【正文】 DB7~DB0 為顯示指令 12 V0 — 液晶顯示器驅動電壓 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 負壓驅動電壓 18 RET 輸入 復位信號 19 LED+ — 顯示模塊背光電源 20 LED — 顯示模塊背光電源 硬件電路設計 該電路主要 由充電電路、充放電控制電路、顯示和接口電路組成，圖 1所示是其電路組成框圖。由于各種電池對充電電壓和充電電流的要求不同，因此，實現(xiàn)智能充電必須根據(jù)各種電池的自身要求來調整充電電壓和充電電流的 大小。為了保證電池的安全，當電池電壓和溫度超過設定的極限值時， bq2054 將禁止對電池進行充電。 圖 2 所示是該智能充電器的恒壓恒流電路原理圖。數(shù)字電位器 MAX5434 通過串行數(shù)據(jù)總線和控制電路進行通信，以確定電位器的阻值，并改變電池電壓分配網絡的比值，從而改變 bq2054 中 BAT 腳的輸入電壓，以便 bq2054 根據(jù) BAT 腳電壓的大小來改變對電池的充電電壓，最終達到對電池進行恒流、恒壓充電的目的。圖中，將 PWMCTL 連接到 bq2054 的MOD 輸出腳，便可用 MOD 輸出的脈沖信號控制三極管的導通和關閉，從而改變充電電流的大小。 GB+連接到充電電路的電池正極，其電壓就是充電電池的電壓，當電池電壓沒有達到設定電壓時，充電電路將以恒流方式對其進行充電。 該充電器的主控電路中的 CCS， DCS， VSBAT 分別是用于采集電池充電電流，放 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 18 電電流，充電電壓的端口，它們經過濾波放大后和 AT89C51 的 AD 轉換腳相連接，并經過轉換判斷電池的充放電狀態(tài)后，可對電池的充放電作出相應的控制，這些判斷和控制都是由軟件來完成的。 XTALl、XTAL2 是 AT89C51 和智能電池之間 虛擬的異步串行通訊總線的時鐘線和數(shù)據(jù)線，AT89C51 的內部定時器 2 可提供模擬異步串行通訊總線的控制時鐘。 EDSG 是放電使能控制端口，當檢測到鎳鉻電池沒有放電完畢時， AT89C51 就把 EDSG 置為高電平，啟動放電電路對鎳鉻電池進行放電，直到放電完畢，則把其置為低電平，關閉放電電路并對鎳鉻電池進行充電。兩個跳線是 AT89C51 作為從機和 AT89C51 進行通訊時的地址選擇信號，它們可連接或斷開輸入到端口的信號，它們的組合狀態(tài) 00， 01， 10， 11 分別代表從機的地址 00， 01， 10， 11，以便主機和從機通訊時發(fā)出地址信號，之后從機通過查詢作出回應，并向主機發(fā)送信息。當系統(tǒng)采集到電池的實時參數(shù)和結構參數(shù)后，即可通過 LCD 進行中文模式的信息顯示 (要顯示的漢字和字符字庫存儲在 24C16 中， AT89C51 通過I2C總線對其進行調用 )；同時利用 AT89C51 的 TXD、 RXD 口線提供給 RS232 接口，從而完成與 PC 管理計算機的相連，最終完成對電池的集散式管理。PROTEL99SE 是一個全 32 位的電路板設計軟件，使用該軟件可以容易地設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。原理圖的設計步驟如下： (1) 設置原理圖設計環(huán)境。 (2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。編輯元件的屬性。調整元件和導線的位置等操作。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。 (6) 生成網絡表。 (7) 打印原理圖。 (2)進入電路板 (PCB)環(huán)境，使用電路向導確定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。 由于在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面出現(xiàn)了許多錯誤，通過請教老師及自己的不懈努力，花了數(shù)天的時間才全部改了出來。自動布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。 (5) 完成修飾等工作，完成整個電路板的設計。雖然以后接觸得比較少，但通過幾天的練習，還是基本圓滿地完成了任務。這塊板子面積不算大 (約 90cm?70cm)，元器件引腳多，看起來很密集。 焊接完成后，整個硬件電路原理、繪制原理路、焊接等工 作已全部完成，下面轉到軟件部分的設計。在本章里，本人將先介紹 C語言開發(fā)的優(yōu)勢，然后介紹 LCD 的顯示原理、模塊的軟件特性等 ,接下來便是最主要的整個程序的設計。用 C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而開發(fā)出大規(guī)模、高性能的應用系統(tǒng)。 (2) 無需精通單片機指令集和具體的硬件，也能夠編出符合硬件實際專業(yè)水平的程序。源程序的可讀性和可維護性都很好。在使用 C語言后，只要在代碼中申明一下變量的類型，編譯器就會自動分配相關資源，根本不需要人工干預，從而有效地避免了人工分配單片機資源的差錯。 (6) C 語言提供 auto、 static、 flash 等存儲類型，針對單片機的程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間及 EEPROM 空間自動為變量合理地分配空間，而且 C語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型，極大地增強了程序 處理能力和靈活性。并且 C編譯器能自動生成一些硬件的初始化代碼。 正由于 C語言在系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，這次設計的所有程序設計都將采用 C語言編寫，且通過 ICCAVR 編譯器操作 AVR 的硬件資源。當在玻璃電極上加上電壓后，在電場作用下，液晶的扭曲結構消失，偏振光便可以直接通過。把這樣的液晶置于兩個偏振片之間，改變偏振片相對位置就可以得到白底黑子或黑底白字的顯示形式。例如屏的第一行的亮暗由 RAM區(qū)的 00H~00FH的 16字節(jié)的內容決定，當(000)=FFH時，如屏的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點；當 (3FFH)=FFH時，則顯示屏的右下角顯示一條短亮線；當 (000H)=FFH， (001H)=00H， (002H)=FFH，(003H)=00H， ? (00EH)=FFH， (00FH)=00H時，則在屏的頂部顯示一條由 8段亮線和8段暗線組成的虛線。 ( 2 ) 字符的顯示 用 LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 6*8或 8*8點陣組成，既要找到和顯示屏上某幾個位置對應的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同的位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點亮，為“ 0”的不亮，這樣一來就組成某個字符。 ( 3 ) 漢字的顯示 漢字的顯示一 般采用圖形方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼，每個漢字占 32B，分左右兩半部，各占 16B，左邊為 5? 右邊為 6?根據(jù)在遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 24 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找到顯示 RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的一字節(jié)，光標位置加 1，送第二字節(jié)，按行按列對齊，送第三字節(jié)??直到 32B顯示完就可在 LCD上得到一個完整的漢字。這里采用的 LCD是北京精電蓬遠顯示技術公司生產的 MGLS 系列圖形液晶顯示模塊，其 內藏KS0108B/HD61202 控制器。第一條指令和第二條指令為顯示狀態(tài)設置類；其余指令為數(shù)據(jù)讀 /寫操作指令。狀態(tài)字為一字節(jié)，其中僅有 3 位有效位，它們是： BUSY 表示當前 HD61202 接口控制電路運行狀態(tài)。此時接口電路被封鎖，不能 接受除讀狀態(tài) 字以外的任何操作。 ON/OFF 表示當前的顯示狀態(tài)。 RESET 表示當前 HD61202 的 工作狀態(tài)，即反映 RST 端的電平狀態(tài)。 在指令設置和數(shù)據(jù)讀寫時要注意狀態(tài)字中的 BUSY 標志。若不為“ 0”，則計算機需要等待，直至BUSY=0 為止。 D 位為顯示開／關控制位。此時在狀態(tài)字中ON/OFF=0；當 D=0 為關顯示設置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器被置零，顯示屏呈不顯示狀態(tài)，但顯示存儲器并沒有被破壞，在狀態(tài)字中 ON/OFF=1。 HD61202 有 64 行顯示的管理能力，該指令中 L5~L0 為顯示起始行的地址，取值在 0~3FH( 1~64 行 )范圍內，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對應的顯示存儲器的行地址。 4. 頁面地址設置指 令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 0 1 1 1 頁號 ( 0~7 ) 該指令設置了頁面地址 —— X 地址寄存器的內容。該指令規(guī)定了以后的讀／寫操作將在哪一個頁面上進行。 Y 地址計數(shù)器具有自動加 1 功能，在每上次讀／寫數(shù)據(jù)后它將自動加 1，所以在連續(xù)進行讀／寫數(shù)據(jù)時， Y 地址計數(shù)器不必每次都設置一次。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 26 6. 寫數(shù)據(jù)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 寫 數(shù) 據(jù) 該操作將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內。 7. 讀數(shù)據(jù)指令 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 1 讀 顯 示 數(shù) 據(jù) 該操作將 HD61202 接口部的輸出寄存器內容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一。 液晶顯示界面 本著簡單明了的基本思想前面提到，結合液晶顯示模塊的相關知識，設計出如下界面： 圖 41 LCD 界面顯示 這次設計采用的液晶顯示模塊本是由北京精電公司所造的圖形式的MGLS12864 芯片，其用一片 KS0107B 或兼容驅動器 ( HD61203 )作為行驅動器和三片 KS0108B 或兼容驅動器 (HD61203) 作為列驅動器組成的。第二行左起頂格顯示“電池”，表示對充電電池的選 擇，可進行“鋰電、鎳鎘、鎳氫、鉛酸”四種電池的選取，第三行顯示電池的節(jié)數(shù)，第四行顯示狀態(tài)，可以在“快充、涓充、充滿、放電”四個選項間進行選取，第二行到第四行左起分別顯示電壓、電流和溫度數(shù)值。完成這 3項工作都必須保證控制器處于不忙的情況下，這就必須有一個判忙子程序，其流程圖如下： 圖 43 判忙程序流程圖 (三 )顯示程序流程圖 根據(jù)上面采用的方法設置漢字的初始值 (lr、 X、 Y)，當顯示完第一列的 8 字節(jié)以后，跳到第二列又從上往下顯示。 通過上面的介紹，一個漢字的顯示流程圖編寫如下： 開 始 讀左邊控制器的狀態(tài)字 驅動器忙？ 送 狀 態(tài) 字 返 回 Y N 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 29 圖 44 漢字顯示流程圖 滿 16 列？ N Y 漢顯完成， 繼續(xù)嗎？ N Y 返 回 設 lr、 X、 Y 初始值 lr— 選取控制器 X— 頁面 值， Y— 列地址值 開 始 顯 示 顯示滿 16 列？ N Y X+1 顯示下半部分 開 始 初 始 化 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 30 智能充電器的軟件設計 下圖 是該智能管理系統(tǒng)的程序流程圖 ： 程序開始執(zhí)行后，首先進行初始化并檢測電池電壓、電流、溫度等信息是否正常。如果電池電壓在充電終止電壓和放電終止電壓之間，說明電池既可充電也可放電。如果兩者都沒有接，則循環(huán)檢測過程。在整個過程中，該電路將始終實時檢測電池信息，若有異常情況發(fā)生，則立即利用中斷信號終止正在進行的充電或者放電過 程，關斷充放電回路，同時進行報警并提示報警原因。現(xiàn)先將此次畢業(yè)設計的成果簡要匯報如下： ?完整的電池充電器設計方案 ?模塊化的 “ C” 源代碼 ?支持多數(shù)電池類型 ?快速充電算法 ?充電參數(shù)易修改 ?片內 EEPROM 可用 于存儲電池信息 ?支持在線編程，低成本 經驗總結和感謝 當畢業(yè)論文寫到這里的時候，為期 幾 個月的畢業(yè)設計基本要畫上句號了， 這段時間可以說長也可以說短， 這期間 里，在 朱斌 老師的耐心指導下 ， 畢業(yè)設計也較順利圓滿地完成了。接下來便 是查閱相關的文獻資料， 我 C語言由于當時學的不是很精通，所以我用了兩周左右的時間對 C 語言重新學習了一遍，這也為后面的實際編程打了下了基礎。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 33 組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器 。因此， AT89C51 證明是下一代充電器的完美控制芯