第一章　緒   論

充電器才能真正意義上被稱為智能充電器，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、輕重量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、安全地充電，因此，需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確地監(jiān)控(例如對(duì)充、放電電流、充電電壓、溫度等的監(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。

智能充電器的設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩大部分，本人的主要任務(wù)是完成充電器設(shè)計(jì)的LCD顯示部分，其主要涉及的知識(shí)包括：

(1)    自學(xué)AVR單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。

(2)    設(shè)計(jì)電源電路。

(3)    設(shè)計(jì)128*64液晶顯示控制電路和用C語(yǔ)言編制LCD顯示程序，用圖形方式顯示充電器電壓、電流等參數(shù)。

(4)    手工焊接和ICCAVR編譯器的應(yīng)用。       

第二章  硬件電路設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)前面對(duì)充電器原理、液晶模塊、ATmega16L等的總體了解和掌握以及對(duì)各種元器件和電路圖的分析和比較后，現(xiàn)在就可以開(kāi)始進(jìn)入硬件電路的設(shè)計(jì)了。在本章里，首先將介紹一下液晶模塊訪問(wèn)方式的兩種接口電路，然后對(duì)LCD顯示電路原理圖作一個(gè)詳細(xì)的介紹，接著介紹充電電路中所用到的各種芯片和元器件的原理和一些功能，最后對(duì)PROTEL99的使用和PCB板的繪制以及焊接做一簡(jiǎn)單介紹，然后再將自己的設(shè)計(jì)思想和同組人所設(shè)計(jì)的兩部分結(jié)合，達(dá)成統(tǒng)一。               

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。

2.1 硬件電路主要芯片

2.1.1 ATmega16L主要引腳芯片

以下是ATmega16L的引腳配置：

                      圖2-1 ATmega16L芯片引腳

引腳說(shuō)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。

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)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。

端口B(PB7～PB0) 　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)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。

端口C(PC7～PC0) 　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)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。

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。

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。

AVCC　　　　　　　AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時(shí)，該引腳應(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。

AREF　　　　　　　A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。

 

2.1.2 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)器都為線性的平面結(jié)構(gòu)。

(1) Atmega16L具有16K字節(jié)的在線編程Flash，用于存儲(chǔ)程序指令代碼。因?yàn)?span lang="EN-US">AVR指令為16位或32位，故Flash組織成8K16的形式。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(kāi)來(lái)考慮。

 (2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址方式分為5種：直接尋址、帶偏移量的間接尋址、間接尋址、帶預(yù)減量的間接尋址和帶后增量的間接尋址。

 (3) ATmega16L 包含512 字節(jié)的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫(xiě)。EEPROM 的壽命至少為100,000 次擦除周期。

2.1.3 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2-2 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。

2.1.4 Atmega16L的系統(tǒng)復(fù)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。

 

Vcc                 V_pot                                     V_pot

RESET                V_rst                                                V_rst

TIME-OUT

INTERINAL          t_TOUT                                              t_TOUT

  RESET

  圖2-3 RESET引腳與VCC相連時(shí)，              圖2-4  RESET引腳由外部控制時(shí),

           單片機(jī)的復(fù)位電平                         單片機(jī)的復(fù)位電平

(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。

Vcc