智能型充電器的電源和顯示的設(shè)計(jì)

1、課題名稱(chēng) 智能型充電器的電源和顯示的設(shè)計(jì) 摘 要本文對(duì)基于單片機(jī)的lcd液晶顯示器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。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。本系統(tǒng)是以單片機(jī)的基本語(yǔ)言匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。正文中首先簡(jiǎn)單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，其次闡述了程序的流程和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本文撰寫(xiě)的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫(xiě)。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；微處理器；lcd； 8279第一章概述1.1.1課題背景如今，隨著越來(lái)越多的手持式電器的出現(xiàn)，對(duì)高性能、小尺寸、重量

2、輕的電池充電器的需求也越來(lái)越大。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全的充電。因此需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。與此同時(shí)，對(duì)充電電池的性能和工作壽命的要求也不斷地提高。從20世紀(jì)60年代的商用鎳鎘和密封鉛酸電池到近幾年的鎳氫和鋰離子技術(shù)，可充電電池容量和性能得到了飛速的發(fā)展。目前各種電器使用的充電電池主要有鎳鎘電池（nicd）、鎳氫電池（nimh）、鋰電池（li-ion）和密封鉛酸電池（sla）四種類(lèi)型。1.1.2常見(jiàn)充電電池特性及其充電方式電池的安全充電 現(xiàn)代的快速充電器( 即電池可以在小于3 個(gè)小時(shí)的時(shí)間里充滿(mǎn)電，通常

3、是一個(gè)小時(shí)) 需要能夠?qū)卧妷?、充電電流和電池溫度進(jìn)行精確地測(cè)量，在充滿(mǎn)電的同時(shí)避免由于過(guò)充電造成的損壞。充電方法 sla 電池和鋰電池的充電方法為恒定電壓法要限流； nicd 電池和nimh 電池的充電方法為恒定電流法，且具有幾個(gè)不同的停止充電的判斷方法。最大充電電流 最大充電電流與電池容量(c) 有關(guān)。最大充電電流往往以電池容量的數(shù)值來(lái)表示。例如，電池的容量為750 mah，充電電流為750 ma，則充電電流為1c (1 倍的電池容量)。若涓流充電時(shí)電流為c/40，則充電電流即為電池容量除以40。過(guò)熱 電池充電是將電能傳輸?shù)诫姵氐倪^(guò)程。能量以化學(xué)反應(yīng)的方式保存了下來(lái)。但不是所有的電能都轉(zhuǎn)

4、化為了電池中的化學(xué)能。一些電能轉(zhuǎn)化成了熱能，對(duì)電池起了加熱的作用。當(dāng)電池充滿(mǎn)后，若繼續(xù)充電，則所有的電能都將轉(zhuǎn)化為電池的熱能。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。因此，在設(shè)計(jì)電池充電器時(shí)，對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控并及時(shí)停止充電是非常重要的。1.1.3 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。在單片機(jī)微控制器方面，atmel公司有at89, at90和arm三個(gè)系列單片機(jī)的產(chǎn)品。avr單片機(jī)采用risc結(jié)構(gòu)，具有1mips/ mhz的高速運(yùn)行處理能力。為了縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的維護(hù)和支

5、持，對(duì)于由單片機(jī)組成的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，用高級(jí)語(yǔ)言編程已成為一種標(biāo)準(zhǔn)編程方法。avr結(jié)構(gòu)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)日的就在于能夠更好地采用高級(jí)語(yǔ)言（例如c語(yǔ)言、basic語(yǔ)言）來(lái)編寫(xiě)嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，從而能高效地開(kāi)發(fā)出目標(biāo)代碼。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)。 1.1.4液晶顯示模塊的選擇lcd顯示模塊是一種被動(dòng)顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長(zhǎng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)中得到大量使用。液晶顯示模塊和鍵盤(pán)輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。液晶

6、顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣即可顯示出圖形。第二章 硬件電路設(shè)計(jì) 第一節(jié) 液晶顯示模塊兩種訪(fǎng)問(wèn)方式接口電路的選擇單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接方式分為直接訪(fǎng)問(wèn)方式和為間接控制方式兩種。如圖2-1和圖2-2所示，其中左為單片機(jī)，右為液晶顯示模塊。 (一) 直接訪(fǎng)問(wèn)方式pd0pd1pd2pd3pd4pd5pd6pd7rdwep2.3p2.2p2.1p2.0db0db1db2db3db4db5db6db7gndvccv0e/csa/csbr/wd/i10k 數(shù)據(jù)總線(xiàn) gnd +5v電位器 負(fù)電源 1 32 74ls00a11a10a9a8mpu

7、圖2-1 直接訪(fǎng)問(wèn)方式電路圖 lcm接口直接訪(fǎng)問(wèn)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)備直接掛在單片機(jī)總線(xiàn)上，單片機(jī)以訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器或i/o設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。直接訪(fǎng)問(wèn)方式的接口電路如圖2-1所示，在圖中，單片機(jī)通過(guò)高位地址a11控制csa，a10控制csb，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器；同時(shí)用地址a9作為r/w信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)流向；用地址a8作為d/i信號(hào)控制寄存器的選擇，e(使能)信號(hào)由rd和we共同產(chǎn)生，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)液晶顯示模塊的電路邊接。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。(二)間接控制方式 p1.7 p1.6 p1.5 p1.4 p1.3 p1.2 p1.

8、1 p1.0 p3.4 p3.3 p3.2 p3.1 p3.0db7db6db5db4db3db2db1db0/csa/csber/wd/ivccv0gnd電位器+5v 10k 負(fù)電源 gnd mpu lcm接口圖2-2 間接控制方式電路圖間接控制方式是單片機(jī)通過(guò)自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接。單片機(jī)通過(guò)對(duì)這些接口的操作，以達(dá)到對(duì)液晶顯示模塊的控制。這種方式的特點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單，控制時(shí)序由軟件實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)高速單片機(jī)與液晶顯示模塊的接口。電路圖如圖2-2所示。在圖中以 p1口作為數(shù)據(jù)口，p3.4為csa，p3.3為csb，p3.2為使能端，p3.1為r/w和p3.0為d/i信號(hào)。電位

9、器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。通過(guò)比較再結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際條件，由于atmega16l芯片沒(méi)有wr、rd管腳，而且為了使電路簡(jiǎn)單且方便軟件實(shí)現(xiàn)，所以最終決定采用間接控制的方式來(lái)設(shè)計(jì)lcd顯示電路。第二節(jié) 硬件電路主要芯片2.2.1 atmega16l主要引腳說(shuō)明以下是atmega16l的引腳配置： 圖2-3 atmega16l芯片引腳引腳說(shuō)明：vcc 數(shù)字電路的電源gnd 地端口a(pa7pa0) 端口a 作為a/d 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口a 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(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉

10、低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口a 處于高阻狀態(tài)。端口b(pb7pb0) 端口b 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(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口b 處于高阻狀態(tài)。端口c(pc7pc0) 端口c 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(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口c 處于高阻狀態(tài)。如

11、果jtag接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳pc5(tdi)、pc3(tms)與pc2(tck)的上拉電阻被激活。端口d(pd7pd0) 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(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。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。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口d處于高阻狀態(tài)。reset 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門(mén)限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。xtal1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。xtal2 反向振蕩放大器的輸出端。avccavcc是端口a與a/d轉(zhuǎn)換器的電源。不使用adc時(shí)，該引腳

12、應(yīng)直接與vcc連接。使用adc時(shí)應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器與vcc相連。arefa/d 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。2.2.2 atmega16l的存儲(chǔ)器avr結(jié)構(gòu)有兩個(gè)主要的存儲(chǔ)空間：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和程序存儲(chǔ)器空間，此外，atmega16l還有一個(gè)eeprom存儲(chǔ)器以保存數(shù)據(jù)。這三個(gè)存儲(chǔ)器都為線(xiàn)性的平面結(jié)構(gòu)。2.2.3 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2-4 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(guò)8mhz，這里選用的晶振為7.3728mhz。2.2.4 atmega16l的系統(tǒng)復(fù)

13、位atmega16l有五個(gè)復(fù)位源：(1) 上電復(fù)位。電源電壓低于上電復(fù)位門(mén)限vpot時(shí)，mcu復(fù)位。如果在單片機(jī)加vcc電壓的同時(shí)，保持reset引腳為低電平，則可延長(zhǎng)復(fù)位周期。(2) 外電復(fù)位。引腳reset上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)mcu復(fù)位。 (3) 看門(mén)狗復(fù)位?？撮T(mén)狗使能并且看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生?？撮T(mén)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。(4) 掉電檢測(cè)復(fù)位。掉電檢測(cè)復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測(cè)復(fù)位門(mén)限vpot時(shí)mcu即復(fù)位。(5) jtag avr復(fù)位。復(fù)位寄存器為1時(shí)mcu復(fù)位。第三節(jié)lcd液晶顯示 2.3.1 lcd的顯示原理現(xiàn)就點(diǎn)陣型lcd的顯示原理

14、、模塊特點(diǎn)等做一簡(jiǎn)要介紹。要想在液晶模塊上顯示一個(gè)漢字或字符，需要3個(gè)最基本的控制操作：分別向3個(gè)控制器寫(xiě)指令代碼、寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)。在本模塊中，每個(gè)漢字的大小是1616點(diǎn)陣，而每個(gè)字符的大小是816點(diǎn)陣，即字符的寬度為漢字的1/2。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在rom中。向液晶模塊顯示一個(gè)漢字的過(guò)程就是：由液晶屏顯示區(qū)的指定字符行的指定列開(kāi)始，連續(xù)輸出該字符對(duì)應(yīng)的字符庫(kù)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。上面已經(jīng)介紹到，mgls-19264液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為19264點(diǎn)陣，其中，它們的每8個(gè)像素行組成一頁(yè)，整個(gè)顯示區(qū)共分為8頁(yè)，每64列為一個(gè)區(qū)，這樣，它就有左

15、、中、右3個(gè)區(qū)，它的顯示區(qū)示意圖如下：左區(qū) 中區(qū) 右區(qū)0 1 2 62 63 64 65 127128 129 191db0db7第0頁(yè)第七頁(yè)db0db7 圖2-5 液晶屏顯示區(qū)示意圖液晶模塊顯示字符是從上到下，從左到右進(jìn)行顯示的。假設(shè)定義從最左上角開(kāi)始顯示，則先從上到下顯示第0頁(yè)的第一列，依次從左向右開(kāi)始顯示。mgls-19264lcm的顯示部分為左、中、右3個(gè)區(qū)，可以由cs片選的取值分別進(jìn)行控制，其接口的片選定義如下：表2-1 mgls的片選定義表cs1cs2選中區(qū)域 0 0 左區(qū) 0 1 中區(qū) 1 0 右區(qū) 1 1 未選2.3.2 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器hd61202及其兼容液晶顯示控制器是

16、一種帶有驅(qū)動(dòng)輸出的圖形液晶顯示控制器，而在小規(guī)模點(diǎn)陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示驅(qū)動(dòng)器組成液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是非常有益的，這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡(jiǎn)單化，從而降低模塊的成本，同時(shí)也提高了對(duì)軟件功能的要求。許多顯示功能如光標(biāo)、字符庫(kù)、閃爍都需要由軟件編制而成。hd61203和hd61202就是這類(lèi)液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器套件。之所以稱(chēng)它們?yōu)樘准且驗(yàn)閔d61203和hd61202必須配套使用，通常有12864和19264兩種規(guī)格。2.3.3 液晶顯示模塊的特點(diǎn)mgls-12864圖形液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)是由一片ks0107b或兼容驅(qū)動(dòng)器( hd61203 )作為行驅(qū)動(dòng)器和兩片ks0108b

17、或兼容驅(qū)動(dòng)器(hd61203) 作為列驅(qū)動(dòng)器組成的。它的主要技術(shù)參數(shù)及其供電特點(diǎn)如下：(1) 電源：dc+5v，模塊內(nèi)自帶用于lcd驅(qū)動(dòng)的負(fù)壓電路。(2) 顯示內(nèi)容：12864全屏幕點(diǎn)陣。(3) 指令形式：七種指令。(4) 接口形式：與控制器采用8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)和8位控制線(xiàn)相連。(5) 工作環(huán)境：10+50。(6) 模塊應(yīng)用有三種電源：邏輯電源、液晶驅(qū)動(dòng)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(gè)液晶驅(qū)動(dòng)電壓，用以調(diào)節(jié)對(duì)比度，接在液晶模塊的v0引腳上，由于液晶的對(duì)比度會(huì)隨著溫度的變化而相應(yīng)變化，所以其液晶顯示驅(qū)動(dòng)電壓值應(yīng)隨著溫度作相應(yīng)的調(diào)整，這里采用了一個(gè)電位器

18、，調(diào)整電壓值。(8) 背光供電為3.8-4.1v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。mgls-12864液晶顯示模塊一共有20個(gè)引腳，它的接口定義如下：表2-2 mgls-12864的接口電路序號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能d7三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)d6三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)d5三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)4d4三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)5d3三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)6d2三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)7d1三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)8d0三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)9e輸入r/w=“l(fā)”，e的下降沿鎖存數(shù)據(jù)線(xiàn)r/w=“h”，e為“h”時(shí)，數(shù)據(jù)由控制器輸出至數(shù)據(jù)線(xiàn)10r/w輸入r/w=“l(fā)”，e=“h”數(shù)據(jù)由控制器輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)r/w=“h”，e的下降沿，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線(xiàn)輸入到控制器

19、11d/i輸入d/i=“l(fā)”，表示db7db0為顯示數(shù)據(jù)d/i=“h”，表示db7db0為顯示指令12v0液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓13vcc電源正14gnd電源地15cs1輸入片選信號(hào)16cs2輸入片選信號(hào)17voutlcd負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電壓18ret輸入復(fù)位信號(hào)19led+顯示模塊背光電源20led-顯示模塊背光電源第四節(jié) 硬件電路設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)以上對(duì)atmega16l芯片的端口、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、以及復(fù)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(duì)這部分硬件電路的設(shè)計(jì)了。再結(jié)合前面的分析采用間接訪(fǎng)問(wèn)的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與液晶顯示模塊之間的連接。lcd模塊的8位數(shù)據(jù)線(xiàn)接在了atmega16l芯片b口的8

20、位數(shù)據(jù)線(xiàn)上，這里用了一個(gè)74ls24作為鎖存器使它們間接連接在一起。lcd的en、d/i、cs1、cs2、r/w分別連接到pa3pa7上，其詳細(xì)的接法見(jiàn)下圖 圖2-6 硬件接線(xiàn)圖第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1.用c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)c語(yǔ)言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)單的語(yǔ)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。用c語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而開(kāi)發(fā)出大規(guī)模、高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。其優(yōu)勢(shì)如下：(1) 可以大幅度加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。(2) 無(wú)需精通單片機(jī)指令集和具體的硬

21、件。(3) 可以實(shí)現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，源程序的可讀性和可維護(hù)性都很好。(4) 省去了人工分配單片機(jī)資源的工作。(5) c語(yǔ)言只要將一些與硬件相關(guān)的代碼作適當(dāng)?shù)男薷?，就可以方便地移植到其它種類(lèi)的單片機(jī)上。(6) c語(yǔ)言提供auto、static、flash等存儲(chǔ)類(lèi)型，復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性。(7) 對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以通過(guò)移植(或c編譯器提供)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。正由于c語(yǔ)言在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的優(yōu)勢(shì)，這次設(shè)計(jì)的所有程序設(shè)計(jì)都將采用c語(yǔ)言編寫(xiě)，且通過(guò)iccavr編譯器操作avr的硬件資源。3.2 液晶顯示漢字或字符的原理 ( 1 ) 線(xiàn)段的顯示點(diǎn)陣圖形式液晶由m*n個(gè)

22、顯示單元組成，假設(shè)lcd顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16*8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64*16個(gè)顯示單元與顯示ram區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由ram區(qū)的00h00fh的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)(000)=ffh時(shí)，如屏的左上角顯示一條短亮線(xiàn)，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)(3ffh)=ffh時(shí)，則顯示屏的右下角顯示一條短亮線(xiàn)；當(dāng)(000h)=ffh，(001h)=00h，(002h)=ffh，(003h)=00h，(00eh)=ffh，(00fh)=00h時(shí)，則在屏的頂部顯示一條由8段亮線(xiàn)和8段暗線(xiàn)組成

23、的虛線(xiàn)。這就是lcd顯示的基本原理。( 2 ) 字符的顯示用lcd顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6*8或8*8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)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(diǎn)亮，為“0”的不亮，這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器 (如hd61202)來(lái)說(shuō)，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(kāi)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。( 3 ) 漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個(gè)漢字占3

24、2b，分左右兩半部，各占16b，左邊為1、3、5右邊為2、4、6根據(jù)在lcd上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找到顯示ram對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二字節(jié)，按行按列對(duì)齊，送第三字節(jié)直到32b顯示完就可在lcd上得到一個(gè)完整的漢字。3.3 lcd模塊的指令說(shuō)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)。這里采用的lcd是北京精電蓬遠(yuǎn)顯示技術(shù)公司生產(chǎn)的mgls系列圖形液晶顯示模塊，其內(nèi)藏ks0108b/hd61202控制器。ks0108b及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器( hd61202 )的指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，一共只有7條指令，從作用上可分為兩類(lèi)。第一條指令和

25、第二條指令為顯示狀態(tài)設(shè)置類(lèi)；其余指令為數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)操作指令。下面是各個(gè)指令的功能：1. 讀狀態(tài)指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db01 0busy 0 on/off rest 0 0 0 0狀態(tài)字是計(jì)算機(jī)了解hd61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前狀態(tài)，或是hd61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器向計(jì)算機(jī)提供其內(nèi)部狀態(tài)的唯一的信息渠道。2. 顯示開(kāi)關(guān)指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 00 0 1 1 1 1 1 1/0該指令設(shè)置顯示開(kāi)關(guān)觸發(fā)器的狀態(tài)，由此控制顯示數(shù)據(jù)鎖存器的工作方式，從而控制顯示屏上的顯示狀態(tài)。3. 顯示

26、起始行設(shè)置指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 01 1 顯示起始行( 0-63 ) 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。4. 頁(yè)面地址設(shè)置指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 01 0 1 1 1 頁(yè)號(hào)( 07 ) 該指令設(shè)置了頁(yè)面地址x地址寄存器的內(nèi)容。5. 列地址設(shè)置指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 00 1 顯示列地址( 063 )該指令設(shè)置了y地址計(jì)數(shù)器的內(nèi)容，c5c0=03fh( 164 )代表了某一頁(yè)面上的某一個(gè)單元地址，隨后的一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)將在

27、這個(gè)單元上進(jìn)行。6. 寫(xiě)數(shù)據(jù)指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 1寫(xiě)數(shù)據(jù)該操作將8位數(shù)據(jù)寫(xiě)入先前已確定的顯示存儲(chǔ)器的單元內(nèi)。操作完成后列地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。7. 讀數(shù)據(jù)指令r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db01 1讀顯示數(shù)據(jù)該操作將hd61202接口部的輸出寄存器內(nèi)容讀出，然后列地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加一。必須注意的是，進(jìn)行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會(huì)讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。3.4 液晶顯示界面本著簡(jiǎn)單明了的基本思想前面提到，結(jié)合液晶顯示模塊的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)出如下界面：智能型充電器電池：電壓： v節(jié)

28、數(shù)；電流： a狀態(tài)：溫度： 圖3-1 lcd界面顯示這次設(shè)計(jì)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mgls-12864芯片，其用一片ks0107b或兼容驅(qū)動(dòng)器( hd61203 )作為行驅(qū)動(dòng)器和三片ks0108b或兼容驅(qū)動(dòng)器(hd61203) 作為列驅(qū)動(dòng)器組成的。液晶顯示的第一行為“智能型充電器”，由左起第四列開(kāi)始顯示，這樣正好左右平均分配。第二行左起頂格顯示“電池”，表示對(duì)充電電池的選擇，可進(jìn)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(mǎn)、放電”四個(gè)選項(xiàng)間進(jìn)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。由此可見(jiàn)

29、，左邊的兩選項(xiàng)在充放電的過(guò)程中是不變的，而右邊的三個(gè)參數(shù)在充電過(guò)程中隨時(shí)發(fā)生變化。3.5 系統(tǒng)程序流程圖為了方便程序的設(shè)計(jì)，使自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中做到思路清晰，設(shè)計(jì)起來(lái)游刃有余。這里首先畫(huà)出了程序流程圖，后面根據(jù)次流程圖具體設(shè)計(jì)程序，現(xiàn)具體分析如下：(一)主程序流程圖這次設(shè)計(jì)課題的主要內(nèi)容是在充電器的充電過(guò)程中，采集參數(shù)，進(jìn)行電壓、電流、溫度的實(shí)時(shí)顯示。其主流程圖設(shè)計(jì)如下：按 鍵 調(diào) 節(jié)采樣v、a、t顯示v、a、t 充滿(mǎn)？結(jié) 束yn 初 始 化采 集 電 池 電 壓0開(kāi) 始y有 電 池?zé)o 電 池等 待掃 描 按 鍵有鍵按下？ynn （1） 圖3-2主程序流程圖(二)控制程序流程圖要想在液晶模塊上顯

30、示一個(gè)字符或漢字，首先必須得對(duì)控制字進(jìn)行寫(xiě)指令代碼、寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)3項(xiàng)操作。完成這3項(xiàng)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(gè)判忙子程序，其流程圖如下：開(kāi) 始讀左邊控制器的狀態(tài)字驅(qū)動(dòng)器忙？送 狀 態(tài) 字返 回yn 圖3-3 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(shè)置漢字的初始值(lr、x、y)，當(dāng)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。由于一個(gè)漢字每一列有16字節(jié)，則當(dāng)一頁(yè)的16列顯示完，只相當(dāng)于顯示的漢字的上半部分，則再次跳到下一頁(yè)的初始位，進(jìn)行漢字下半部分的顯示，值到16列顯示完成，才表示一個(gè)漢字全部顯示結(jié)束。通過(guò)上面的介紹，一個(gè)漢字的顯示流

31、程圖編寫(xiě)如下：滿(mǎn)16列？ny漢顯完成，繼續(xù)嗎？ny返 回設(shè)lr、x、y初始值lr選取控制器x頁(yè)面值，y列地址值開(kāi) 始 顯 示顯示滿(mǎn)16列？nyx+1顯示下半部分開(kāi) 始初 始 化 圖3-4 漢字顯示流程圖第四章 系統(tǒng)調(diào)試完成對(duì)系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)后，就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試了。本次設(shè)計(jì)本人采用了iccavr編譯器作為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行程序的燒錄和仿真。在這里設(shè)計(jì)了一些最簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)行調(diào)試，其核心部件采用atmega16l芯片。一個(gè)最簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)也需要電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)器件選擇和程序編寫(xiě)3個(gè)步驟。對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的功能無(wú)非是控制輸出電平的高低。單片機(jī)的最簡(jiǎn)單系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常

32、工作所必須的外圍元件，主要由單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路組成。同傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)一樣，atmega16l的晶振電路也分為外部時(shí)鐘模式和內(nèi)部時(shí)鐘模式兩種，其內(nèi)部時(shí)鐘電路如下圖：xtal2xtal1mpugndc1 c2 圖4-4 晶振電路 鑒于atmega16l的主頻范圍為0-8mhz，這里選用的是晶振為7.3728mhz。復(fù)位電路采用了上電復(fù)位電路，其電路圖如下： mpu reset+rgnd1k22ufvcc 圖4-5 復(fù)位電路注意這一點(diǎn)和有51系列的單片機(jī)是不同的，atmega16的rst是低電平復(fù)位，而8051系列單片機(jī)是高電平才發(fā)生復(fù)位，換句話(huà)說(shuō)，這兩種單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)完全相反。了解了以上兩部分電路，再配合i/o接口中，就可以進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)了。編寫(xiě)好的程序通過(guò)并行通信下裁avr-isp燒到板子里面，其下裁電纜的電源由目標(biāo)板提供，其管腳如下： 圖4-6 目標(biāo)板管腳圖前面說(shuō)到，測(cè)試單片機(jī)的最簡(jiǎn)單系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的就是控制輸出電平的高低，這里采用發(fā)光二極管作為它的輸出器件，用二極管的亮或滅表示自己設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)是否能夠正常工作。具體進(jìn)行了以下實(shí)際電路的設(shè)計(jì)。（一）一個(gè)燈的閃爍。通過(guò)上面的介紹，atmega16l有32個(gè)i/o輸出口，作為第一功能時(shí)，它們是沒(méi)有區(qū)別的。這次主要用它的