畢業設計-智能充電器的設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 來表示漢字的區域當 lr 0 表示左區 lr 1 表示中區 lr 2 表示右區 X 表示頁面 Y表示列地址則 就可以定義出這個字在屏上的實際位置以第一行的智字為例這個字位于模塊的左區則 lr 0 精確地表示出它的位置這里要注意的是每個漢字占用的行地址是兩頁如智字占的就是 X0和 X1 即第二行的漢字其 X 2 而不是1 因此第二行的電就應該表示為 其它字符依此設計即可 液晶顯示控制驅動器 HD61202 及其兼容液晶顯示控制器是一種帶有驅動輸出的圖形液晶顯示控制器而在小規模點陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示 驅動器組成液晶顯示驅動控制系統是非常有益的這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡單化從而降低模塊的成本同時也提高了對軟件功能的要求許多顯示功能如光標字符庫閃爍都需要由軟件編制而成 HD61203和 HD61202就是這類液晶顯示驅動控制器套件之所以稱它們為套件是因為 HD61203和 HD61202必須配套使用通常有 12864和 19264兩種規格其特點如下 1．內藏 6464 4096 位顯示 RAMRAM 中每位數據對應 LCD 屏上的一個點的亮暗狀態 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 4． HD61202 及其兼容控制器的占空比為 132164 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 電源 DC5V 模塊內自帶用于 LCD 驅動的負壓電路 顯示內容 12864 全屏幕點陣 指令形式七種指令 接口形式與控制器 采用 8 位數據總線和 8 位控制線相連 工作環境－ 1050℃ 模塊應用有三種電源邏輯電源液晶驅動電壓背光電壓 本次選用的模塊是雙電源供電 VDDV0 需要提供一個液晶驅動電壓用以調節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 背光供電為 3841V 的支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 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 功 能 １ D7 三態 數據總線 ２ D6 三態 數據總線 ３ D5 三態 數據總線 4 D4 三態 數據總線 5 D3 三態 數據總線 6 D2 三態 數據總線 7 D1 三態 數據總線 8 D0 三態 數據總線 9 E 輸入 RW LE 的下降沿鎖存數據線 RW HE 為 H 時數據由控制器輸出至數據線 10 RW 輸入 RW LE H 數據由控制器輸出數據線 RW HE 的 下降沿數據由數據線輸入到控制器 11 DI 輸入 DI L 表示DB7DB0 為顯示數據 DI H 表示 DB7DB0 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 第四節 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用來實現頻率補償防止穩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 C5C11 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 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單片機與液晶顯示模塊之間的連接 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 ENDICS1CS2RW分別連接到 PA3PA7上其詳細的接法見下圖 圖 210 硬件接線圖 第六節 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 設置原理圖設計環境其中工作環境設置是使用 DesignOptions 和 Tool 和Preferences 菜單進行的畫原理圖環境的設置主要包括圖紙大小捕捉柵格電氣柵格模板設置等 放置元件將電氣和電子元件放置在圖紙上 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則 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 AXIAL03 RES2 電容 C RAD01 CAP 鎖存器 U5 DIP20 74LS245 NPN 三極管 Q TO46 2N2222A 晶體 X XTAL1 XTAL 通用運放 U2AU2B DIP8 LM358 檢查原理圖使用電氣規則功能 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 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 打印原理 圖 對電路板的設計主要分為以下幾個步驟 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 進入電路板 PCB 環境使用電路向導確定電路板的層數尺寸等電路板參數 使用 DesignNetlist 菜單調入網絡表 由于在前面的元件封裝不規范這里面出現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 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只得先采用自動布線在此基礎上作了適當的修改 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 90cm70cm 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語言開發的優勢然后介紹 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 開發單片機的優勢 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點可以實現對系統便件的直接操作用 C 語言來編寫目標系統軟件可以大大縮短開發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出大規模高性能的應用系統其優勢如下 可以大幅度加快開發進度程序量越大用 C 語言就越有優勢 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水平的程序 可以實現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 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 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 C語言提供 autostaticflash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中斷服務程序的現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 對于一些復雜系統的開發可以通過移植 或 C 編譯器提供 的實時操作系統來實現 正由于 C語言在系統開發中的優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 32 液晶顯示漢字或字符的原理 LCD本身不發光只是調節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 MN 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 字節的 8 位即每行由 16 字節共 168 128 個點組成屏上 6416 個顯示單元與顯示 RAM 區 1024 字節相對應每一字節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 區的 00H00FH 的 16 字節的內容決定當 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 68或 88點陣組成既要找到和顯示屏上某幾個位置對應的顯示 RAM區的 8字節還要使每字節的不同的位為 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但對于內帶字符發生器的控制器 如 HD61202 來說顯示字符就比較簡單了可讓控制器工作在文本方式根據在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示 RAM對應的地址設立光標在此送上該字符對應的代碼即可 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 135右邊為 246根據在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找到顯示 RAM 對應的地址設立光標送上要顯示的漢字的一字節光標位置加 1送第二字節按行按列對齊送第三字節直到 32B顯示完就可在 LCD 上得到一個完整的漢字 33 LCD 模塊的指令說明 要完成顯示程序的設計必須了解 LCD 液晶模塊的指令系統這里采用的 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KS0108BHD61202 控制器 KS0108B 及其兼容控制驅動器 HD61202 的指令系