第一章　緒   論

充電器才能真正意義上被稱為智能充電器，隨著越來越多的手持式電器的出現，對高性能、小尺寸、輕重量的電池充電器的需求也越來越大。電池技術的持續進步也要求更復雜的充電算法以實現快速、安全地充電，因此，需要對充電過程進行更精確地監控(例(li)如(ru)對充、放電(dian)電(dian)流、充電(dian)電(dian)壓、溫度等(deng)的監控)，以縮短充電(dian)時間，達到最大的(de)電(dian)池容(rong)量，并防(fang)止電(dian)池損(sun)壞(huai)。

智能充電器的設計包括硬件和軟件兩大部分，本人的主要任務是完成充電器設計的LCD顯示部分，其主(zhu)要涉(she)及的知識包括：

(1)    自學AVR單片(pian)機的相關內容。

(2)    設計電源電路。

(3)    設計128*64液(ye)晶顯示控制(zhi)電路(lu)和用C語言編制LCD顯示程序(xu)，用圖形方式(shi)顯示充電(dian)(dian)器電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流等參數。

(4)    手工焊接和(he)ICCAVR編譯器(qi)的應用(yong)。       

第二章  硬件電路設計(ji)

經過前面對充電器原理、液晶模塊、ATmega16L等的總體了解和掌握以及對各種元器件和電路圖的分析和比較后，現在就可以開始進入硬件電路的設計了。在本章里，首先將介紹一下液晶模塊訪問方式的兩種接口電路，然后對LCD顯示電路原理圖作一個詳細的介紹，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PROTEL99的使用和PCB板的繪制以及焊接做一簡單介紹，然后再將自己的設計思想和同組人所設計的兩部分結合，達成統一。               

通過比較再結合本次設計的實際條件，由于Atmega16L芯片沒有WR、RD管腳，而且為了使電路簡單且方便軟件實現，所以最終決定采用間接控制的方式來設計LCD顯示電路。

2.1 硬件電路主要芯片

2.1.1 ATmega16L主(zhu)要引腳(jiao)芯片

以下(xia)是ATmega16L的引腳配置：

                      圖2-1 ATmega16L芯片引腳

引(yin)腳說明：

VCC 　　　　　　　數字電路的電源

GND 　　　　　　　地

端口A(PA7～PA0) 　端口A 作為A/D 轉(zhuan)換器的模(mo)擬輸(shu)入端(duan)。

端口A 為8 位雙向I/O 口(kou)，具有(you)可編(bian)程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有(you)對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流(liu)。

端口B(PB7～PB0) 　端口B 為8 位雙向(xiang)I/O 口，具有(you)可編程的(de)(de)內部上(shang)拉電(dian)阻(zu)。其輸出緩沖器具有(you)對(dui)稱的(de)(de)驅(qu)動特性，可以輸出和(he)吸收(shou)大電(dian)流。

端口C(PC7～PC0) 　端口C 為8 位(wei)雙向I/O 口，具(ju)(ju)有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器(qi)具(ju)(ju)有對稱的驅(qu)動特(te)性，可以輸出和(he)吸收大電流。

端口D((PD7～PD0)  端口D 為8 位(wei)雙向(xiang)I/O 口，具(ju)有可(ke)編程的內部上拉電阻。其輸(shu)出緩沖器具(ju)有對稱(cheng)的驅動特性(xing)，可(ke)以(yi)輸(shu)出和吸收(shou)大電流。

RESET　　　　　　 復位輸入引腳(jiao)。持續時間(jian)超過最小門(men)限時間(jian)的低電(dian)平(ping)將引起系(xi)統復位。

XTAL1 　　　　　　反向(xiang)振蕩放大器與(yu)片內時鐘操作(zuo)電路的輸入端。

XTAL2 　　　　　　反向振(zhen)蕩放大(da)器的輸出端(duan)。

AVCC　　　　　　　AVCC是端口A與(yu)A/D轉換器的電(dian)源。不使用ADC時，該引(yin)腳應(ying)直接(jie)與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC相連。

AREF　　　　　　　A/D 的模(mo)擬基準輸入(ru)引腳。

 

2.1.2 Atmega16L的存儲(chu)器

AVR結構有兩個主要的存儲空間：數據存儲器空間和程序存儲器空間，此外，Atmega16L還有一個EEPROM存儲器以保存數據。這三個存儲器都為線性的平面結構。

(1) Atmega16L具有16K字節的在線編程Flash，用于存儲程序指令代碼。因為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Flash程序存儲器的兩個區：引導(dao)(Boot) 程(cheng)序(xu)區(qu)和應用程(cheng)序(xu)區(qu)，分(fen)開來考慮。

 (2) 數(shu)據存(cun)儲(chu)器的尋址方式分為5種：直接(jie)尋(xun)(xun)址(zhi)(zhi)、帶(dai)(dai)偏移量的間(jian)接(jie)尋(xun)(xun)址(zhi)(zhi)、間(jian)接(jie)尋(xun)(xun)址(zhi)(zhi)、帶(dai)(dai)預(yu)減量的間(jian)接(jie)尋(xun)(xun)址(zhi)(zhi)和(he)帶(dai)(dai)后(hou)增量的間(jian)接(jie)尋(xun)(xun)址(zhi)(zhi)。

 (3) ATmega16L 包含512 字節的EEPROM 數據存儲器。它是作為一個獨立的數據空間而存在的，可以按字節讀寫。EEPROM 的壽命至少為100,000 次擦除周期。

2.1.3 Atmega16L的時鐘電路

單(dan)片機的(de)時鐘(zhong)用于產生(sheng)工作所(suo)需(xu)要的(de)時序，其連接電(dian)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7.3728MHz。

2.1.4 Atmega16L的(de)系統復(fu)位

Atmega16L有(you)五個(ge)復位源：

(1)    上電復位。電源電壓低于上電復位門限Vpot時，MCU復位。如果在單片機加Vcc電壓的同時，保持RESET引腳為低電平，則可延長復位周期。

 

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，              圖2-4  RESET引腳由外部控制時,

           單(dan)片機的復位電平                         單片機的(de)復位電平

(2)    外電復位。引腳RESET上的低電平持續時間大于最小脈沖寬度時MCU復位。

Vcc