【正文】 出大規(guī)模、高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。在本章里，本人將先介紹C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，然后介紹LCD的顯示原理、模塊的軟件特性等,接下來(lái)便是最主要的整個(gè)程序的設(shè)計(jì)。焊接完成后，整個(gè)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(jì)。這塊板子面積不算大(約90cm70cm)，元器件引腳多，看起來(lái)很密集。雖然以后接觸得比較少，但通過(guò)幾天的練習(xí)，還是基本圓滿地完成了任務(wù)。(5) 完成修飾等工作，完成整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)。自動(dòng)布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。由于在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面出現(xiàn)了許多錯(cuò)誤，通過(guò)請(qǐng)教老師及自己的不懈努力，花了數(shù)天的時(shí)間才全部改了出來(lái)。(2) 進(jìn)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)。(7) 打印原理圖。(6) 生成網(wǎng)絡(luò)表。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。調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等操作。編輯元件的屬性。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導(dǎo)線將元件連接起來(lái)，連接時(shí)一定要符合電氣規(guī)則。(2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。原理圖的設(shè)計(jì)步驟如下：(1) 設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境。PROTEL99SE是一個(gè)全32位的電路板設(shè)計(jì)軟件，使用該軟件可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。LCD模塊的8位數(shù)據(jù)線接在了Atmega16L芯片B口的8位數(shù)據(jù)線上，這里用了一個(gè)74LS24作為鎖存器使它們間接連接在一起。第五節(jié) 硬件電路設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)以上對(duì)ATmega16L芯片的端口、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、以及復(fù)位電路和LCD液晶顯示等原理的介紹后，現(xiàn)在就可以完成對(duì)這部分硬件電路的設(shè)計(jì)了。D1是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給輸出電容器C11一個(gè)放電電路，防止C11兩端電壓作用于調(diào)壓管的be結(jié)，造成調(diào)壓管be結(jié)擊穿而損壞。輸入電壓PS為9V。下面就一個(gè)電源電路給出設(shè)計(jì)方案，另一個(gè)同樣原理。(8) ，選用電源太大不僅增加功耗，更有可能損壞背光燈和縮短模塊的使用壽命。(6) 模塊應(yīng)用有三種電源：邏輯電源、液晶驅(qū)動(dòng)電壓、背光電壓。(4) 接口形式：與控制器采用8位數(shù)據(jù)總線和8位控制線相連。(2) 顯示內(nèi)容：12864全屏幕點(diǎn)陣。 液晶顯示模塊的特點(diǎn)MGLS12864圖形液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)是由一片KS0107B或兼容驅(qū)動(dòng)器( HD61203 )作為行驅(qū)動(dòng)器和兩片KS0108B或兼容驅(qū)動(dòng)器(HD61203) 作為列驅(qū)動(dòng)器組成的。3．HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器讀、寫時(shí)序與68系列微處理妻相符，因此它可直接與68系列微處理器借口相聯(lián)。其特點(diǎn)如下：1．內(nèi)藏64*64=4096位顯示RAM，RAM中每位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)LCD屏上的一個(gè)點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)。HD61203和HD61202就是這類液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器套件。 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器HD61202及其兼容液晶顯示控制器是一種帶有驅(qū)動(dòng)輸出的圖形液晶顯示控制器，而在小規(guī)模點(diǎn)陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示驅(qū)動(dòng)器組成液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是非常有益的，這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡(jiǎn)單化，從而降低模塊的成本，同時(shí)也提高了對(duì)軟件功能的要求。這里要注意的是每個(gè)漢字占用的行地址是兩頁(yè)，如“智”字占的就是X0和X1，即第二行的漢字其X=2而不是1。則()就可以定義出這個(gè)字在屏上的實(shí)際位置。用lr來(lái)表示漢字的區(qū)域，當(dāng)lr=0，表示左區(qū)；lr=1，表示中區(qū)；lr=2，表示右區(qū)。MGLS19264LCM的顯示部分為左、中、右3個(gè)區(qū)，可以由CS片選的取值分別進(jìn)行控制，其接口的片選定義如下：表21 MGLS的片選定義表CS1CS2選中區(qū)域 0 0 左區(qū) 0 1 中區(qū) 1 0 右區(qū) 1 1 未選 有了上面的知識(shí)，就可以編寫顯示界面這一塊程序。上面已經(jīng)介紹到，MGLS19264液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為19264點(diǎn)陣，其中，它們的每8個(gè)像素行組成一頁(yè)，整個(gè)顯示區(qū)共分為8頁(yè)，每64列為一個(gè)區(qū)，這樣，它就有左、中、右3個(gè)區(qū)，它的顯示區(qū)示意圖如下：左區(qū) 中區(qū) 右區(qū)0 1 2 … 62 63 64 65 … 127128 129 … 191DB0…DB7第0頁(yè)……第七頁(yè)DB0…DB7 圖29 液晶屏顯示區(qū)示意圖液晶模塊顯示字符是從上到下，從左到右進(jìn)行顯示的。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在ROM中。具體到軟件設(shè)計(jì)時(shí)，則需設(shè)計(jì)一判忙程序，在判斷BUSY=0后，再往下進(jìn)行操作。這里要特別引起注意的是完成這3項(xiàng)操作的前提條件是KS0108B控制器處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，即BUSY=0，由模塊的軟件特性知道，當(dāng)BUSY=1時(shí)，系統(tǒng)的接口電路處于被封鎖的狀態(tài)，是不能接受除讀狀態(tài)指令外的任何操作的?，F(xiàn)就點(diǎn)陣型LCD的顯示原理、模塊特點(diǎn)等做一簡(jiǎn)要介紹。根據(jù)LCD顯示原理的不同，常見(jiàn)和常用的LCD可以分為字符型LCD和點(diǎn)陣型LCD兩種。第三節(jié)　LCD液晶顯示 LCD的顯示原理液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器。(5) JTAG AVR復(fù)位。Vcc RESET WDT 1 XTAL CycleTIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUTINTERNAL RESET 圖28 看門狗復(fù)位時(shí)序圖(4) 掉電檢測(cè)復(fù)位?？撮T狗使能并且看門狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生。引腳RESET上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)MCU復(fù)位。如果在單片機(jī)加Vcc電壓的同時(shí)，保持RESET引腳為低電平，則可延長(zhǎng)復(fù)位周期。 Atmega16L的系統(tǒng)復(fù)位Atmega16L有五個(gè)復(fù)位源：(1) 上電復(fù)位。EEPROM 的訪問(wèn)由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。ATmega16L的全部32個(gè)通用寄存器、64個(gè)I/O寄存器及1024個(gè)字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM可以通過(guò)所有上述的尋址模式進(jìn)行訪問(wèn)。關(guān)于用SPI 或JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash 的串行下載，將在軟件部分作詳細(xì)的介紹。Flash存儲(chǔ)器至少可以擦寫10,000次。因?yàn)锳VR指令為16位或32位，故Flash組織成8K16的形式。這三個(gè)存儲(chǔ)器都為線性的平面結(jié)構(gòu)。AREF　　　　　　　A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。不使用ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。XTAL2 　　　　　　反向振蕩放大器的輸出端。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳PC5(TDI)、PC3(TMS)與PC2(TCK)的上拉電阻被激活。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口C(PC7～PC0) 　端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口B(PB7～PB0) 　端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。通過(guò)比較再結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際條件，由于Atmega16L芯片沒(méi)有WR、RD管腳，而且為了使電路簡(jiǎn)單且方便軟件實(shí)現(xiàn)，所以最終決定采用間接控制的方式來(lái)設(shè)計(jì)LCD顯示電路。在圖中以 P1口作為數(shù)據(jù)口。這種方式的特點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單，控制時(shí)序由軟件實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)高速單片機(jī)與液晶顯示模塊的接口。(二)間接控制方式 DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0/CSA/CSBER/WD/IVCCV0GND電位器+5V 10K 負(fù)電源 GND MPU LCM接口圖22 間接控制方式電路圖間接控制方式是單片機(jī)通過(guò)自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接。直接訪問(wèn)方式的接口電路如圖21所示，在圖中，單片機(jī)通過(guò)高位地址A11控制CSA，A10控制CSB，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器；同時(shí)用地址A9作為R/W信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用地址A8作為D/I信號(hào)控制寄存器的選擇，E(使能)信號(hào)由RD和WE共同產(chǎn)生，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)液晶顯示模塊的電路邊接。如圖21和圖22所示，其中左為單片機(jī)，右為液晶顯示模塊。在本章里，首先將介紹一下液晶模塊訪問(wèn)方式的兩種接口電路，然后對(duì)LCD顯示電路原理圖作一個(gè)詳細(xì)的介紹，接著介紹充電電路中所用到的各種芯片和元器件的原理和一些功能，最后對(duì)PROTEL99的使用和PCB板的繪制以及焊接做一簡(jiǎn)單介紹，然后再將自己的設(shè)計(jì)思想和同組人所設(shè)計(jì)的兩部分結(jié)合，達(dá)成統(tǒng)一。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是由郭偉同學(xué)和本人共同合作完成，由他完成充電部分的硬件電路的設(shè)計(jì)，和這邊的顯示部分相結(jié)合，共同完成智能充電器的設(shè)計(jì)。 第13~15周焊接調(diào)試電路，根據(jù)各部分的作用對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試，最后聯(lián)機(jī)調(diào)試。 第9~12周1. 設(shè)計(jì)LCD顯示電路，電源電路，用Protel99繪制原理圖，和同學(xué)一起完成整個(gè)充電電路原理圖，并繪制印制電路板。并設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)際電路，熟練所學(xué)內(nèi)容并加以鞏固。為了更有效地完成這個(gè)課題，特列出了如下計(jì)劃：表11 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度表 起止時(shí)間 工 作 內(nèi) 容第1~2周熟悉課題的基本要求，查閱相關(guān)資料，初步擬定設(shè)計(jì)的整體方案，完成開(kāi)題報(bào)告。而對(duì)于AVR單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)和液晶顯示模塊的使用，則完全是一片空白。這次設(shè)計(jì)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何用Atmega16L芯片控制LCD模塊及用C語(yǔ)言編制相應(yīng)的顯示程序．隨著單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，其相應(yīng)的匯編編程和所暴露的問(wèn)題也越來(lái)越多，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言就是其中的一種。(3) 設(shè)計(jì)128*64液晶顯示控制電路和用C語(yǔ)言編制LCD顯示程序，用圖形方式顯示充電器電壓、電流等參數(shù)。第二節(jié)　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求智能充電器的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分，本人的主要任務(wù)是完成充電器設(shè)計(jì)的LCD顯示部分，其主要涉及的知識(shí)包括：(1) 自學(xué)AVR單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。(2) 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣即可顯示出圖形。LCD顯示模塊是一種被動(dòng)顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長(zhǎng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)中得到大量使用。，等于又增加了一個(gè)芯片，可用于保存系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)、固定表格和掉電后的數(shù)據(jù)，既方便了使用，減小了系統(tǒng)的空間，又大大提高了系統(tǒng)的保密性。(用編程器寫入)，也可使用串行在線編程(ISP)方法下載寫入，也就是說(shuō)不必將單片機(jī)芯片從系統(tǒng)上拆下，拿到萬(wàn)用編程器上燒寫，而可直接在電路板上進(jìn)行程序的修改、燒寫等操作，方便產(chǎn)品升級(jí)，尤其是采用SMD封裝，更利于產(chǎn)品微型化。(LOCK)。AVR運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)概念，具有預(yù)取指令的特性，即對(duì)程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存取使用不同的存儲(chǔ)器和總線。，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。由于AVR采用16位的指令，所以一個(gè)程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元為16位，即XXXX*1116(也可理解為8位，即2*XXXX*8)。　　速度等級(jí)：0－8MHz。(8) 具有一個(gè)10位的AD轉(zhuǎn)換器，能對(duì)來(lái)自端口A的8位單端輸入電壓進(jìn)行采樣。(6) 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器。(4) 可通過(guò)JTAG接口實(shí)現(xiàn)對(duì)FLASH、EEPROM的編程。512 字節(jié)的EEPROM，可連續(xù)擦寫100,000 次。(2) 先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)：131 條指令– 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期32個(gè)8 位通用工作寄存器全靜態(tài)工作(3) 非易失性數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器：16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫壽命可達(dá)到10,000 次以上。它是一種具有40引腳的高性能、低功耗的8位微處理器。AVR主要有單片機(jī)有ATtiny、AT90和ATmega三種系列，其結(jié)構(gòu)和基本原理都相類似。尋址空間分別為