【正文】 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)計說明書 (論文 ) 24 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。 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 22 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?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、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)定義從最左上第 0頁 第七頁 ? 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 21 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 點陣，而每個字符的大小是 8 16點陣，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，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)南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 20 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。看門狗計數(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 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 19 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 直接訪問方式就是將液晶顯示模塊的接口作為存儲器或 I/O設(shè)備直接掛在單PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 RD WE DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 GND VCC V0 E /CSA /CSB R/W D/I 10K 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 15 片機(jī)總線上，單片機(jī)以訪問存儲器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。 第一節(jié) 液晶顯示模塊兩種訪問方式接口電路的 選擇 單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接方式分為直接訪問方式和為間接控制方式兩種。 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 14 第二章 硬件電路設(shè)計 經(jīng)過前面對充電器原理、液晶模塊、 ATmega16L 等的總體了解和掌握以及對各種元器件和電路圖的分析和比較后，現(xiàn)在就可以開始進(jìn)入硬件電路的設(shè)計了。 最后數(shù)周 寫畢業(yè)設(shè)計論文，完成全部畢業(yè)設(shè)計。 2. 編寫顯示程序。 2. 熟悉繪圖軟件 Protel99 的使用。 第 3~8 周 1. 自學(xué)這次課題所涉及的相關(guān)內(nèi)容，包括 C語言基礎(chǔ)知識， AVR單片機(jī)（主要是 Atmega16L 芯片）和 ICCAVR 編譯器的使用以及液晶顯示的相關(guān)內(nèi)容。這次畢業(yè)設(shè)計，就不得不花大量的時間在這些基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)上。在大一時就曾接觸過 C 語言，由于時間較短，重視程度 不夠，后來又一直沒用過，只能對它有一個大概的了解。 (4) 手工焊接和 ICCAVR 編譯器的應(yīng)用。 (2) 設(shè)計電源電路。 (3)體積小，重量輕 (4)功率消耗小 液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，因此耗電量 比其南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 12 它顯示器要小得多。 在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊作為輸出器件有以下優(yōu)點 : (1)顯示質(zhì)量高 液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此液晶顯示器畫質(zhì)高而且不會閃爍。 液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計。 8位和 16 位的計數(shù)器定時器 (C/T)，可作比較器、計數(shù)器、外部中斷和PWM（也可作 D/A ）用于控制輸出。 ~,電源抗干擾性能強。具有 32 個通用作寄存器 (相當(dāng)于 8051 中的 32 個累加器 )，克服了單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶須現(xiàn)象， 128~4K 字節(jié) SRAM 可靈活使用指令計算，并可用功能很強的 C語言編程，易學(xué)、易寫、易移植?？啥啻尾翆懙?FLASH 具有多重密碼保護(hù)鎖死 (LOCK)功能，因此可低成本高速度地完成產(chǎn)品商品化，并且可多次更改程序 (產(chǎn)品升級 )而不必浪費 1C 或電路板，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及競爭力。當(dāng)執(zhí)行某一指令時，下一指令被預(yù)先從程序存儲器中取出，這使得指令可以在每一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行。AVR 的指令執(zhí)行速度可達(dá) 50ns (20MHz)。 AVR 的數(shù)據(jù)存儲器還是以 8 個 Bit(位 )為一個單元，因此 AVR還是屬于 8位單片機(jī)。 AVR 單片機(jī)的主要特點如下： 10000 次以上的 Flash 程序存儲器。 (9) 工作電 壓： － 。 (7) 片內(nèi) / 片外中斷源。 (5) 32個可編程的 I/O引線， 40引腳 PDIP封裝。 1K字節(jié)的片內(nèi) SRAM， 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密。 具有獨立鎖定位的可選 Boot代碼區(qū)，通過片上 Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng) 內(nèi)編程。其功能特性如下： (1) 8 位 CPU。本次設(shè)計所用到的 Atmega16L 芯片便是 ATmega 系列中的一種，在這里作為充電器的核心部件。同時，由 32 個通用工作寄存器所構(gòu)成的寄存器組被雙向映射，因此，可以采用讀寫寄存器和讀寫片內(nèi)快速 SRAM 存