【正文】 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)U1DIP40Atmega16LCDJ2DIP20LCD模塊電阻RRES2電容CCAP鎖存器U5DIP2074LS245NPN三極管QTO462N2222A晶體XXTAL1XTAL通用運(yùn)放U2A，U2BDIP8LM358(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、CSCSR/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6 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(jì)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(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CC11兩個(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。MGLS12864的邏輯電路圖如下：HD61202 *LCD: VGLS1286412864 DOTS64HD61202 (1) HD61202 (2)6464VDDVSSV0/CSA/CSBDB0DB7D/IR/WE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１D7三態(tài)數(shù)據(jù)總線２D6三態(tài)數(shù)據(jù)總線３D5三態(tài)數(shù)據(jù)總線4D4三態(tài)數(shù)據(jù)總線5D3三態(tài)數(shù)據(jù)總線6D2三態(tài)數(shù)據(jù)總線7D1三態(tài)數(shù)據(jù)總線8D0三態(tài)數(shù)據(jù)總線9E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10R/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11D/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12V0—液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓13VCC—電源正14GND—電源地15CS1輸入片選信號(hào)16CS2輸入片選信號(hào)17VOUT—LCD負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電壓18RET輸入復(fù)位信號(hào)19LED+—顯示模塊背光電源20LED—顯示模塊背光電源4 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)對比度，接在液晶模塊的V0引腳上，由于液晶的對比度會(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。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)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(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(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(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)輸出該字符對應(yīng)的字符庫中的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1616點(diǎn)陣，而每個(gè)字符的大小是816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)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(shí)MCU即復(fù)位?？撮T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。VccRESET VrstTIMEOUT tTOUTINTERNALRESET 圖27 外部復(fù)位時(shí)序圖(3) 看門狗復(fù)位。Vcc Vpot VpotRESET Vrst VrstTIMEOUTINTERINAL tTOUT tTOUT RESET 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。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。 Atmega16L的存儲(chǔ)器AVR結(jié)構(gòu)有兩個(gè)主要的存儲(chǔ)空間：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和程序存儲(chǔ)器空間，此外，Atmega16L還有一個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器以保存數(shù)據(jù)。使用ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)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(shí)鐘操作電路的輸入端。RESET　　　　　　 復(fù)位輸入引腳。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。2 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PD0PD1PD2PD3PD4PD5PD6PD7RDWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7GNDVCCV0E/CSA/CSBR/WD/I10K 數(shù)據(jù)總線 GND +5V電位器 負(fù)電源 1 32 74LS00A11A10A9A8MPU 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(chǔ)器或I/O設(shè)備直接掛在單片機(jī)總線上，單片機(jī)以訪問存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。 1 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。2 硬件電路設(shè)計(jì)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(jì)了。 最后數(shù)周寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，完成全部畢業(yè)設(shè)計(jì)。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(shí)，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(jì)，就不得不花大量的時(shí)間在這些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)上。在大一時(shí)就曾接觸過C語言，由于時(shí)間較短，重視程度不夠，后來又一直沒用過，只能對它有一個(gè)大概的了解。(4) 手工焊接和ICCAVR編譯器的應(yīng)用。(2) 設(shè)計(jì)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(dòng)IC上，因此耗電量比其它顯示器要小得多。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(diǎn):(1) 顯示質(zhì)量高液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)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(huì)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(jì)。(C/T)，可作比較器、計(jì)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(qiáng)。具有32個(gè)通用作寄存器(相當(dāng)于8051中的32個(gè)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(jì)算，并可用功能很強(qiáng)的C語言編程，易學(xué)、易寫、易移植?？啥啻尾翆懙腇LASH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