【正文】 論文 ) 18 2． HD61202及其兼容控制器是列驅動器，具有 64路列驅動輸出。 3． HD61202及其兼容控制驅動器讀、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)。 4． HD61202及其兼容控制器的占空比為 1/32~1/64。 液晶顯示模塊的特點 MGLS12864圖形液晶顯示模塊的驅動和控制系統(tǒng)是由一片 KS0107B或兼容驅動器 ( HD61203 )作為行驅動器和兩片 KS0108B或兼容驅動器 (HD61203) 作為列驅動器組成的。 它的主要技術參數及其供電特點如下： (1) 電源： DC+5V，模塊內自帶用于 LCD驅動的負壓電路。 (2) 顯示內容： 128? 64全屏幕點陣。 (3) 指令形式：七種指令。 (4) 接口形式：與控制器采用 8位數據總 線和 8位控制線相連。 (5) 工作環(huán)境：－ 10~+50℃。 (6) 模塊應用有三種電源：邏輯電源、液晶驅動電壓、背光電壓。 (7) 本次選用的模塊是雙電源供電（ VDD/V0），需要提供一個液晶驅動電壓，用以調節(jié)對比度，接在液晶模塊的 V0引腳上，由于液晶的對比度會隨著溫度的變化而相應變化，所以其液晶顯示驅動電壓值應隨著溫度作相應的調整，這里采用了一個電位器，調整電壓值。 (8) 背光供電為 流電源，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。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 19 MGLS12864 的邏輯電路 圖如下： 圖 28 MGLS12864的邏輯電路圖 MGLS12864 液晶顯示模塊一共有 20 個引腳，它的接口定義如下： 表 22 MGLS12864的接口電路 序號 符號 狀態(tài) 功 能 １ D7 三態(tài) 數據總線 ２ D6 三態(tài) 數據總線 ３ D5 三態(tài) 數據總線 4 D4 三態(tài) 數據總線 5 D3 三態(tài) 數據總線 6 D2 三態(tài) 數據總線 7 D1 三態(tài) 數據總線 8 D0 三態(tài) 數據總線 9 E 輸入 R/W=“ L”， E 的下降 沿鎖存數據線 R/W=“ H”， E 為“ H”時，數據由控制器輸出至數據線 10 R/W 輸入 R/W=“ L”， E=“ H”數據由控制器輸出數據線 R/W=“ H” ， E 的下降沿，數據由數據線輸入到控制器 11 D/I 輸入 D/I=“ L”，表示 DB7~DB0 為顯示數據 D/I=“ H”，表示 DB7~DB0 為顯示指令 12 V0 — 液晶顯示器驅動電壓 HD61202 * LCD: VGLS12864 128? 64 DOTS 64 HD61202 (1) HD61202 (2) 64 64 VDD VSS V0 /CSA /CSB DB0 DB7 D/I R/W E 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 20 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 第四節(jié) 電源電路的設計 在本次的設計中，要供電給 mega16 和 LCD顯示模塊兩部分，而一個 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，所以實際電路中用到了兩片 7805。下面就一個電源電路給出設計方案，另一個同樣原理。 5V電源電路的設計 加圖 圖 29 5V 的電源電路設計原理圖 上圖是 LM78作 為輸出電壓固定的典型電路圖，正常工作時，輸入、輸出電壓差為 38V。輸入電壓 PS 為 9V。電路中接入電容 C5 用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產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。 D1 是保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容器 C11 一個放電電路，防止 C11 兩端電壓作用于調壓管的 be 結，造成調壓管 be 結擊穿而損壞。其中 C C11 兩個電容只是起濾波作用選用的大小沒有特別的要求。 第五節(jié) 硬件電路設計 經過對以上對 ATmega16L 芯片的端口、存儲器、時鐘電路、以及復位電路和 LCD 液晶顯示等原理的介紹后，現(xiàn)在就可以完成對這部分硬件電路的設計了。再結合前面的分析采用間接訪問的方式實現(xiàn)單片機與液晶顯示模塊之間的連接。南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 21 LCD 模塊的 8 位數據線接在了 Atmega16L 芯片 B 口的 8 位數據線上，這里用了一個 74LS24 作為鎖存器使它們間接連接在一起。 LCD 的 EN、 D/I、 CS CSR/W 分別連接到 PA3~PA7 上，其詳細的接法見下圖 圖 210 硬件接線圖 第六 節(jié) PROTEL99 的應用簡介 經過前面的努力，智能充電器硬件電路的設計在本人及同組人的共同努力下已經完成，接下來便是根據前面的設計用軟件畫出其原理圖并生成ＰＣＢ板。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。 在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。原理圖的設計步驟如下： (1) 設置原理圖設計環(huán)境。其中，工作環(huán)境設置是使用 Design/Options和 Tool 和 Preferences 菜單進行的，畫原理圖環(huán)境的設置 主要包括南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 22 圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設置等。 (2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。 (3) 原理圖布線。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。 (4) 編輯和調整。編輯元件的屬性。包括元件名、參數、封裝圖等。調整元件和導線的位置等操作。 本次設計所用的主要元件屬性如下： 表 23 主要元件表 說明 編號 封裝 元件名稱 單片機 U1 DIP40 Atmega16 LCD J2 DIP20 LCD模塊 電阻 R RES2 電容 C CAP 鎖存器 U5 DIP20 74LS245 NPN三極管 Q TO46 2N2222A 晶體 X XTAL1 XTAL 通用運放 U2A， U2B DIP8 LM358 (5) 檢查原理圖。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。給出檢查報告，若有錯誤則要根據錯誤進行改正。 (6) 生成網絡表。所謂網絡表就是元件名、封裝、參數及元件之間的連接表，通過該表可以確認各個元件和它們之間的關系。 (7) 打印原理圖。 對電路板的設計主要分為以下幾個步驟； (1)使用原理圖編輯器設計原理圖，進行電氣檢查 (ERC)并生成原理圖的網絡表。 (2)進入電路板 (PCB)環(huán)境，使用電路向導確定電路板的層數、尺寸等電路板參數。 (3)使用 Design/Netlist 菜單，調入網絡表。 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，花了數天的時間才全部改了出來。 (4)布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。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。 人工布線是畫電路板的基礎，但比較耗時和費力，另外由于自身經驗的不足，南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 23 只得先采用自動布線，在此基礎上作了適當的修改。 (5)完成修飾等工作，完成整個電路 板的設計。 接下來是焊接的工作，這部分相對來說并不陌生，在大二時曾進行過電子課程的實習，主要就是完成收音機的焊接。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。焊接通常要求：①焊點接觸良好，尤其避免虛焊的產生；②焊點要有足夠的機械強度以保證被焊點不致滑落；③焊點表面應美觀，有光澤。這塊板子面積不算大 (約 90cm? 70cm)，元器件引腳多，看起來很密集。從焊下來的結果來看，焊點還可以，也算比較美觀，最關鍵的是沒有短路的情況發(fā)生。 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。 第三章 軟件設計 由于本人主要負責設計軟件部分，而本人之前對 C 語言這門課的學習不是非常的精通，因此在著手本章之前本人對 C語言以及 AVR 單片機與 C語言編程方面的書籍做了認真仔細的回顧、學習和再研究，這樣才對下面設計工作的開展打下了基礎。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。 C 語言開發(fā)單片機的優(yōu)勢 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 24 C語言是一種編譯型的結構化程 序設計語言，具有簡單的語法結構和強大的處理功能，具有運行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強等多種優(yōu)點，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)便件的直接操作。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)。其優(yōu)勢如下： (1) 可以大幅度加快開發(fā)進度，程序量越大，用 C 語言就越有優(yōu)勢。 (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。 (3) 可以實現(xiàn)軟件的結構化編程，使得軟件的邏輯結構變得清晰、有條理、便于開發(fā)小組計劃任務、分工合作。源程序的 可讀性和可維護性都很好。 (4) 省去了人工分配單片機資源的工作，在匯編語言中要為每一個子程序分配單片機的資源。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。 (5) 匯編語言的可移植性很差，而 C語言只要將一些與硬件相關的代碼作適當的修改，就可以方便地移植到其它種類的單片機上。 (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、數據存儲空間及 EEPROM 空間自動為變量合理地分配空間，而且 C 語言提供復雜 的數據類型，極大地增強了程序處理能力和靈活性。 C 編譯器能夠自動實現(xiàn)中斷服務程序的現(xiàn)場保護和恢復，并且提供常用的標準函數庫，供用戶使用。并且 C編譯器能自動生成一些硬件的初始化代碼。 (7) 對于一些復雜系統(tǒng)的開發(fā)，可以通過移植 (或 C 編譯器提供 )的實時操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。 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。 液晶顯示漢字或字符的原理 LCD 本身不發(fā)光只是調節(jié)光的亮度，目前市面上的 LCD 顯示器都是利用液晶的扭曲一向列效應制成 ，這是一種電場效應，夾在兩片導電玻璃電極間的液晶經過一定處理，它內部的分子呈直角扭曲，當線性偏振光透過其偏振面便會旋轉一個直角。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。當去掉電場后液晶分子又恢復取扭曲結構。把這樣的液晶南京工程學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 25 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。結合以上知識具體顯示原理如下： ( 1 ) 線段的顯示 點陣圖形式液晶由 M*N個顯示單元組成，假設 LCD顯示屏有 64行，每行有128列，每 8列對應 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 16*8=128個點組成，屏上 64*16個顯示單元與顯示 RAM區(qū) 1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。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。這就是 LCD顯示的基本原理。 ( 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“