智能型充電器的電源和顯示的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)40論文41(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 電池的自放電率大概為 20%/ 月。由于 8051 本身結(jié)構(gòu)的先天 性不足和近年來各種采用新型結(jié)構(gòu)和新技術(shù)的單片機(jī)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在的單片機(jī)市場(chǎng)是百花齊放。在其他的 CISC 以及類似的 RISC 結(jié)構(gòu)的單片機(jī)中，外部振蕩器的時(shí)鐘被分頻降低到傳統(tǒng)的內(nèi)部指令執(zhí)行周期，這種分頻最大達(dá) 12 倍(8051)。其功能特性如下： (1) 8 位 CPU。 (7) 片內(nèi) / 片外中斷源。AVR 的指令執(zhí)行速度可達(dá) 50ns (20MHz)。 ~,電源抗干擾性能強(qiáng)。 (3)體積小，重量輕 (4)功率消耗小 液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因此耗電量 比其南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 15 它顯示器要小得多。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，就不得不花大量的時(shí)間在這些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)上。 最后數(shù)周 寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，完成全部畢業(yè)設(shè)計(jì)。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。 第二節(jié) 硬件電路主要芯片 ATmega16L 主要引腳說明 以下是 ATmega16L的引腳配置： 圖 23 ATmega16L 芯片引腳 引腳說明： VCC 數(shù)字電路的電源 GND 地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。使用 ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC相連。 Atmega16L的程序存儲(chǔ)器為 13位，因此可以尋址 8K的存儲(chǔ)器空間。 Atmega16L的時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘用于產(chǎn)生工作所需要的時(shí)序， 其連接電路如下圖： 圖 24 晶體振蕩器連接圖 XTAL1 與 XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出，考慮到其最大頻率不超過 8MHz， 這里選用的晶振為 。看門狗計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)晶振的復(fù)位脈沖。不同的顯示原理使得這兩種 LCD的指令系統(tǒng)、接口和功能等是不相同的，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但結(jié)合到本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，經(jīng)過比較還是選用點(diǎn)陣型 LCD。向液晶模塊顯示一個(gè)漢字的過程就是：由液晶屏顯示區(qū)的指定字符行的指定列開始，連續(xù)輸出該字符對(duì)應(yīng)的字符庫 中的 16 個(gè)列數(shù)據(jù)，如果是顯示字符，則輸出 8個(gè)列數(shù)據(jù)即可。以第一行的“智”字為例，這個(gè)字位于模塊的左區(qū)，則 lr=0； 它位于第一頁和第二頁，則 X=0；它位于列地址的 4863字節(jié)， Y=48，那么“智”就可以通過 ()精確地 表示出它的位置。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 25 2． HD61202及其兼容控制器是列驅(qū)動(dòng)器，具有 64路列驅(qū)動(dòng)輸出。 (5) 工作環(huán)境：－ 10~+50℃。電路中接入電容 C5 用來實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)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。 在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。 對(duì)電路板的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟； (1)使用原理圖編輯器設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行電氣檢查 (ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。 接下來是焊接的工作，這部分相對(duì)來說并不陌生，在大二時(shí)曾進(jìn)行過電子課程的實(shí) 習(xí)，主要就是完成收音機(jī)的焊接。 C 語言開發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 31 C語言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，具有簡(jiǎn)單的語法結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的處理功能，具有運(yùn)行速度快、編譯效率高，移植性好和 可讀性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)便件的直接操作。 (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(guān)的代碼作適當(dāng)?shù)男薷模涂梢苑奖愕匾浦驳狡渌N類的單片機(jī)上。當(dāng)去掉電場(chǎng)后液晶分子又恢復(fù)取扭曲結(jié)構(gòu)。 LCD 模塊的指令說明 要完成顯示程序的設(shè)計(jì)，必須了解 LCD 液晶模塊的指令系統(tǒng)。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器 (如 HD61202)來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 液晶顯示漢字或字符的原理 LCD 本身不發(fā)光只是調(diào)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(yīng)制成，這是一種電場(chǎng)效應(yīng)，夾在兩片導(dǎo)電玻璃電極間的液晶經(jīng)過一定處理，它內(nèi)部的分子呈直角扭曲， 當(dāng)線性偏振光透過其偏振面便會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)直角。 (4) 省去了人工分配單片機(jī)資源的工作，在匯編語言中要為每一個(gè)子程序 分配單片機(jī)的資源。 第三章 軟件設(shè)計(jì) 由于本人主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)軟件部分，而本人之前對(duì) C語言這門課的學(xué)習(xí)不是非常的精通，因此在著手本章之前本人對(duì) C語言以及 AVR 單片機(jī)與 C 語言編程方面的書籍做了認(rèn)真仔細(xì)的回顧、學(xué)習(xí)和再研究，這樣才對(duì)下面設(shè)計(jì)工作的開展打下了基礎(chǔ)。 人工布線是畫電路板的基礎(chǔ)，但比較耗時(shí)和費(fèi)力，另外由于自身經(jīng)驗(yàn)的不足，南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 30 只得先采用自動(dòng)布線，在此基礎(chǔ)上作了適當(dāng)?shù)男薷摹Ｋ^網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認(rèn)各個(gè)元件和它們之間的關(guān)系。 (4) 編輯和調(diào)整。 LCD 的 EN、 D/I、 CS CSR/W 分別連接到 PA3~PA7 上，其詳細(xì)的接法見 下 圖 圖 210 硬件接線圖 第六節(jié) PROTEL99 的應(yīng)用簡(jiǎn)介 經(jīng)過前面的努力，智能充電器硬件電路的設(shè)計(jì)在本人及同組 人的共同努力下已經(jīng)完成，接下來便是根據(jù)前面的設(shè)計(jì)用軟件畫出其原理圖并生成ＰＣＢ板。 5V電源電路的設(shè)計(jì) 加圖 圖 29 5V 的電源電路設(shè)計(jì)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(shí) ，輸入、輸出電壓差為 38V。 (3) 指令形式：七種指令。之所以稱它們?yōu)樘准且驗(yàn)?HD61203和 HD61202必須配套使用，通常有 12864和19264兩種規(guī)格。 X 表示頁面， Y 表示列地址。 在本模塊中，每個(gè)漢字的大小是 16 16 點(diǎn)陣，而每個(gè)字符的大小是 8 16點(diǎn)陣，即字符的寬度為漢字的 1/2。隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅(qū)動(dòng)芯片也相互配套， 使 LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 23 用提供了極大的方便。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 圖 27 外部復(fù)位時(shí)序圖 (3) 看門狗復(fù)位。 EEPROM 的壽命至少為 100,000 次擦除周期。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)： 引導(dǎo) (Boot) 程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來考慮 。 AVCC AVCC是端口 A與 A/D轉(zhuǎn)換器的電源。 端口 D((PD7～ PD0) 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。 (一 ) 直接訪問方式 數(shù)據(jù)總線 GND +5V 電位器 負(fù)電源 1 3 2 74LS00 A11 A10 A9 A8 MPU 圖 21 直接訪問方式電路圖 LCM 接口 直接訪問方式就是將液晶顯示模塊的接口作為存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備直接掛在單PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 RD WE DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 GND VCC V0 E /CSA /CSB R/W D/I 10K 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 18 片機(jī)總線上，單片機(jī)以訪問存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。 2. 編寫顯示程序。在大一時(shí)就曾接觸過 C 語言，由于時(shí)間較短，重視程度不夠，后來又一直沒用過，只能對(duì)它有一個(gè)大概的了解。 在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊作為輸出器件有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)顯示質(zhì)量高 液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此液晶顯示器畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。具有 32 個(gè)通用作寄存器 (相當(dāng)于 8051 中的 32 個(gè)累加器 )，克服了單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶須現(xiàn)象， 128~4K 字節(jié) SRAM 可靈活使用指令計(jì)算，并可用功能很強(qiáng)的 C語言編程，易學(xué) 、易寫、易移植。 AVR 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還是以 8 個(gè) Bit(位 )為一個(gè)單元，因此 AVR還是屬于 8位單片機(jī)。 (5) 32個(gè)可編程的 I/O引線， 40引腳 PDIP封裝。本次設(shè)計(jì)所用到的 Atmega16L 芯片便是 ATmega 系列中的一種，在這里作為充電器的核心部件。為了對(duì)目標(biāo)代碼大小、性能及功耗進(jìn)行優(yōu)化， AYR 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)中采用了大型快速存取寄存器組和快速的單周期指令系統(tǒng)。 主要芯片的選擇 ATMEL 公司是世界上有名的生產(chǎn)高性能、低功耗、非易失性存儲(chǔ)器和各種數(shù)字模擬 IC 芯片的半導(dǎo)體制造公司。由于過充電會(huì)造成 NiMH 電池的失效，在充電過程中進(jìn)行精確地測(cè)量以在合適的時(shí)間停止是非常重要的。典型的 NiCd 電池可以充電 1000 次。在快速充電時(shí)這將使電池快速升溫，若不及時(shí)停止充電就會(huì)造成電池的損壞。最大充電電流往往以電池容量的數(shù)值來表示。 EEPROM 可用于保存標(biāo)定系數(shù)和電池特性參數(shù)，如保存充電記錄以提高實(shí)際使用的電池容量。由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池有自己的特性。 C 代碼似的 設(shè)計(jì)很容易進(jìn)行調(diào)整以適合當(dāng)前和未來的電池， 而 本次智能型充電器顯示程序的編寫 則就 是用 C語言寫的。 AVR 已經(jīng)在競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先了一步，被證明是下一代充電器的完美控制芯片。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。其次闡述了程序的流程和實(shí)現(xiàn)過程。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。首先在緒論中介紹了本課題的課題背景、研究意義及完成的功能。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；微處理器； LCD； 8279 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Abstract The LCD manifestation has been the key technique of the manmachine interface. This text to basic proceeded the research in Micro Controller Unit liquid crystal display control system. Introduced the lesson a background of this lesson and study meaning and finished functions in introduction first. This 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 operation. The te