，使用看門狗。 圖42 應(yīng)用構(gòu)筑向?qū)Э騎imer0選項：可以設(shè)定是否使用Timer0，是否打開Timer0溢出中斷以及設(shè)定Timer0的周期。在這里暫不作任何設(shè)定。對于單片機系統(tǒng)，最簡單的功能無非是控制輸出電平的高低。了解了以上兩部分電路，再配合I/O接口中，就可以進行電路的設(shè)計了。其中下載軟件界面如圖54所示。在第一次進行操作時，也出現(xiàn)了連接失敗的信號。雖然這一過程花了不少時間，吃一塹，長一智，從這也看出了進行電子創(chuàng)作的嚴謹性，不通過細心的觀察，冷靜的分析，是不可能完成的。通過上面的介紹，Atmega16L有32個I/O輸出口，作為第一功能時，它們是沒有區(qū)別的。在B0端接上一發(fā)光二極管?？刂艬0口電平的高低，就可以實現(xiàn)二極管的亮滅了。編輯顯示程序，編輯窗口里面已經(jīng)有初始化程序、看門狗程序等基本程序。初始設(shè)B0口為0，二極管不亮，經(jīng)過一定時間的延時后，B0口變?yōu)?，二極管發(fā)光。i(unsigned int)(xtal*1432。選中“Flash”存儲器，選擇保存的路徑。主程序?qū)0口置1，使小燈發(fā)亮。第一次運行時，小燈發(fā)亮，但不閃爍?？撮T狗可以保證程序執(zhí)行過程中不會復(fù)位，而當(dāng)程序陷入死循環(huán)后，能保證在允許的時間里復(fù)位。而采用中斷實現(xiàn)時，初設(shè)小燈全部發(fā)亮，當(dāng)每計數(shù)到一固定時間時，點亮1個燈，8個燈全亮?xí)r作為總的循環(huán)時間，用for語句實現(xiàn)，里面用switch…case語句分為8種情況。為最后實現(xiàn)LCD的顯示邁出了重要的一步。此次我的畢業(yè)設(shè)計的課題是“智能充電器的設(shè)計”，是由我和郭偉同學(xué)共同設(shè)計完成的。結(jié)合本次的設(shè)計，我也需了解控制芯片ATm