智能充电器的电源和显示设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

智能充电器的电源和显示设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

示模块的工作。 直接访问方式的接口电路如图 21 所示， 在图中，单片机通过高位地址 A11 控制CSA， A10 控制 CSB，以选通液晶显示屏上各区的控制器；同时用地址 A9 作为R/W 信号控制数据总线的数据流向；用地址 A8 作为 D/I 信号控制寄存器的选择，E(使能 )信号由 RD 和 WE 共同产生，这样就实现了单片机对液晶显示模块的电路边接。 电位器用于显示对比度的调节。 (二 )间接控制方式 10K 负电源 GND MPU LCM 接口 图 22 间接控制方式电路图 间接控制方式是单片机通过自身的或系统中的并行接口与液晶显示模块连接。 单片机通过对这些接口的操作，以达到对液晶显示模块的控制。 这种方式的特点就是电路简单，控制时序由软件实现，可以实现高速单片机与液晶显示模块的接口。 电路图如图 22 所示。 在图中以 P1 口作为数据口， CSA， 为 CSB， 为使能端， 为 R/W 和 为 D/I信号。 电位器用于显示对比度的调节。 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 /CSA /CSB E R/W D/I VCC V0 GND 电 位 器 +5V 南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 12 通过比较再结合本次设计的实际条件，由于 Atmega16L芯片没有 WR、 RD 管脚，而且为了使电路简单且方便软件实现，所以最终决定采用间接控制的方式来设计 LCD 显示电路。 第二节 硬件电路主要芯片 ATmega16L 主要引脚说明 以下是 ATmega16L的引脚配置： 图 23 ATmega16L 芯片引脚 引脚说明： VCC 数字电路的电源 GND 地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作为 A/D 转换器的模拟输入端。 端口 A 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的 驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。 在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 A 处于高阻状态。 端口 B(PB7～ PB0) 端口 B 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 13 低时将输出电流。 在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 B 处于高阻状态。 端口 C(PC7～ PC0) 端口 C 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。 在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 C 处于高阻状态。 如果 JTAG接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。 端口 D((PD7～ PD0) 端口 D 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。 其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。 作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。 在复位过 程中，即使系统时钟还未起振，端口 D处于高阻状态。 RESET 复位输入引脚。 持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。 XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2 反向振荡放大器的输出端。 AVCC AVCC是端口 A与 A/D转换器的电源。 不使用 ADC时，该引脚应直接与 VCC连接。 使用 ADC时应通过一个低通滤波器与 VCC相连。 AREF A/D 的模拟基准输入引脚。 Atmega16L的存储器 AVR结 构有两个主要的存储空间：数据存储器空间和程序存储器空间，此外，Atmega16L还有一个 EEPROM存储器以保存数据。 这三个存储器都为线性的平面结构。 (1) Atmega16L具有 16K字节的在线编程 Flash， 用于存储程序指令代码。 因为 AVR指令为 16位或 32位，故 Flash组织成 8K 16的形式。 用户程序的安全性要根据Flash程序存储器的两个区： 引导 (Boot) 程序区和应用程序区，分开来考虑。 Flash存储器至少可以擦写 10,000次。 Atmega16L的程序存储器为 13位，因此可以寻址 8K的存储器空间。 关于 用 SPI 或 JTAG 接口实现对 Flash 的串行下载 ，南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 14 将在软件部分作详细的介绍。 (2) 数据存储器的寻址方式分为 5种：直接寻址、带偏移量的间接寻址、间接寻址、带预减量的间接寻址和带后增量的间接寻址。 ATmega16L的全部 32个通用寄存器、 64个 I/O寄存器及 1024个字节的内部数据SRAM可以通过所有上述的寻址模式进行访问。 (3) ATmega16L 包含 512 字节的 EEPROM 数据存储器。 它是作为一个独立的数据空间而存在的，可以按字节 读写。 EEPROM 的寿命至少为 100,000 次擦除周期。 EEPROM 的访问由地址寄存器、数据寄存器和控制寄存器决定。 Atmega16L的时钟电路 单片机的时钟用于产生工作所需要的时序， 其连接电路如下图： 图 24 晶体振荡器连接图 XTAL1 与 XTAL2 分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，考虑到其最大频率不超过 8MHz， 这里选用的晶振为。 Atmega16L的系统复位 Atmega16L有五个复位源： (1) 上电复位。 电源电压低于上电复位门限 Vpot时， MCU复位。 如果在单片机加Vcc电压的同时，保持 RESET引脚为低电平，则可延长复位周期。 Vcc Vpot Vpot RESET Vrst Vrst TIMEOUT INTERINAL tTOUT tTOUT RESET 南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 15 图 25 RESET引脚与 VCC相连时， 图 26 RESET引脚由外部控制时 , 单片机的复位电平 单片机的复位电平 (2) 外电复位。 引脚 RESET上的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时 MCU复位。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 图 27 外部复位时序图 (3) 看门狗复位。 看门狗使能并且看门狗定时器溢出时复位发生。 看门狗计数器溢出时，将产生一个晶振的复位脉冲。 Vcc RESET WDT 1 XTAL Cycle TIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUT INTERNAL RESET 图 28 看门狗复位时序图 (4) 掉电检测复位。 掉电检测复位功能使能，且电源电压低于掉电检测复位门限Vpot时 MCU即复位。 (5) JTAG AVR复位。 复位寄存器为 1时 MCU复位。 第三节 LCD液晶显示 LCD的显示原理 液晶显示器是一种功耗极低的显示器。 随着液晶显示技术的发展， LCD显示器的 规格众多，其专用驱动芯片也相互配套，使 LCD在控制和仪表系统中广泛应南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 16 用提供了极大的方便。 根据 LCD显示原理的不同，常见和常用的 LCD可以分为字符型 LCD和点阵型 LCD两种。 不同的显示原理使得这两种 LCD的指令系统、接口和功能等是不相同的，各有优缺点，但结合到本次设计的实际要求，经过比较还是选用点阵型 LCD。 现就点阵型 LCD的显示原理、模块特点等做一简要介绍。 要想在液晶模块上显示一个汉字或字符，需要 3个最基本的控制操作：分别向 3 个控制器写指令代码、写显示数据和读显示数据。 这里要特别引起注意的是完成这 3 项操作 的前提条件是 KS0108B 控制器处于准备好的状态，即 BUSY=0，由模块的软件特性知道，当 BUSY=1 时，系统的接口电路处于被封锁的状态，是不能接受除读状态指令外的任何操作的。 因此在访问控制器之前，一定要判断控制器的当前状态。 具体到软件设计时，则需设计一判忙程序，在判断 BUSY=0 后，再往下进行操作。 在本模块中，每个汉字的大小是 16 16 点阵，而每个字符的大小是 8 16点阵，即字符的宽度为汉字的 1/2。 它们都是以二维数组的格式存放在 ROM 中。 向液晶模块显示一个汉字的过程就是：由液晶屏显示区的指定字符行的指 定列开始，连续输出该字符对应的字符库中的 16个列数据，如果是显示字符，则输出 8个列数据即可。 上面已经介绍到， MGLS19264 液晶模块中液晶屏显示区为 192 64 点阵，其中，它们的每 8个像素行组成一页，整个显示区共分为 8页，每 64列为一个区，这样，它就有左、中、右 3个区，它的显示区示意图如下： 左区 中区 右区 0 1 2 „ 62 63 64 65 „ 127 128 129 „ 191 DB0 „ DB7 „ DB0 „ DB7 图 29 液晶屏显示区示意图 液晶模块显示字符是从上到下，从左到右进行显示的。 假设定义从最左上第 0页 第七页 „ 南京工程学院毕业设计说明书 (论文 ) 17 角开始显示，则先从上到下显示第 0页的第一列，依次从左向右开始显示。 MGLS19264LCM 的显示部分为左、中、右 3 个区，可以由 CS片选的取值分别进行控制，其接口的片选定义如下： 表 21 MGLS的片选定义表 CS1 CS2 选中区域 0 0 左区 0 1 中区 1 0 右区 1 1 未选 有了上面的知识，就可以编写显示界面这一块程序。 由于每个汉字或字符在图中位置是固定的，只要定义了相应的选区及 X、 Y 地址，就可以显示出具体的位置。 用 lr 来表示汉字的区域，当 lr=0，表示左区； lr=1，表示中区； lr=2，表示右区。 X 表示页面， Y 表示列地址。 则 ()就可以定义出这个字在屏上的实际位置。 以第一行的“智”字为例，这个字位于模块的左区，则 lr=0； 它位于第一页和第二页，则 X=0；它位于列地址的 4863 字节， Y=48，那么“ 智”就可以通过 ()精确地表示出它的位置。 这里要注意的是每个汉字占用的行地址是两页，如“智”字占的就是 X0和 X1，即第二行的汉字其 X=2 而不是 1。 因此，第二行的“电”就应该表示为 ()，其它字符依此设计即可。 液晶显示控制驱动器 HD61202及其兼容液晶显示控制器是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器，而在小规模点阵液晶显示模块上使用液晶显示驱动器组成液晶显示驱动控制系统是非常有益的，这将使液晶显示模块的硬件电路简单化，从而降低模块的成本，同时也提高了对软件功能的要求。 许多 显示功能如光标、字符库、闪烁都需要由软件编制而成。 HD61203和 HD61202就是这类液晶显示驱动控制器套件。 之所以称它们为套件是因为 HD61203和 HD61202必须配套使用，通常有 12864和19264两种规格。 其特点如下： 1．内藏 64*64=4096位显示 RAM， RAM中每位数据对应 LCD屏上的一个点的亮、暗状态。 南京工程学院毕业设计说明书 (。