【導讀】常見充電電池特性及其充電方式·················1. 液晶顯示模塊的選擇······················6. 第2章硬件電路設(shè)計························9. 第一節(jié)液晶顯示模塊的兩種訪問方式接口電路············9. Atmega16L主要引腳說明···················11. 和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出。凡轉(zhuǎn)引文獻資料，應如實說明。對已有學術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應力求客觀、偽注、偽造、篡改文獻和數(shù)據(jù)等，均屬學術(shù)不端行為致謝一項科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是。2)著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。3)著錄參考文獻能起索引作用。4)著錄參考文獻有利于節(jié)省論文篇幅。

　　

【正文】 (2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。 (3) 原理圖布線。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。 (4) 編輯和調(diào)整。編輯元件的屬性。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào)整元件和導線的位置等操作。 本次設(shè)計所用的主要元件屬性如下： 表 23 主要元件表 說明 編號 封裝 元件名稱 單片機 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 通用運放 U2A， U2B DIP8 LM358 (5) 檢查原理圖。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。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進行改正。 (6) 生成網(wǎng)絡(luò)表。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，通過該表可以確認各個元件和它們之間的關(guān)系。 (7) 打印原理圖。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 27 對電路板的設(shè)計主要分為以下幾個步驟； (1)使用原理圖編輯器設(shè)計原理圖，進行電氣檢查 (ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。 (2)進入電路板 (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)。 (3)使用 Design/Netlist 菜單，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表。 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。 (4)布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。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。 人工布線是畫電路板的基礎(chǔ)，但比較耗時和費力，另外由于自身經(jīng)驗的不足，只得先采用自動布線，在此基礎(chǔ)上作了適當?shù)男薷摹? (5)完成修飾等工作，完成整個電路板的設(shè)計。 接下來是焊接的工作，這部分相對 來說并不陌生，在大二時曾進行過電子課程的實習，主要就是完成收音機的焊接。雖然以后接觸得比較少，但通過幾天的練習，還是基本圓滿地完成了任務(wù)。焊接通常要求：①焊點接觸良好，尤其避免虛焊的產(chǎn)生；②焊點要有足夠的機械強度以保證被焊點不致滑落；③焊點表面應美觀，有光澤。這塊板子面積不算大 (約 90cm? 70cm)，元器件引腳多，看起來很密集。從焊下來的結(jié)果來看，焊點還可以，也算比較美觀，最關(guān)鍵的是沒有短路的情況發(fā)生。 焊接完成后，整個硬件電路原理、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。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 28 第三章 軟件設(shè)計 由于本人主要負責設(shè)計軟件部分，而本人之前對 C語言這門課的學習不是非常的精通，因此在著手本章之前本人對 C語言以及 AVR單片機與 C語言編程方面的書籍做了認真仔細的回顧、學習和再研究，這樣才對下面設(shè)計工作的開展打下了基礎(chǔ)。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。 C 語言開發(fā)單片機的優(yōu)勢 C語言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，具有簡單的語法結(jié)構(gòu)和強大的處理 功能，具有運行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強等多種優(yōu)點，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)便件的直接操作。用 C 語言來編寫目標系統(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，便于改進和擴充，從而開發(fā)出大規(guī)模、高性能的應用系統(tǒng)。其優(yōu)勢如下： (1) 可以大幅度加快開發(fā)進度，程序量越大，用 C語言就越有優(yōu)勢。 (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。 (3) 可以實現(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)小組計劃任務(wù)、分工合作。源程序的可讀性和可維護性都很好。 (4) 省去了人工分配單 片機資源的工作，在匯編語言中要為每一個子程序分配單片機的資源。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，從而有效地避免了人工分配單片機資源的差錯。 (5) 匯編語言的可移植性很差，而 C語言只要將一些與硬件相關(guān)的代碼作適當?shù)男薷?，就可以方便地移植到其它種類的單片機上。 (6) C 語言提供 auto、 static、 flash 等存儲類型，針對單片機的程序存儲空間、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語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型，極大地增強了程序處理能力和靈活 性。 C編譯器能夠自動實現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場保護和恢復，并且提供常用的標準函數(shù)庫，供用戶使用。并且 C 編譯器能自動生成一些硬件的初始化代碼。 (7) 對于一些復雜系統(tǒng)的開發(fā)，可以通過移植 (或 C編譯器提供 )的實時操作系南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 29 統(tǒng)來實現(xiàn)。 正由于 C 語言在系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，這次設(shè)計的所有程序設(shè)計都將采用 C語言編寫，且通過 ICCAVR 編譯器操作 AVR 的硬件資源。 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制成，這是一種電場效應，夾在兩片導電玻璃電極間 的液晶經(jīng)過一定處理，它內(nèi)部的分子呈直角扭曲，當線性偏振光透過其偏振面便會旋轉(zhuǎn)一個直角。當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。當去掉電場后液晶分子又恢復取扭曲結(jié)構(gòu)。把這樣的液晶置于兩個偏振片之間，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。結(jié)合以上知識具體顯示原理如下： ( 1 ) 線段的顯示 點陣圖形式液晶由 M*N個顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64行，每行有128列，每 8列對應 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 16*8=128個點組成，屏上 64*16個顯示單元與顯示 RAM區(qū) 1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。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 (000)=FFH時，如屏的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點；當 (3FFH)=FFH時，則顯示屏的右下角顯示一條短亮線；當 (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。這就是 LCD顯示的基本原理。 ( 2 ) 字符的顯示 用 LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 6*8或 8*8點陣組成，既要找到和顯示屏上某幾個位置對應的顯示 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”的點亮，為“ 0”的不亮，這樣一來就組成某個字符。但對于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器 (如 HD61202)來說，顯示字符就比較簡單了，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及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對應的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 ( 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對應的地址，設(shè)立光南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 30 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。 LCD 模塊的指令說明 要完成顯示程序的設(shè)計，必須了解 LCD 液晶模塊的指令系統(tǒng)。這里采用的LCD 是北京精電蓬遠顯示技術(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。 KS0108B 及其兼容控制驅(qū)動器 ( HD61202 )的指令系統(tǒng)比較簡單，一共只有 7條指令，從作用上可分為兩類。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。下面是各個指令的功能： 1. 讀狀態(tài)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 0 BUSY 0 ON/OFF REST 0 0 0 0 狀態(tài)字是計算機了解 HD61202 及其兼容控制驅(qū)動器當前狀態(tài)，或 是HD61202 及其兼容控制驅(qū)動器向計算機提供其內(nèi)部狀態(tài)的唯一的信息渠道。狀態(tài)字為一字節(jié)，其中僅有 3 位有效位，它們是： BUSY 表示當前 HD61202 接口控制電路運行狀態(tài)。 BUSY=1 表示 HD61202正在處理計算機發(fā)來的指令或數(shù)據(jù)。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。 BUSY=0 表示 HD61202 接口電路已處于“準備好”狀態(tài)，等待計算機的訪問。 ON/OFF 表示當前的顯示狀態(tài)。 ON/OFF=1 表示關(guān)顯示狀態(tài)； ON/OFF=0 表示開顯示狀態(tài)。 RESET 表示當前 HD61202 的工作狀態(tài)，即 反映 RST 端的電平狀態(tài)。當 RST為低電平狀態(tài)時， HD61202 處于復位工作狀態(tài)， RESET=1；當 RST 為高電平狀態(tài)時， HD61202 為正常工作狀態(tài)， RESET=0。 在指令設(shè)置和數(shù)據(jù)讀寫時要注意狀態(tài)字中的 BUSY 標志。只有在 BUSY=0時，計算機對 HD61202 的操作才能有效，因此計算機在每次對 HD61202 操作之前，都要讀出狀態(tài)字以判斷 BUSY 是不為“ 0”。若不為“ 0”，則計算機需要等待，直至 BUSY=0 為止。 2. 顯示開關(guān)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 31 該指令設(shè)置顯示開／關(guān)觸發(fā)器的狀態(tài)，由此控制顯示數(shù)據(jù)鎖存器的工作方式，從而控制顯示屏上的顯示狀態(tài)。 D 位為顯示開／關(guān)控制位。當 D=1 為開顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器正常工作，顯示屏上呈現(xiàn)所需的顯示效果。此時在狀態(tài)字中 ON/OFF=0；當 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。 3. 顯示起始行設(shè)置指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 1 顯示起始行 ( 063 ) 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。 HD61202 有 64 行顯示的管理能力，該指令中 L5~L0 為顯示起始行的地址，取值在 0~3FH( 1~64 行 )范圍內(nèi)，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對應的顯示存儲器的行地址。如果定時間隔地，等間距地修改 ( 如加 1 或減 1)顯示起始行寄存器的內(nèi)容，則顯示屏將呈現(xiàn)顯示內(nèi)容向上或向下平滑滾動的顯示效果。 4. 頁面地址設(shè)置指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 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。 HD61202 將顯示存儲器分成 8 頁，指令代碼中 P2P0 就是要確定當前所要選擇的頁面地址，取值范圍為07H,代表第 18 頁。該指令規(guī)定了以后的讀／寫操作將在哪一個頁面上進行。 5. 列地址設(shè)置指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 顯示列地址 ( 0~63 ) 該指令設(shè)置了 Y 地址計數(shù)器的內(nèi)容， C5~C0=0~3FH( 1~64 )代表了某一頁面上的某一個單元地址，隨后的一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)將在這個單元上進行。 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。 頁面地址的設(shè)置和列地址的設(shè)置將顯示存儲器單元唯一的確定下來，為后來的顯示數(shù)據(jù)的讀／寫作了地址的選通。 6. 寫數(shù)據(jù)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 寫 數(shù) 據(jù) 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 32 該操作將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內(nèi)。操作完成后列地址計數(shù)器自動加 1。 7. 讀數(shù)據(jù)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 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。必須注意的是，進行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù) 。 液晶顯示界面 本著簡單明了的基本思想前面提到，結(jié)合液晶顯示模塊的相關(guān)知識，設(shè)計出如下界面： 圖 31 LCD 界面顯示 這次設(shè)計采用的液晶顯示模塊本是由北京精電公司所造的圖形式的MGLS12864 芯片，其用一片 KS0107B 或兼容驅(qū)動器 ( HD61203 )作為行驅(qū)動器和三片 KS0108B 或兼容驅(qū)動器 (HD61203) 作為列驅(qū)動器組成的。 液晶顯示的第一行為“智能型充電器”，由左起第四列開始顯示，這樣正好左右平均分配。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。由此可見，左邊的兩選項在充放電的過程中是不變的，而右邊的三個參數(shù)在充電過程中隨時發(fā)生變化。 系統(tǒng) 程序流程圖 智能型充電器 電池： 電壓： V 節(jié)數(shù)； 電流： A 狀態(tài)： 溫度： ℃ 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 33 為了方便程序的設(shè)計，使自己在設(shè)計過程中做到思路清晰，設(shè)計起來游刃有