【正文】
。 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)。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。這就是 LCD顯示的基本原理。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)。當(dāng)去掉電場(chǎng)后液晶分子又恢復(fù)取扭曲結(jié)構(gòu)。 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。 (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)。 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。 (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?，就可以方便地移植到其它種類的單片機(jī)上。 (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。 (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。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)。 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。 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)。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。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。 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。 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)男薷摹? (4)布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。 (3)使用 Design/Netlist 菜單，調(diào)入網(wǎng)絡(luò) 表。 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。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。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。 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。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。 (4) 編輯和調(diào)整。 (3) 原理圖布線。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。 在這里主要用它來(lái)繪制電路原理圖和生成印制電路板。 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。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。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。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。 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。 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。 (7) 本次選 用的模塊是雙電源供電（ VDD/V0），需要提供一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)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。 (5) 工作環(huán)境：－ 10~+50℃。 (3) 指令形式：七種指令。 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。 4． HD61202及其兼容控制器的占空比為 1/32~1/64。 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。之 所以稱它們?yōu)樘准且驗(yàn)?HD61203和 HD61202必須配套使用，通常有 12864和19264兩種規(guī)格。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。因此，第二行的“電”就應(yīng)該表示為 ()，其它字符依此設(shè)計(jì)即可。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。 X 表示頁(yè)面， Y 表示列地址。 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。假設(shè)定義從最左上第 0頁(yè) 第七頁(yè) ? 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 24 角開始顯示，則先從上到下顯示第 0 頁(yè)的第一列，依次從左向右開始顯示。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。 在本模塊中，每個(gè)漢字的大小是 16 16 點(diǎn)陣，而每個(gè)字符的大小是 8 16點(diǎn)陣，即字符的寬度為漢字的 1/2。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)。 要想在液晶模塊上顯示一個(gè)漢字或字符，需要 3個(gè)最基本的控制操作：分別向 3 個(gè)控制器寫指令代碼、寫顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)。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。隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅(qū)動(dòng)芯片也相互配套，使 LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 23 用提供了極大的方便。復(fù)位寄存器為 1時(shí) MCU復(fù)位。掉電檢測(cè)復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測(cè)復(fù)位門限Vpot時(shí) MCU即復(fù)位。看門狗計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)晶振的復(fù)位脈沖。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 圖 27 外部復(fù)位時(shí)序圖 (3) 看門狗復(fù)位。 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。電源電壓低于上電復(fù)位門限 Vpot時(shí)， MCU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 。 EEPROM 的壽命至少為 100,000 次擦除周期。 (3) ATmega16L 包含 512 字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 (2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址方式分為 5種：直接尋址、帶偏移量的間接尋址、間接尋址、帶預(yù)減量的間接尋址和帶后增量的間接尋址。 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。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)： 引導(dǎo) (Boot) 程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來(lái)考慮 。 (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。