【正文】 量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。AVR 是目前唯一的針對象 “C”這樣的高級語言而設(shè)計的8 位微處理器。電池的安全充電 現(xiàn)代的快速充電器( 即電池可以在小于3 個小時的時間里充滿電，通常是一個小時) 需要能夠?qū)卧妷?、充電電流和電池溫度進行精確地測量，在充滿電的同時避免由于過充電造成的損壞。最大充電電流 最大充電電流與電池容量(C) 有關(guān)。例如，電池的容量為750 mAh，充電電流為750 mA，則充電電流為1C (1 倍的電池容量)。過熱 電池充電是將電能傳輸?shù)诫姵氐倪^程。但不是所有的電能都轉(zhuǎn)化為了電池中的化學(xué)能。當(dāng)電池充滿后，若繼續(xù)充電，則所有的電能都將轉(zhuǎn)化為電池的熱能。因此，在設(shè)計電池充電器時，對溫度進行監(jiān)控并及時停止充電是非常重要的。密封鉛酸電池(SLA) 密封鉛酸電池主要用于成本比空間和重量更重要的場合，如UPS和報警系統(tǒng)的備份電池。只要電池單元電壓不超過生產(chǎn)商的規(guī)定( )， SLA 電池可以無限制地充電。它的優(yōu)點是相對便宜，易于使用；缺點是自放電率比較高。失效機理主要是極性反轉(zhuǎn)。為了防止損壞電池包，需要不間斷地監(jiān)控電壓。NiCd 電池以恒定電流的方式進行充電。這種電池的容量比NiCd 的大。和NiCd 電池一樣，極性反轉(zhuǎn)時電池也會損壞。和NiCd 電池一樣，NiMH 電池也為恒定電流充電。鋰電池以恒定電壓進行充電，同時要有電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。過充電將造成電池?fù)p壞，甚至爆炸。在單片機微控制器方面，ATMEL公司有AT89, AT90和ARM三個系列單片機的產(chǎn)品。ATMEL在這種強大市場壓力下，發(fā)揮Flash存儲器的技術(shù)特長，于1997年研發(fā)并推出了個新配置的、采用精簡指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)結(jié)構(gòu)的新型單片機，簡稱AVR單片機。AVR單片機采用RISC結(jié)構(gòu)，具有1MIPS/ MHz的高速運行處理能力。AVR結(jié)構(gòu)單片機的開發(fā)日的就在于能夠更好地采用高級語言（例如C語言、BASIC語言）來編寫嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，從而能高效地開發(fā)出目標(biāo)代碼。 AVR單片機運用Harvard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時候就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個周期執(zhí)行指令。AVR單片機是用一個時鐘周期執(zhí)行一條指令的，它是在8位單片機中第一個真正的RISC結(jié)構(gòu)的單片機。尋址空間分別為可直接訪問8M字節(jié)的程序存儲器和8M字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。AVR主要有單片機有ATtiny、AT90和ATmega三種系列，其結(jié)構(gòu)和基本原理都相類似。它是一種具有40引腳的高性能、低功耗的8位微處理器。(2) 先進的RISC 結(jié)構(gòu)：131 條指令– 大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期32個8 位通用工作寄存器全靜態(tài)工作(3) 非易失性數(shù)據(jù)和程序存儲器：16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫壽命可達到10,000 次以上。512 字節(jié)的EEPROM，可連續(xù)擦寫100,000 次。(4) 可通過JTAG接口實現(xiàn)對FLASH、EEPROM的編程。(6) 兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/ 計數(shù)器，一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/ 計數(shù)器。(8) 具有一個10位的AD轉(zhuǎn)換器，能對來自端口A的8位單端輸入電壓進行采樣?！　∷俣鹊燃墸?－8MHz。由于AVR采用16位的指令，所以一個程序存儲器的存儲單元為16位，即XXXX*1116(也可理解為8位，即2*XXXX*8)。，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。AVR運用Harvard結(jié)構(gòu)概念，具有預(yù)取指令的特性，即對程序存儲和數(shù)據(jù)存取使用不同的存儲器和總線。(LOCK)。(用編程器寫入)，也可使用串行在線編程(ISP)方法下載寫入，也就是說不必將單片機芯片從系統(tǒng)上拆下，拿到萬用編程器上燒寫，而可直接在電路板上進行程序的修改、燒寫等操作，方便產(chǎn)品升級，尤其是采用SMD封裝，更利于產(chǎn)品微型化。，等于又增加了一個芯片，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。LCD顯示模塊是一種被動顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長和抗干擾能力強等優(yōu)點，在低功耗的單片機系統(tǒng)中得到大量使用。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就顯示黑色，這樣即可顯示出圖形。(2) 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單。2　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)和要求智能充電器的設(shè)計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)計的LCD顯示部分，其主要涉及的知識包括：(1) 自學(xué)AVR單片機的相關(guān)內(nèi)容。(3) 設(shè)計128*64液晶顯示控制電路和用C語言編制LCD顯示程序，用圖形方式顯示充電器電壓、電流等參數(shù)。這次設(shè)計要解決的關(guān)鍵問題是如何用Atmega16L芯片控制LCD模塊及用C語言編制相應(yīng)的顯示程序．隨著單片機的開發(fā)應(yīng)用，其相應(yīng)的匯編編程和所暴露的問題也越來越多，逐漸引入了高級語言，C語言就是其中的一種。而對于AVR單片機的相關(guān)知識和液晶顯示模塊的使用，則完全是一片空白。為了更有效地完成這個課題，特列出了如下計劃：表11 畢業(yè)設(shè)計進度表 起止時間 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)計的整體方案，完成開題報告。并設(shè)計一些簡單的實際電路，熟練所學(xué)內(nèi)容并加以鞏固。 第9~12周1. 設(shè)計LCD顯示電路，電源電路，用Protel99繪制原理圖，和同學(xué)一起完成整個充電電路原理圖，并繪制印制電路板。 第13~15周焊接調(diào)試電路，根據(jù)各部分的作用對硬件電路進行調(diào)試，最后聯(lián)機調(diào)試。 這次畢業(yè)設(shè)計是由郭偉同學(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，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。在本章里，首先將介紹一下液晶模塊訪問方式的兩種接口電路，然后對LCD顯示電路原理圖作一個詳細(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PROTEL99的使用和PCB板的繪制以及焊接做一簡單介紹，然后再將自己的設(shè)計思想和同組人所設(shè)計的兩部分結(jié)合，達成統(tǒng)一。如圖21和圖22所示，其中左為單片機，右為液晶顯示模塊。直接訪問方式的接口電路如圖21所示，在圖中，單片機通過高位地址A11控制CSA，A10控制CSB，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器；同時用地址A9作為R/W信號控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用地址A8作為D/I信號控制寄存器的選擇，E(使能)信號由RD和WE共同產(chǎn)生，這樣就實現(xiàn)了單片機對液晶顯示模塊的電路邊接。(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通過自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接。這種方式的特點就是電路簡單，控制時序由軟件實現(xiàn)，可以實現(xiàn)高速單片機與液晶顯示模塊的接口。在圖中以 P1口作為數(shù)據(jù)口。通過比較再結(jié)合本次設(shè)計的實際條件，由于Atmega16L芯片沒有WR、RD管腳，而且為了使電路簡單且方便軟件實現(xiàn)，所以最終決定采用間接控制的方式來設(shè)計LCD顯示電路。端口A 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，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。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，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。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，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。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。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D處于高阻狀態(tài)。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。XTAL2 　　　　　　反向振蕩放大器的輸出端。不使用ADC時，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。AREF　　　　　　　A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。這三個存儲器都為線性的平面結(jié)構(gòu)。因為AVR指令為16位或32位，故Flash組織成8K16的形式。Flash存儲器至少可以擦寫10,000次。關(guān)于用SPI 或JTAG 接口實現(xiàn)對Flash 的串行下載，將在軟件部分作詳細(xì)的介紹。ATmega16L的全部32個通用寄存器、64個I/O寄存器及1024個字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM可以通過所有上述的尋址模式進行訪問。它是作為一個獨立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。EEPROM 的訪問由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。 Atmega16L的系統(tǒng)復(fù)位Atmega16L有五個復(fù)位源：(1) 上電復(fù)位。如果在單片機加Vcc電壓的同時，保持RESET引腳為低電平，則可延長復(fù)位周期。引腳RESET上的低電平持續(xù)時間大于最小脈沖寬度時MCU復(fù)位?？撮T狗使能并且看門狗定時器溢出時復(fù)位發(fā)生。Vcc RESET WDT 1 XTAL CycleTIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUTINTERNAL RESET 圖28 看門狗復(fù)位時序圖(4) 掉電檢測復(fù)位。(5) JTAG AVR復(fù)位。3　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。根據(jù)LCD顯示原理的不同，常見和常用的LCD可以分為字符型LCD和點陣型LCD兩種。現(xiàn)就點陣型LCD的顯示原理、模塊特點等做一簡要介紹。這里要特別引起注意的是完成這3項操作的前提條件是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，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。具體到軟件設(shè)計時，則需設(shè)計一判忙程序，在判斷BUSY=0后，再往下進行操作。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在ROM中。上面已經(jīng)介紹到，MGLS19264液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為19264點陣，其中，它們的每8個像素行組成一頁，整個顯示區(qū)共分為8頁，每64列為一個區(qū)，這樣，它就有左、中、右3個區(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……第七頁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，從左到右進行顯示的。MGLS19264LCM的顯示部分為左、中、右3個區(qū)，可以由CS片選的取值分別進行控制，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，就可以編寫顯示界面這一塊程序。用lr來表示漢字的區(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)。則()就可以定義出這個字在屏上的實際位置。這里要注意的是每個漢字占用的行地址是兩頁，如“智”字占的就是X0和X1，即第二行的漢字其X=2而不是1。 液晶顯示控制驅(qū)動器HD61202及其兼容液晶顯示控制器是一種帶有驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器，而在小規(guī)模點陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示驅(qū)動器組成液晶顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)是非常有益的，這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡單化，從而降低模塊的成本，同時也提高了對軟件功能的要求。HD61203和HD61202就是這類液晶顯示驅(qū)動控制器套件。其特點如下：1．內(nèi)藏64*64=4096位顯示RAM，RAM中每位數(shù)據(jù)對應(yīng)LCD屏上的一個點的亮、暗狀態(tài)。3．HD61202及其兼容控制驅(qū)動器讀、寫時序與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)。 液晶顯示模塊的特點MGLS12864圖形液晶顯示模塊的驅(qū)動和控制系統(tǒng)是由一片KS0107B或兼容驅(qū)動器( HD61203 )作為行驅(qū)動器和兩片KS0108B或兼容驅(qū)動器(HD61203) 作為列驅(qū)動器組成的。(2) 顯示內(nèi)容：12864全屏幕點陣。(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。(6) 模塊應(yīng)用有三種電源：邏輯電源、液晶驅(qū)動電壓、背光電壓。(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。下面就一個電源電路給出設(shè)計方案，另一個同樣原理。輸入電壓PS為9V。D1是保護二極管，當(dāng)輸入端短路時，給輸出電容器C11一個放電電路，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。5 硬件電路設(shè)計經(jīng)過對以上對ATmega16L芯片的端口、存儲器、時鐘電路、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