【正文】 第三章 軟件設(shè)計 由于本人主要負(fù)責(zé)設(shè)計軟件部分，而本人之前對 C 語言這門。從焊下來的結(jié)果來看，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。 接下來是焊接 的工作，這部分相對來說并不陌生，在大二時曾進(jìn)行過電子課程的實習(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)，但比較耗時和費(fèi)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(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(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)各個元件和它們之間的關(guān)系。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進(jìn)行改正。 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(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。 在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。 LCD 的 EN、 D/I、 CS CS R/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) 用簡介 經(jīng)過前面的努力，智能充電器硬件電路的設(shè)計在本人及同組人的共同努力下已經(jīng)完成，接下來便是根據(jù)前面的設(shè)計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現(xiàn)單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接。其中 C C11 兩個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 用來實現(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 加圖 圖 29 5V 的電源電路設(shè)計原理圖 上圖是 LM78作為輸出電壓固定的典型電路圖，正常工作時，輸入、輸出電壓差為 38V。 MGLS12864 的邏輯電路圖如下： HD61202 * LCD: VGLS12864 128? 64 DOTS 64 64 64 VDD VSS V0 圖 28 MGLS12864的邏輯電路圖 MGLS12864 液晶顯示模塊一共有 20 個引腳，它的接口定義如下： 表 22 MGLS12864的接口電路 序號 符號 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，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)動電壓 13 VCC — 電源正 14 GND — 電源地 15 CS1 輸入 片選信號 16 CS2 輸入 片選信號 17 VOUT — LCD 負(fù)壓驅(qū)動電壓 18 RET 輸入 復(fù)位信號 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 在本次的設(shè)計中，要供電給 mega16 和 LCD 顯示模塊兩部分，而一個 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），需要提供一個液晶驅(qū)動電壓，用以調(diào)節(jié)對比度，接在液晶模塊的 V0引腳上，由于液晶的對比度會隨著溫度的變化而相應(yīng)變化，所以其液晶顯示驅(qū)動電壓值應(yīng)隨著溫度作相應(yīng)的調(diào)整，這里采用了一個電位器，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)動的負(fù)壓電路。 4． HD61202及其兼容控制器的占空比為 1/32~1/64。 2． HD61202及其兼容控制器是列驅(qū)動器，具有 64路列驅(qū)動輸出。之所以稱它們?yōu)樘准且驗镠D61203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、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)計即可。以第一行的“智”字為例，這個字位于模塊的左區(qū)，則 lr=0； 它位于第一頁和第二頁，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 表示頁面， Y 表示列地址。由于每個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)定義從最左上角開始顯示，則先從上到下顯示第 0 頁的第一列，依次從左向右開始顯示。向液晶模塊顯示一個漢字的過程就是：由液晶屏 顯示區(qū)的指定字符行的指定列開始，連續(xù)輸出該字符對應(yīng)的字符庫中的 16個列數(shù)據(jù)，如果是顯示字符，則輸出 8 個列數(shù)據(jù)即可。 在本模塊中，每個漢字的大小是 16 16 點(diǎn)陣，而每個字符的大小是 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漢字或字符，需要 3 個最基本的控制操作：分別向 3 個控制器寫指令代碼、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)計的實際要求，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)動芯片也相互配套，使 LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。復(fù)位寄存器為 1時 MCU復(fù)位。掉電檢測復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復(fù)位門限 Vpot時 MCU即復(fù)位?？撮T狗計數(shù)器溢出時，將產(chǎn)生一個晶振的復(fù)位脈沖。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 圖 27 外部復(fù)位時序圖 (3) 看門狗復(fù)位。 Vcc Vpot Vpot RESET Vrst Vrst TIMEOUT INTERINAL tTOUT tTOUT RESET 圖 25 RESET引腳與 VCC相連時， 圖 26 RESET引腳由外部控制時 , 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， MCU復(fù)位。 Atmega16L的時鐘電路 單片機(jī)的時鐘用于產(chǎn)生工作所需要的時序， 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)存儲器。 (2) 數(shù)據(jù)存儲器的尋址方式分為 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的程序存儲器為 13位，因此可以尋址 8K的存儲器空間。用戶程序的安全性要根據(jù) Flash程序存儲器的兩個區(qū)： 引導(dǎo) (Boot) 程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來考慮 。 (1) Atmega16L具有 16K字節(jié)的在線編程 Flash， 用于存儲程序指令代碼。 Atmega16L的存儲器 AVR結(jié)構(gòu)有兩個主要的存儲空間：數(shù)據(jù)存儲器空間和程序存儲器空間，此外，Atmega16L還有一個 EEPROM存儲器以保存數(shù)據(jù)。使用 ADC時應(yīng)通過一個低通濾波器與 VCC相連。 AVCC AVCC是端口 A與 A/D轉(zhuǎn)換器的電源。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。 RESET 復(fù)位輸入引腳。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低 時將輸出電流。 端口 D((PD7～ PD0) 端口 D 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)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。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。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。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。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。 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。 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。電位器用于顯示對比度的調(diào)節(jié)。電路圖如圖 22所示。單片機(jī)通過對這些接口的操作，以達(dá)到對液晶顯示模塊的控制。電位器用于顯示對比度的調(diào)節(jié)。 (一 ) 直接訪問方式 數(shù)據(jù)總線 GND +5V 電位器 負(fù)電源 1 3 2 74LS00 A11 A10 A9 A8 MPU 圖 21 直接訪問方式電路圖 LCM 接口