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(例如(ru)對充(chong)、放電電流、充(chong)電電壓、溫(wen)度等的監控)，以縮(suo)短充電(dian)時間，達到最大的電(dian)池容(rong)量，并防止電(dian)池損壞。

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)要涉及的知識包括(kuo)：

(1)    自學AVR單片機(ji)的相關內(nei)容。

(2)    設計電源電路(lu)。

(3)    設計128*64液晶顯示控制電路和用C語言(yan)編制LCD顯示(shi)程序，用圖形方式顯示(shi)充電器(qi)電壓、電流等(deng)參數。

(4)    手工焊接(jie)和ICCAVR編譯器的(de)應用(yong)。       

第二章(zhang)  硬件電路(lu)設(she)計

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(xin)片

2.1.1 ATmega16L主要(yao)引(yin)腳芯(xin)片

以下是ATmega16L的引腳配置：

                      圖2-1 ATmega16L芯片引腳

引腳說明：

VCC 　　　　　　　數字(zi)電路的電源(yuan)

GND 　　　　　　　地

端口A(PA7～PA0) 　端口A 作為A/D 轉換器的模擬輸入端。

端口A 為8 位雙向I/O 口，具有(you)可編程的(de)內(nei)部上(shang)拉電阻。其輸出緩沖器具有(you)對稱的(de)驅動特性，可以輸出和吸(xi)收大電流。

端口B(PB7～PB0) 　端口B 為8 位雙向(xiang)I/O 口，具有可(ke)編程(cheng)的(de)內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(dui)稱(cheng)的(de)驅動特(te)性，可(ke)以(yi)輸出和吸收大(da)電流。

端口C(PC7～PC0) 　端口C 為8 位雙(shuang)向I/O 口(kou)，具有可(ke)編程的(de)內部上拉(la)電阻(zu)。其(qi)輸(shu)出緩沖器具有對稱的(de)驅動特性，可(ke)以輸(shu)出和吸收(shou)大(da)電流。

端口D((PD7～PD0)  端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可(ke)(ke)編程的(de)內部上拉電阻(zu)。其輸(shu)出(chu)緩沖器具有對稱的(de)驅動特(te)性，可(ke)(ke)以輸(shu)出(chu)和吸收大電流。

RESET　　　　　　 復位輸入引腳。持續(xu)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tong)復位。

XTAL1 　　　　　　反向振蕩放大(da)器與片內(nei)時鐘操作電路的輸入(ru)端。

XTAL2 　　　　　　反(fan)向振蕩放大器的(de)輸(shu)出端。

AVCC　　　　　　　AVCC是端口A與(yu)A/D轉(zhuan)換器的電(dian)源。不使(shi)用ADC時，該引腳應直接與VCC連(lian)接(jie)。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC相連。

AREF　　　　　　　A/D 的(de)模擬基準輸入引腳。

 

2.1.2 Atmega16L的存(cun)儲器

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(yin)導(Boot) 程序區和應(ying)用(yong)程序區，分開來考慮。

 (2) 數據存儲器的(de)尋址(zhi)方式分為5種：直接尋(xun)(xun)址(zhi)、帶(dai)偏移量(liang)(liang)的間接尋(xun)(xun)址(zhi)、間接尋(xun)(xun)址(zhi)、帶(dai)預減(jian)量(liang)(liang)的間接尋(xun)(xun)址(zhi)和帶(dai)后增量(liang)(liang)的間接尋(xun)(xun)址(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(shi)鐘電路

單片(pian)機的(de)時(shi)鐘用于產生工(gong)作(zuo)所需(xu)要(yao)的(de)時(shi)序，其(qi)連接電路如(ru)下圖(tu)：

                    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的系統復(fu)位

Atmega16L有五個復位源(yuan)：

(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,

           單片機的(de)復位電平                         單片機(ji)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