【正文】 ation has been the key technique of the manmachine interface. This text to basic proceeded the research in Micro Controller Unit liquid crystal display control the lesson a background of this lesson and study meaning and finished functions in introduction system edits collected materials the language to proceed with single the basic language of a machine the software designs, the instruction carries out the speed quick, save memory. For the sake of easy to expand with the design adoption mold a logic for turning construction, making procedure designing relation that change, software more shorter and more easier to understand. Make hardware control in software descended to moderate the text inside describes the system hardware work principle in brief first, and attach with the system hardware design frame diagram, bine development history that introduced the single a machine microprocessor, discuss this graduate design a function for applied each hardware connecting a people the technique connects with each one a mold piece and work processes, bine to describe in a specific way 8052,8279 and the SED1520 circumscribes the electric circuit connects oscular and soft, the hardware adjusts to try. Expatiated the process of the procedure the next in order with realizes process. The predominance thought that this text pose is soft, the hardware bines together, regarding hardware as the foundation, proceed the plait of each function mold piece to me finally of use the single a machine realizes the design thought that the liquid crystal display of LCD control principle with soft, the hardware adjusted to try to make the detailed treatise.Keywords Micro Controller Unit Microprocessor LCD 8279前言隨著越來(lái)越多的手持式電器的出現(xiàn)，對(duì)高性能、小尺寸、重量輕的電池充電器的需求也越來(lái)越大。因此需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。Atmel AVR 微處理器是當(dāng)前市場(chǎng)上能夠以單片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微處理器。Flash 可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在PCB貼裝之后再通過(guò)ISP 進(jìn)行編程，從而允許在最后一分鐘進(jìn)行軟件更新。10位A/D 轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測(cè)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(duì)像 “C”這樣的高級(jí)語(yǔ)言而設(shè)計(jì)的8 位微處理器。第一章　概述第一節(jié)　緒論如今，隨著越來(lái)越多的手持式電器的出現(xiàn)，對(duì)高性能、小尺寸、重量輕的電池充電器的需求也越來(lái)越大。因此需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。從20世紀(jì)60年代的商用鎳鎘和密封鉛酸電池到近幾年的鎳氫和鋰離子技術(shù)，可充電電池容量和性能得到了飛速的發(fā)展。電池充電是通過(guò)逆向化學(xué)反應(yīng)將能量存儲(chǔ)到化學(xué)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)充電器時(shí)要仔細(xì)了解這些特性以防止過(guò)度充電而損壞電。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全地充電，因此，需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確地監(jiān)控(例如對(duì)充、放電電流、充電電壓、溫度等的監(jiān)控)，以縮短充電時(shí)間，達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。其框圖如下：圖11 智能充電器基本框圖Atmel AVR 微處理器是當(dāng)前市場(chǎng)上能夠以單片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微處理器。Flash 可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在PCB貼裝之后再通過(guò)ISP 進(jìn)行編程，從而允許在最后一分鐘進(jìn)行軟件更新。10位A/D 轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測(cè)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(duì)象 “C”這樣的高級(jí)語(yǔ)言而設(shè)計(jì)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(gè)小時(shí)的時(shí)間里充滿電，通常是一個(gè)小時(shí)) 需要能夠?qū)卧妷?、充電電流和電池溫度進(jìn)行精確地測(cè)量，在充滿電的同時(shí)避免由于過(guò)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(guò)熱 電池充電是將電能傳輸?shù)诫姵氐倪^(guò)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(jì)電池充電器時(shí)，對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)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(chǎng)合，如UPS和報(bào)警系統(tǒng)的備份電池。只要電池單元電壓不超過(guò)生產(chǎn)商的規(guī)定( )， SLA 電池可以無(wú)限制地充電。它的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)便宜，易于使用；缺點(diǎn)是自放電率比較高。失效機(jī)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(jìn)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(shí)電池也會(huì)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(jìn)行充電，同時(shí)要有電流限制以避免在充電過(guò)程的初期電池過(guò)熱。過(guò)充電將造成電池?fù)p壞，甚至爆炸。在單片機(jī)微控制器方面，ATMEL公司有AT89, AT90和ARM三個(gè)系列單片機(jī)的產(chǎn)品。ATMEL在這種強(qiáng)大市場(chǎng)壓力下，發(fā)揮Flash存儲(chǔ)器的技術(shù)特長(zhǎng)，于1997年研發(fā)并推出了個(gè)新配置的、采用精簡(jiǎn)指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)結(jié)構(gòu)的新型單片機(jī)，簡(jiǎn)稱AVR單片機(jī)。AVR單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，具有1MIPS/ MHz的高速運(yùn)行處理能力。AVR結(jié)構(gòu)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)日的就在于能夠更好地采用高級(jí)語(yǔ)言（例如C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言）來(lái)編寫嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，從而能高效地開(kāi)發(fā)出目標(biāo)代碼。 AVR單片機(jī)運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時(shí)候就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個(gè)周期執(zhí)行指令。AVR單片機(jī)是用一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的，它是在8位單片機(jī)中第一個(gè)真正的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。尋址空間分別為可直接訪問(wèn)8M字節(jié)的程序存儲(chǔ)器和8M字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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。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(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。512 字節(jié)的EEPROM，可連續(xù)擦寫100,000 次。(4) 可通過(guò)JTAG接口實(shí)現(xiàn)對(duì)FLASH、EEPROM的編程。(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。(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?！　∷俣鹊燃?jí)：0－8MHz。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)。，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。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。(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(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。，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。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。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。(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。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。(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)。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。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。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。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。 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。 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。 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)。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。如圖21和圖22所示，其中左為單片機(jī)，右為液晶顯示模塊。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。(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。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。在圖中以 P1口作為數(shù)據(jù)口。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。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(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