【正文】 xt inside describes the system hardware work principle in brief first, and attach with the system hardware design frame diagram, bine development history that introduced the single a machine microprocessor, discuss this graduate design a function for applied each hardware connecting a people the technique connects with each one a mold piece and work processes, bine to describe in a specific way 8052,8279 and the SED1520 circumscribes the electric circuit connects oscular and soft, the hardware adjusts to try. Expatiated the process of the procedure the next in order with realizes process. The predominance thought that this text pose is soft, the hardware bines together, regarding hardware as the foundation, proceed the plait of each function mold piece write. Develop to me finally of use the single a machine realizes the design thought that the liquid crystal display of LCD control principle with soft, the hardware adjusted to try to make the detailed treatise. Keywords Micro Controller Unit Microprocessor LCD 8279 南 京 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 作 者： 學(xué) 號： 系 部： 自動化 專 業(yè)： 自動化 題 目： 智能型充電器的電源和顯示的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 2021 年 06 月 南 京 畢 業(yè) 論 文 中 文 摘 要 LCD液晶顯示已經(jīng)是人機(jī)界面的關(guān)鍵技術(shù)。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行各功能模塊的編寫。Flash 可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在 PCB貼裝之后再通過 ISP 進(jìn)行編程，從而允許在最后一分鐘進(jìn)行軟件更新。因此需要對充電過程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全地充電，因此，需要對充電過程進(jìn)行更精確地監(jiān)控 (例如對充、放電電流、充電電壓、溫度等的監(jiān)控 )，以縮短充電時(shí)間，達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。 AVR 是目前唯一的針對象 “C” 這樣的高級語言而設(shè)計(jì)的 8 位微處理器。 過熱 電池充電是將電能傳輸?shù)诫姵氐倪^程。 密封鉛酸電池 (SLA) 密封鉛酸電池主要用于成本 比空間和重量更重要的場合，如 UPS和報(bào)警系統(tǒng)的備份電池。為了防止損壞電池包，需要不間斷地監(jiān)控電壓。和NiCd 電池一樣， NiMH 電池也為恒定電流充電。 ATMEL 在這種強(qiáng)大市場壓力下，發(fā)揮 Flash 存儲器的技術(shù)特長，于 1997 年研發(fā)并推出了個(gè)新配置的、采用精簡指令集 RISC(Reduced Instruction Set CPU)結(jié)構(gòu)的新型單片機(jī)，簡稱 AVR 單 片機(jī)。 AVR單片機(jī)是用一個(gè)時(shí) 鐘周期執(zhí)行一條指令的，它是在 8 位單片機(jī)中第一個(gè)真正的 RISC 結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。 (2) 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu)： 131 條指令 – 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期 32個(gè) 8 位通用工作寄存器 全靜態(tài)工作 (3) 非易失性數(shù)據(jù)和程序存儲器： 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash，擦寫壽命可達(dá)到 10,000 次以上 。 (8) 具有一個(gè) 10位的 AD轉(zhuǎn)換器，能對來自端口 A的 8位單端輸入電壓進(jìn)行采樣。 AVR 運(yùn)用 Harvard 結(jié)構(gòu)概念，具有預(yù)取指令的特性，即對程序存儲和數(shù)據(jù)存取使用不 同的存儲器和總線。 單片機(jī)還在片內(nèi)集成了可擦寫 100000 次的 2E PROM 數(shù)據(jù)存儲器，等于又增加了一個(gè)芯片，可用于保存系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)、固定表格和掉電后的數(shù) 據(jù)，既方便了使用，減小了系統(tǒng)的空間，又大大提高了系統(tǒng)的保密性。 第二節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 智能充電器的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分，本人的主要任務(wù)是完成充電器設(shè)計(jì)的 LCD 顯示部分，其主要 涉及的知識包括： (1) 自學(xué) AVR 單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。為了更有效地完成這個(gè)課題，特列出了如下計(jì)劃： 表 11 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度表 起止時(shí)間 工 作 內(nèi) 容 第 1~2 周 熟悉課題的基本要求，查閱相關(guān)資料，初步擬定設(shè)計(jì)的整體方案，完成開題報(bào)告。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 16 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是由郭偉同學(xué)和本人共同合作完成，由他完成充電 部分的硬件電路的設(shè)計(jì)，和這邊的顯示部分相結(jié)合，共同完成智能充電器的設(shè)計(jì)。 (二 )間接控制方式 10K 負(fù)電源 GND MPU LCM接口 圖 22 間接控制方式電路圖 間接控制方式是單片機(jī)通過自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接。 端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 C(PC7～ PC0) 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D處于高阻狀態(tài)。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。關(guān)于 用 SPI 或 JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對 Flash 的串行下載 ，南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 21 將在軟件部分作詳細(xì)的介紹。 Atmega16L的系統(tǒng)復(fù)位 Atmega16L有五個(gè)復(fù)位源： (1) 上電復(fù)位。 Vcc RESET WDT 1 XTAL Cycle TIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUT INTERNAL RESET 圖 28 看門狗復(fù)位時(shí)序圖 (4) 掉電檢測復(fù)位?，F(xiàn)就點(diǎn)陣型 LCD的顯示原理、模塊特點(diǎn)等做一簡要介紹。 上面已經(jīng)介紹到， MGLS19264 液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為 192 64 點(diǎn)陣，其中，它們的每 8 個(gè)像素行組成一頁，整個(gè)顯示區(qū)共分為 8頁，每 64 列為一個(gè)區(qū)，這樣，它就有左、中、右 3個(gè)區(qū)，它的顯示區(qū)示意圖如下： 左區(qū) 中區(qū) 右區(qū) 0 1 2 ? 62 63 64 65 ? 127 128 129 ? 191 DB0 ? DB7 ? DB0 ? DB7 圖 29 液晶屏顯示區(qū)示意圖 液晶模塊顯示字符是從上到下，從左到右進(jìn)行顯示的。這里要注意的是每個(gè)漢字占用的行地址是兩頁，如“智”字占的就是 X0 和 X1，即第二行的漢字其 X=2 而不是 1。 3． HD61202及其兼容控制驅(qū)動器讀、寫時(shí)序與 68系列微處理妻相符，因此它可直接與 68系列微處理器借口相聯(lián)。 (6) 模塊應(yīng)用有三種電源：邏輯電源、液晶驅(qū)動電壓、背光電壓。 D1 是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給輸出電容器 C11 一個(gè)放電電路，防止 C11 兩端電壓作用于調(diào)壓管的 be 結(jié)，造成調(diào)壓管 be 結(jié)擊穿而損壞。原理圖的設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境。調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等操作。 (2)進(jìn)入電路板 (PCB)環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù) 、尺寸等電路板參數(shù)。雖然以后接觸得比較少，但通過幾天的練習(xí)，還是基本圓滿地完成了任務(wù)。用 C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而開發(fā)出大規(guī)模、高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。 (6) C 語言提供 auto、 static、 flash 等存儲類型，針對單片機(jī)的程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間及 EEPROM 空間自動為變量合理地分配空間，而且 C語言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性。把這樣的液晶南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 32 置于兩個(gè)偏振片之間，改變偏振片相對位置就可以得到白底黑子或黑底白字的顯示形式。這里采用的LCD 是北京精電蓬遠(yuǎn)顯示技術(shù)公司生產(chǎn)的 MGLS 系列圖形液晶顯示模塊，其內(nèi)藏KS0108B/HD61202 控制器。 ( 2 ) 字符的顯示 用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比 較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6*8或 8*8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏上某幾個(gè)位置對應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同的位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮，這樣一來就組成某個(gè)字符。 正由于 C 語言在系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，這次設(shè)計(jì)的所有程序設(shè)計(jì)都將采用 C語言編寫，且通過 ICCAVR 編譯器操作 AVR 的硬件資源。源程序的可讀性和可維護(hù)性都很好。 焊接完成后，整個(gè)硬件電路原理、繪制原理路、焊接等工作已全部完成，下面轉(zhuǎn)到軟件部分的設(shè)計(jì)。自動布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。 (6) 生成網(wǎng)絡(luò)表。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導(dǎo)線將元件連接起來，連接時(shí)一定要符合電氣規(guī)則。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 28 LCD 模塊的 8 位數(shù)據(jù)線接在了 Atmega16L 芯片 B 口的 8 位數(shù)據(jù)線上，這里用了一個(gè) 74LS24 作為鎖存器使它們間接連接在一起。下面就一個(gè)電源電路給出設(shè)計(jì)方案，另一個(gè)同樣原理。 (2) 顯示內(nèi)容： 128? 64全屏幕點(diǎn)陣。 HD61203和 HD61202就是這類液晶顯示驅(qū)動控制器套件。用 lr 來表示漢字的區(qū)域，當(dāng) lr=0，表示左區(qū)； lr=1，表示中區(qū)； lr=2，表示右區(qū)。具體到軟件設(shè)計(jì)時(shí)，則需設(shè)計(jì)一判忙程序，在判斷 BUSY=0 后，再往下進(jìn)行操作。 第三節(jié) LCD液晶顯示 LCD的顯示原理 液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器。引腳 RESET上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí) MCU復(fù)位。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。因?yàn)?AVR指令為 16位或 32位，故 Flash組織成 8K? 16的形式。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。如果 JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 端口 B(PB7～ PB0) 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在圖中以 P1口作為數(shù)據(jù)口， 為 CSA， 為 CSB， 為使能端， 為 R/W 和 為 D/I 信號。如圖 21 和圖 22 所示，其中左為單片機(jī)，右為液晶顯示模塊。 第 9~12 周 1. 設(shè)計(jì) LCD顯示電路， 電源電路， 用 Protel99 繪制原理圖，和同學(xué)一起完成整個(gè)充電電路原理圖，并繪制印制電路板。 這次設(shè)計(jì)要解決的關(guān)鍵問題是如何用 Atmega16L 芯片控制 LCD 模塊及用 C語言編制相應(yīng)的顯示程序．隨著單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，其相應(yīng)的匯編編程和所暴露的問題也越來越多，逐漸引入了高級語言， C 語言就是其中的一種。