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摘抄：智能充电器的电源和显示的设计

第一章　绪   论

充电器才能真正意义上被称为智能充电器，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、轻重量的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全地充电，因此，需要对充电过程进行更精确地监控(例如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)，以缩短充电时间，达到最大的电池容量，并防止电池损坏。

智能充电器的设计包括硬件和软件两大部分，本人的主要任务是完成充电器设计的LCD显示部分，其主要涉及的知识包括：

(1)    自学AVR单片机的相关内容。

(2)    设计电源电路。

(3)    设计128*64液晶显示控制电路和用C语言编制LCD显示程序，用图形方式显示充电器电压、电流等参数。

(4)    手工焊接和ICCAVR编译器的应用。       

第二章  硬件电路设计

经过前面对充电器原理、液晶模块、ATmega16L等的总体了解和掌握以及对各种元器件和电路图的分析和比较后，现在就可以开始进入硬件电路的设计了。在本章里，首先将介绍一下液晶模块访问方式的两种接口电路，然后对LCD显示电路原理图作一个详细的介绍，接着介绍充电电路中所用到的各种芯片和元器件的原理和一些功能，最后对PROTEL99的使用和PCB板的绘制以及焊接做一简单介绍，然后再将自己的设计思想和同组人所设计的两部分结合，达成统一。               

通过比较再结合本次设计的实际条件，由于Atmega16L芯片没有WR、RD管脚，而且为了使电路简单且方便软件实现，所以最终决定采用间接控制的方式来设计LCD显示电路。

2.1 硬件电路主要芯片

2.1.1 ATmega16L主要引脚芯片

以下是ATmega16L的引脚配置：

                      图2-1 ATmega16L芯片引脚

引脚说明：

VCC 　　　　　　　数字电路的电源

GND 　　　　　　　地

端口A(PA7～PA0) 　端口A 作为A/D 转换器的模拟输入端。

端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

端口B(PB7～PB0) 　端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

端口C(PC7～PC0) 　端口C 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

端口D((PD7～PD0)  端口D 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

RESET　　　　　　 复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。

XTAL1 　　　　　　反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。

XTAL2 　　　　　　反向振荡放大器的输出端。

AVCC　　　　　　　AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC相连。

AREF　　　　　　　A/D 的模拟基准输入引脚。

 

2.1.2 Atmega16L的存储器

AVR结构有两个主要的存储空间：数据存储器空间和程序存储器空间，此外，Atmega16L还有一个EEPROM存储器以保存数据。这三个存储器都为线性的平面结构。

(1) Atmega16L具有16K字节的在线编程Flash，用于存储程序指令代码。因为AVR指令为16位或32位，故Flash组织成8K16的形式。用户程序的安全性要根据Flash程序存储器的两个区：引导(Boot) 程序区和应用程序区，分开来考虑。

 (2) 数据存储器的寻址方式分为5种：直接寻址、带偏移量的间接寻址、间接寻址、带预减量的间接寻址和带后增量的间接寻址。

 (3) ATmega16L 包含512 字节的EEPROM 数据存储器。它是作为一个独立的数据空间而存在的，可以按字节读写。EEPROM 的寿命至少为100,000 次擦除周期。

2.1.3 Atmega16L的时钟电路

单片机的时钟用于产生工作所需要的时序，其连接电路如下图：

                    图2-2 晶体振荡器连接图

XTAL1 与XTAL2 分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，考虑到其最大频率不超过8MHz，这里选用的晶振为7.3728MHz。

2.1.4 Atmega16L的系统复位

Atmega16L有五个复位源：

(1)    上电复位。电源电压低于上电复位门限Vpot时，MCU复位。如果在单片机加Vcc电压的同时，保持RESET引脚为低电平，则可延长复位周期。

 

Vcc                 Vpot                                     Vpot

RESET                Vrst                                                Vrst

TIME-OUT

INTERINAL          tTOUT                                              tTOUT

  RESET

  图2-3 RESET引脚与VCC相连时，              图2-4  RESET引脚由外部控制时,

           单片机的复位电平                         单片机的复位电平

(2)    外电复位。引脚RESET上的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时MCU复位。

Vcc

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