基于atmega16單片機(jī)多功能充電器的硬件開發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)號(hào)： xxxxxxxxxxx </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　基于ATmega16單片機(jī)多功能充電器的硬件開發(fā)</p><p>　　The hardware development of the multifunctionl charger based on ATmega16 M

2、CU</p><p>　　學(xué)院 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班級(jí) xxxxxxx 學(xué)生 xxxxx </p><p>　　指導(dǎo)教師（職稱） xxxxxxx </p><p>　　論文時(shí)間 2015 年 01 月 01 日至 2015 年 06月 7日<

3、/p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　院（系）： 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： xxxxxxxxxx 學(xué)生： xxx 學(xué)號(hào)： xxxxxx </p><p>　　一

4、、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 基于ATmega16單片機(jī)多功能充電器的硬件開發(fā) </p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 2015 年 01月 01日起至 2015 年 06 月 07 日止</p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) </p&g

5、t;<p>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求 主要內(nèi)容：（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路；（2）硬件設(shè)計(jì)；（3）軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；具體實(shí)現(xiàn)：充電器接入電池后，MCU對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，如果電池電壓小于4.2V，則接通光電耦合器，并把電壓顯示LCD上對(duì)電池進(jìn)行充電，整個(gè)充電過程都需要不斷檢測(cè)電池電壓。當(dāng)電壓達(dá)到飽和，即電壓達(dá)到4.2V，MCU斷開光電耦合器，停止充電，并且報(bào)警。</p><p>　　指導(dǎo)教師

6、xxxxx </p><p>　　接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)開始執(zhí)行日期 2015 年 1 月 1 日</p><p>　　學(xué)生簽名 </p><p><b>　　摘 要</b></p><

7、;p>　　蓄電池的使用已長達(dá)一百多年，電池性能的好壞對(duì)電子產(chǎn)品的使用效果有著及其重要的作用，而且充電器的功能又直接影響到電池的使用。充電器用途廣泛，在很多領(lǐng)域都有涉及，尤其是手機(jī)、相機(jī)、玩具、便攜設(shè)備等領(lǐng)域使用最廣泛。普通充電器針對(duì)性強(qiáng)，但是功能單一。</p><p>　　因?yàn)槌潆婋姵赜泻芏囝愋?，而且每一種電池一般只能配備一種充電器，這就使得用戶必須購置較多類型的充電器，這樣就造成了資源浪費(fèi)，并且一般的充電

8、器因?yàn)椴痪邆渫晟频墓δ芏绊懗潆婋姵?，質(zhì)量差點(diǎn)的電池甚至有可能會(huì)爆炸，造成安全事故，而且廢舊電池對(duì)環(huán)境會(huì)造成很大污染。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)了一款基于ATmega16單片機(jī)的低功耗、安全可靠和高性能的充電器，硬件電路簡(jiǎn)單、高效，軟件穩(wěn)定、可靠。本文設(shè)計(jì)的充電器硬件組成包括單片機(jī)電路、LM7805穩(wěn)壓芯片、LM2576充電芯片、電壓采樣和LCD 1602液晶顯示電路等。軟件采樣高級(jí)C語言開發(fā)，進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)

9、計(jì)和編碼。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的充電器加入了過充保護(hù)和反接保護(hù)功能，這樣使用起來安全可靠，并且充電液態(tài)顯示，使得充電過程清晰明了，是一個(gè)具有智能判別，智能控制，智能充電的充電器。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能充電；單片機(jī)；蓄電池；LM2576；LCD 1602</p><p><b>　　Abstract</b></p>

10、;<p>　　Battery is up to more than one hundred years, effect of battery performance is good or bad for electronic products with its important role and function of the charger has a direct impact on the battery use.

11、 Charger has a wide range of uses, in many fields are involved, especially mobile phones, cameras, toys, portable equipment, etc. the most widely used. The common charger is targeted, but single

12、function. </p><p>　　Because rechargeable batteries have many types, and each kind of battery can be equipped with a charger, which makes the user more types of charger must be purchased, thus causing th

13、e waste of resources, and a general charger because they do not have the perfect function and effect of charging the battery, the battery quality almost even may explode, caused by accidents and used batteries on the env

14、ironment will cause a lot of pollution.</p><p>　　In this paper, we design a based on ATmega16 of low power consumption, safe and reliable and high performance of the charger, hardware circuit is simple and e

15、fficient, the software is stable and reliable. In this paper, the design of the charger hardware including MCU circuit, lm7805 voltage stabilizing chip, lm2576 charging chip, voltage sampling and LCD 12864 LCD displ

16、ay circuit. Senior Software sampling C language development, the detailed design and coding.</p><p>　　In this paper, the design of the charger joined the overcharge protect

17、ion and reverse connection protection function, so the use of safe and reliable and charging liquid display, the charging process is clearly understood, is a with intelligent identification, intelligent control, intellig

18、ent charging charger.</p><p>　　Keywords: Smart Charger; SCM; Lithium battery; LM2576; LCD 1602</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p&

19、gt;　　1.1 目的和意義1</p><p>　　1.2 充電器的國內(nèi)外現(xiàn)狀[1]1</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)主要工作2</p><p>　　第二章 充電技術(shù)4</p><p>　　2.1 鋰電池的特性[2]4</p><p>　　2.2 鋰電池的充電方法4</p><p&g

20、t;　　2.2.1 恒流充電4</p><p>　　2.2.2 恒壓充電5</p><p>　　2.2.3 浮充方式5</p><p>　　2.2.4 涓流充電6</p><p>　　2.2.5 分階段充電方式6</p><p>　　2.2.6 快速充電7</p><p>　　第三章

21、 充電器硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 ATmega16單片機(jī)電路9</p><p>　　3.1.1 ATmega16引腳說明9</p><p>　　3.1.2 ATmega16主要特性10</p><p>　　3.1.3 ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路11</p><p>　　3.2 LM7

22、805供電電路12</p><p>　　3.3 LM2576供電電路13</p><p>　　3.3.1 LM2576主要特性13</p><p>　　3.3.2 LM2576引腳功能14</p><p>　　3.3.3 LM2576外圍組件選擇14</p><p>　　3.4 電池電壓檢測(cè)15</p

23、><p>　　3.4.1 AVR的數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC具有下列特點(diǎn)16</p><p>　　3.4.2 ADC應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)17</p><p>　　3.4.3 電池電壓檢測(cè)電路圖18</p><p>　　3.5 LCD 1602液晶顯示19</p><p>　　3.5.1 LCD 1602基本參數(shù)及引腳功能19<

24、;/p><p>　　3.5.2 LCD 1602指令說明及時(shí)序20</p><p>　　3.5.3 LCD 1602程序編寫流程21</p><p>　　3.5.4 LCD 1602原理圖22</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1 主程序流程圖23</p><p

25、>　　4.2 液晶顯示模塊流程圖24</p><p>　　4.3 ADC、光耦和蜂鳴器模塊程序流程圖24</p><p><b>　　第五章 調(diào)試27</b></p><p>　　5.1 開發(fā)工具WINAVR27</p><p>　　5.2 仿真軟件 AVR Studio 427</p>&

26、lt;p><b>　　總 結(jié)29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p>　　附錄A：原理圖和PCB圖33</p><p>　　附錄B：源程序35</p><p

27、><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 目的和意義</b></p><p>　　鋰電池目前來說是使用較為廣泛的蓄電池，因?yàn)樗梢远啻沃貜?fù)充電，使用壽命也較長，價(jià)格也越來越便宜，符合廣大消費(fèi)者的需求。由于鋰電池的廣泛使用，而且種類繁多，傳統(tǒng)的充電器一般只能對(duì)一種電池進(jìn)行充電，這就促使了多功能充電器的開發(fā)。<

28、;/p><p>　　鋰電池是恒壓充電的電池，對(duì)控制精度有非常高的要求。要想最大效率使用電池的容量，我們必須將電池充到最大電壓，但是過壓充電又會(huì)對(duì)電池造成損壞。所以說，鋰電池對(duì)充電器的要求以及保護(hù)電路的要求都比較高。除此之外，對(duì)電壓過低的電池進(jìn)行預(yù)充時(shí)，當(dāng)充電達(dá)到末期后就會(huì)轉(zhuǎn)為涓流充電，從而使電池的電量達(dá)到飽和。電池電量飽和后，充電過程需要終止，在檢測(cè)電壓之外，還需采用蜂鳴器報(bào)警這樣的輔助方法來作為防止過充的后備措施，

29、為電池提供附加保護(hù)等。</p><p>　　為了保證電池的安全充電，鋰電池充電器必須保證在額定電流和額定電壓下才能安全工作。給充電器增加一些其它的如：電池電壓檢測(cè)、輸入電流限制、充電完成后自動(dòng)關(guān)斷充電器并報(bào)警等充電輔助功能可以延長其電池壽命，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化充電器的操作。</p><p>　　目前來說，大部分手機(jī)充電器其實(shí)都是由一個(gè)穩(wěn)定電源以及必要的恒流限壓控制電路構(gòu)成。由于鋰電池種類很多，

30、各種鋰電池內(nèi)部芯片是有差別的。有時(shí)候在給手機(jī)電池進(jìn)行充電的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)顯示充滿電了，可實(shí)際上卻沒有達(dá)到真正的充電飽和。我們通常所使用的充電器是沒有提供恒流限壓充電限制這一功能，這樣的充電器使用起來就會(huì)受到限制，不然或多或少地對(duì)電池造成損壞。鑒于種種情況表面，本文特意綜合各種充電器的優(yōu)缺點(diǎn)而對(duì)多功能充電器進(jìn)行硬件開發(fā)。</p><p>　　1.2 充電器的國內(nèi)外現(xiàn)狀[1]</p><p&g

31、t;　　電池的化學(xué)成分和設(shè)計(jì)水平共同決定了電池的電流。要是沒有限制性能的實(shí)際因素，電池將會(huì)產(chǎn)生無窮大的電流。電池的性能受到電池本身的化學(xué)成分反應(yīng)率以及電池的設(shè)計(jì)和發(fā)生反應(yīng)的區(qū)域的影響。有一些些電池能夠產(chǎn)生大電流。一般而言，電池是無法做到真正充滿電的，實(shí)際上它們很可能幾乎被放電。因此，要熟悉制造商所提供的相關(guān)化學(xué)成分信息，才能對(duì)電池或電池組進(jìn)行充電。</p><p>　　近年來，便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展促進(jìn)了電池技

32、術(shù)的更新?lián)Q代。而鋰離子電池因其具備多種優(yōu)點(diǎn)而成為市場(chǎng)的主流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在筆記本和手機(jī)領(lǐng)域，鋰離子電池的市場(chǎng)占有率分別為百分之八十和百分之六十。</p><p>　　充電器，通常指的是一種為蓄電裝置提供能量的設(shè)備。它是采樣電力電子半導(dǎo)體器件，是能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電的一種裝置。充電器在生活領(lǐng)域使用廣泛，特別是在手機(jī)和照相機(jī)方面。</p><p>　　充電器的種類有很多，如鋰離子型電池充電器、

33、鎘-鎳型電池充電器、鎳-氫型電池充電器、鉛酸型蓄電池充電器、電動(dòng)車蓄電池充電器、車充等。由于最近幾年來，手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品在我國市場(chǎng)上的熱銷，我國充電器行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。</p><p>　　在整個(gè)充電器市場(chǎng)中，各種類型的充電器占據(jù)不一樣的份額。對(duì)中國來說，在整個(gè)充電器市場(chǎng)中，手機(jī)充電器所占份額穩(wěn)居第一位，在充電器市場(chǎng)占據(jù)了絕大部分的份額；筆記本電腦充電器所占的份額排第二位；數(shù)碼相機(jī)充電器所

34、占份額排在第三；電動(dòng)自行車充電器份額排第四。</p><p>　　現(xiàn)代消費(fèi)類電器主要使用以下四種電池：鋰電池（Li-Ion）、鎳氫電池（NiMH）、密封鉛酸電池（SLA）、鎳鎘電池（NiCd）。</p><p>　　鋰電池（Li-Ion） 鋰電池具有最高的能量/重量比和能量/體積比。鋰電池以恒定電壓充電，同時(shí)要有電流限制以避免充電的初期電池過熱。當(dāng)充電電流下降到生產(chǎn)商規(guī)定的最小電流時(shí)就要

35、停止充電。過充電將造成電池?fù)p壞，甚至爆炸。</p><p>　　鎳氫電池（NiMH） 在輕重量的手持設(shè)備如手機(jī)、手持?jǐn)z像機(jī)等等，鎳氫電池是使用最廣的。和NiCd電池一樣，極性反轉(zhuǎn)會(huì)損壞電池，而且NiMH電池的充電方式也是以恒定電流進(jìn)行充電。</p><p>　　密封鉛酸電池（SLA） SLA電池主要用于成本比空間和重量更重要的場(chǎng)合，如UPS和報(bào)警系統(tǒng)的備份電池。SLA電池以恒定電壓進(jìn)行

36、充電，輔以限流以避免在充電的初期電池過熱。只要電池單元電壓不超過生產(chǎn)商的規(guī)定，SLA電池可以無限次的充電。</p><p>　　鎳鎘電池（NiCd） NiCd電池目前使用很普遍。它的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)便宜，易于使用；缺點(diǎn)是自放電率比較高。典型的NiCd電池可以充電1000次。失效機(jī)理主要是極性反轉(zhuǎn)，在電池包里第一個(gè)被完全充電的單元會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。為了損壞電池包，需要不間斷地監(jiān)控電壓。一旦單元電壓下降到1.0V就必須停機(jī)。N

37、iCd電池以恒定電流的方式進(jìn)行充電。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)主要工作</p><p>　　本文在研究鋰離子電池的特性和充電方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行硬件電路和程序的編寫。 </p><p><b>　　具體結(jié)構(gòu)如下:</b></p><p>　　第一章 緒論。這章主要介紹多功能充電器的設(shè)計(jì)背景以及充電器在國內(nèi)外的發(fā)展

38、情況。</p><p>　　第二章 電池的充電技術(shù)。主要介紹了鋰電池的特性和充電方法。</p><p>　　第三章 多功能充電器電路設(shè)計(jì)。對(duì)電路的充電控制芯片進(jìn)行選擇、介紹與分析。</p><p>　　第四章 通過C語言軟件編程設(shè)計(jì)出鋰電池快速充電器電路，來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池的自動(dòng)化控制充電。</p><p>　　第五章 軟件和硬件的結(jié)合調(diào)試。&l

39、t;/p><p><b>　　第二章 充電技術(shù)</b></p><p>　　2.1 鋰電池的特性[2]</p><p>　　以下是鋰電池的特性：</p><p><b>　?。?）工作電壓高</b></p><p>　?。?）體積小、重量輕、比能量高</p><

40、;p><b>　?。?）壽命長</b></p><p><b>　　（4）安全快速充電</b></p><p>　　（5）允許溫度范圍寬</p><p><b>　　其缺點(diǎn)如下：</b></p><p>　?。?）與干電池?zé)o互換性。</p><p>

41、;　　（2）無法急速充電。</p><p><b>　?。?）內(nèi)部阻抗高。</b></p><p>　?。?）工作電壓變化較大。</p><p>　　綜合以上，鋰電池的優(yōu)點(diǎn)多于缺點(diǎn)，而且在現(xiàn)代高科技產(chǎn)品中，這些缺點(diǎn)很容易被彌補(bǔ)。因此，鋰電池由于性價(jià)比高而被廣泛使用。這也是本次多功能充電器硬件開發(fā)的動(dòng)力。</p><p>

42、　　2.2 鋰電池的充電方法[3]</p><p>　　2.2.1 恒流充電</p><p><b>　　（1)恒流充電</b></p><p>　　由于交流電源電源經(jīng)常會(huì)波動(dòng)，所以充電時(shí)需要采用直流恒流電源。恒流充電，可提高充電效率，同時(shí)可以依據(jù)充電時(shí)間來決定充電是否終止。恒流電源充電電路如圖2.1[4]所示。</p><

43、p>　　圖2.1 恒流電源充電電路</p><p><b>　　(2)準(zhǔn)恒流充電</b></p><p>　　相對(duì)恒流充電電路，準(zhǔn)恒流充電電路具備可調(diào)性。由于在直流電源和電池之間串聯(lián)了一個(gè)電位器，所有充電末期可以調(diào)整電流，使電流不會(huì)超過電池的允許值。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，此種充電電路被廣泛應(yīng)用于充電器中。準(zhǔn)恒流充電電路如圖2.2[4]所示。</p>

44、<p>　　圖2.2 準(zhǔn)恒流充電電路</p><p>　　2.2.2 恒壓充電</p><p>　　恒壓充電是指每節(jié)單體電池均以某一恒定電壓進(jìn)行充電。這種充電方式在充電的初期電流較大，末期電流較小。在充電末期電源達(dá)到峰值后會(huì)下降，這時(shí)充電電流將變大，導(dǎo)致電池溫度升高，最后將造成電池的熱失控，損壞電池性能。恒壓充電電路如圖2.3[4]所示。</p><p&g

45、t;　　圖2.3 恒壓充電電路</p><p>　　2.2.3 浮充方式</p><p>　　浮充方式是指電池以很小的電流進(jìn)行充電，以使電池保持在滿充狀態(tài)。這種充電方式被廣泛應(yīng)用于備用電源或應(yīng)急電源當(dāng)中。典型浮充方式充電電路如圖2.4[4]所示。</p><p>　　圖2.4 浮充方式充電電路</p><p>　　2.2.4 涓流充電<

46、/p><p>　　當(dāng)電池經(jīng)過快速充電后，充電系統(tǒng)會(huì)顯示電量已達(dá)到100%，但實(shí)際上電池并未真正達(dá)到飽和狀態(tài)。此時(shí)需要涓流充電，即慢充電，把電量慢慢地“壓”進(jìn)電池，這樣做能讓電池盡量達(dá)到滿充狀態(tài)。涓流方式的簡(jiǎn)單示意圖如圖2.5[4]所示。</p><p>　　圖2.5 涓流方式的簡(jiǎn)單示意圖</p><p>　　2.2.5 分階段充電方式</p><p&

47、gt;　　分階段充電方式，是指在電池充電的初始階段充電電流較大，當(dāng)電池電壓達(dá)到準(zhǔn)飽和時(shí)，電池轉(zhuǎn)為涓流充電。分階段充電方式是電池最理想的充電方式，但缺點(diǎn)是充電電路復(fù)雜和成本較高。分階段充電方式的簡(jiǎn)單示意圖如圖2.6[4]所示。</p><p>　　圖2.6 分階段充電的簡(jiǎn)單示意圖</p><p>　　2.2.6 快速充電</p><p>　　快速充電是用大電流短時(shí)間對(duì)

48、電池充電，整個(gè)充電過程都需要電池電壓檢測(cè)和溫度檢測(cè)。</p><p><b>　　(1)電池電壓檢測(cè)</b></p><p>　　在大電流充電末期，檢測(cè)電池電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將大電流充電轉(zhuǎn)成小電流充電。采用小電流充電方式是為了保證電池充電容量。</p><p><b>　　(2)－△V檢測(cè)</b></p&

49、gt;<p>　　電池充電過程的充電電流是通過檢測(cè)電池充電末期的電壓降來進(jìn)行控制的，－△V控制系統(tǒng)框圖如圖2.7[4]所示。采用－△V控制系統(tǒng)的充電控制電路，當(dāng)充電峰值電壓確定后，若－△V檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓降達(dá)到設(shè)定值，控制電路將使大電流充電電路分?jǐn)唷?lt;/p><p>　　圖2.7 －△V控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　(3)電池溫度檢測(cè)[5]</p><

50、;p>　　電池在充電末期，負(fù)極發(fā)生氧復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)生熱量，使電池溫度升高。由于電池溫度升高將導(dǎo)致充電電流增大，為控制充電電流，可在電池外殼上設(shè)置溫度傳感器或電阻等溫度檢測(cè)元件。當(dāng)電池溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電池充電電路被切斷。電池溫度檢測(cè)電路如圖2.8[4]所示。</p><p>　　圖2.8 電池溫度檢測(cè)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p&g

51、t;<p>　　鋰離子電池之所以能在電池市場(chǎng)上占據(jù)不可動(dòng)搖的地位，除了它擁有突出的性能外，還因它的充電方式多樣、方便。鋰電池的充電方式主要有恒流充電方式、恒壓充電方式、浮充方式、涓流充電方式、分階段充電方式、快速充電方式等。</p><p>　　第三章 充電器硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 ATmega16單片機(jī)電路</p><p>　　3.1.

52、1 ATmega16引腳說明[6]</p><p>　　圖3.1 ATmega16引腳圖</p><p>　　ATmega16有4個(gè)8位的雙向I/O端口PA、PB、PC、PD，他們對(duì)外對(duì)應(yīng)32個(gè)I/O引腳，每一位都可以獨(dú)立地用于邏輯信號(hào)的輸入和輸出。在5V工作電壓下，輸出高電平時(shí)，每個(gè)引腳可輸出達(dá)20mA的驅(qū)動(dòng)電流；而輸出低電平時(shí)，每個(gè)引腳可吸收最大為40mA的電流，可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管

53、（一般的發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流為10mA）和小型繼電器等小功率器件。</p><p>　　AVR大部分的I/O端口都具備雙重功能（有的還有第三功能）。其中第一功能是作為數(shù)字通用I/O接口使用，而復(fù)用的功能可分別與片內(nèi)的各種不同功能的外圍接口電路組合成一些可以完成特殊功能的I/O口，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串行接口、模擬比較器、捕捉器、USART、SPI等。</p><p>　　表3.1 各引腳名稱

54、及功能</p><p>　　3.1.2 ATmega16主要特性</p><p>　?。?）基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz</p><p>　　（3）具有豐富的指令集</p><p>　?。?）32個(gè)通用工作寄存器</p>

55、;<p>　?。?）16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時(shí)讀寫的能力，即RWW）</p><p>　?。?）512字節(jié)EEPROM</p><p>　　（7）1K字節(jié)SRAM</p><p>　?。?）32個(gè)通用I/O口線</p><p>　　（9）32個(gè)通用工作寄存器</p><p>　?。?0）

56、用于邊界掃描的JTAG接口</p><p>　?。?1）支持片內(nèi)調(diào)試與編程</p><p>　?。?2）三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T/C）</p><p>　　（13）片內(nèi)/外中斷</p><p>　?。?4）可編程串行USART</p><p>　?。?5）有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口</p&g

57、t;<p>　?。?6）8路10位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益ADC</p><p>　?。?7）具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器</p><p>　?。?8）一個(gè)SPI串行端口</p><p>　?。?9）六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式</p><p>　　工作于空閑模式時(shí)CPU停止工作，而USART、兩線接口、A/D轉(zhuǎn)

58、換器、SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式終止CPU和除了異步定時(shí)器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲；Standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能

59、力；擴(kuò)展Standby模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。</p><p>　　3.1.3 ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路</p><p>　　圖3.2 ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路</p><p>　　該單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：</p><p>　?。?）電源（+5V）；</p><p>　?。?）

60、復(fù)位電路：?jiǎn)?dòng)后讓單片機(jī)從初始狀態(tài)執(zhí)行程序；</p><p>　　（3）振蕩電路： ATmega16內(nèi)部有RC震蕩電路，但相比外部的晶體震蕩電路還是不夠準(zhǔn)確，所有需要接上兩個(gè)22PF的電容和一個(gè)7.3728M的晶振即可正常工作。</p><p>　　3.2 LM7805供電電路[7]</p><p>　　供電電路所用器件是三端穩(wěn)壓集成電路LM7805。</p&

61、gt;<p>　　LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，所有使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。</p><p>　　該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的LM78或LM79后面的數(shù)字代表三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出電壓為正6V，LM7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。最大

62、輸出電流1.5A，LM78XX系列輸出電壓分別為5V;6V;8V;9V;10V;12V;15V;18V;24V。</p><p>　　LM7805芯片的電氣特性如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 LM7805電氣特性</p><p>　　如下圖3.3所示電路為輸出電壓+5V、輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器T1，整流橋堆Bridege1，濾波

63、電容C2、C4，防止自激電容C1、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器LM7805極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。</p><p>　　220V交流市電通過變壓器變換成交流低壓12V，再經(jīng)過整流橋堆Bridege1和濾波電容C4的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓（該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化）。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C2的濾波便在穩(wěn)

64、壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。</p><p>　　三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　圖3.3 LM7805組成的供電電路</p><p>　　3.3 LM2576供電電路[8]<

65、;/p><p>　　3.3.1 LM2576主要特性</p><p>　　(1)有3.3V、5V、12V、15V和可調(diào)電壓輸出多種系列;</p><p>　　(2)最大輸入電流：3A;</p><p>　　(3)振動(dòng)頻率：52kHz;</p><p>　　(4)轉(zhuǎn)換效率：75%~88%(不同電壓輸出時(shí)的效率不同);<

66、/p><p>　　(5)控制方式：PWM;</p><p>　　(6)工作溫度范圍：-40℃ ~+125℃;</p><p>　　(7)工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制;</p><p>　　(8)工作模式控制：TTL電平兼容;</p><p>　　(9)所需外部元件：僅四個(gè)(不可調(diào))或六個(gè)(可調(diào));</p&

67、gt;<p>　　(10)器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制;</p><p>　　3.3.2 LM2576引腳功能</p><p>　?。?）VIN——輸入電壓端，為減小輸入瞬間電壓和給調(diào)節(jié)器提供開關(guān)電流，此接 腳應(yīng)接旁路電容CIN；</p><p>　?。?）OUTPUT——穩(wěn)壓輸出端，輸出高電壓為（VIN－VSAT），輸出低電壓為-0.5V。&

68、lt;/p><p>　　（3）GND——電路地；</p><p>　　（4）FEEDBACK——反饋端；</p><p>　　（5）ON/OFF——控制端，高電平有效，待機(jī)靜態(tài)電流僅為75μA。</p><p>　　LM2576原理圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 LM2576原理圖</p>

69、<p>　　3.3.3 LM2576外圍組件選擇</p><p>　?。?）輸入電容CIN：要選擇低ESR的鋁或鉭電容作為旁路電容，防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬間電壓。還有，當(dāng)你的輸入電壓波動(dòng)較大，輸出電流有較高，容量一定要選用大些，470μF--10000μF都是可行的選擇；電容的電流均方根值至少要為直流負(fù)載電流的1/2；基于安全考慮，電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的1.5倍。不能選用陶瓷電容，會(huì)造成嚴(yán)重

70、的噪音干擾。</p><p>　?。?）二極管：首選肖特基二極管，因?yàn)榇祟惗O管開關(guān)速度快、正向壓降低、反向恢復(fù)時(shí)間短，不能選用1N4000/1N5400之類的普通整流二極管。</p><p>　?。?）儲(chǔ)能電感：可以看datasheet中的電感選擇曲線，要求有高的通流量和對(duì)應(yīng)的電感值，也就是說，電感的直流通流量直接影響輸出電流。這是因?yàn)長M2576既可工作于連續(xù)型也可非連續(xù)型，流過電感的

71、電流若是連續(xù)的為連續(xù)型，電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)降到零為非連續(xù)型。</p><p>　?。?）輸出端電容COUT：最好使用1μF--470μF之間的低ESR的鉭電容。若電容值太大，反而會(huì)在某些情況（負(fù)載開路、輸入端斷開）對(duì)器件造成損害。COUT用來輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。如果電容的ESR太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出端振蕩[6]。</p><p>　　由LM2576組成的充

72、電電路如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 LM2576組成的充電電路</p><p>　　LM2576應(yīng)用注意事項(xiàng)：</p><p>　?。?）反饋線要遠(yuǎn)離電感，電路中輸入/輸出電容、肖特基二極管、接地端、控制端的聯(lián)機(jī)要盡可能短而粗，最好用地線屏蔽。</p><p>　?。?）由于器件較高的轉(zhuǎn)換效率，幾乎不用考慮散熱問題。<

73、/p><p>　　3.4 電池電壓檢測(cè)</p><p>　　為了更好地監(jiān)控電池充電過程，需要對(duì)電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)AD采樣，并通過LCD顯示出來，達(dá)到人機(jī)互換的效果。由于Atmega16內(nèi)部集成有一個(gè)10位逐次比較（successive approximation）ADC電路。因此使用AVR可以非常方便的處理輸入的模擬信號(hào)量。</p><p>　　Atmega16的ADC與

74、一個(gè)8通道的模擬多路選擇器連接，能夠?qū)σ訮ORTA作為ADC輸入引腳的8路單端模擬輸入電壓進(jìn)行采樣，單端電壓輸入以0V（GND）為參考。另外還支持16種差分電壓輸入組合，其中2種差分輸入方式（ADC1，ADC0和ACD3，ADC2）帶有可編程增益放大器，能在A/D轉(zhuǎn)換前對(duì)差分輸入電壓進(jìn)行0dB（1×），20dB（10×）或46dB（200×）的放大。還有七種差分輸入方式的模擬輸入通道共用一個(gè)負(fù)極（ADC1）

75、，此時(shí)其它任意一個(gè)ADC引腳都可作為相應(yīng)的正極。若增益為1×或10×，則可獲得8位的精度。如果增益為200×，那么轉(zhuǎn)換精度為7位。</p><p>　　3.4.1 AVR的數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC具有下列特點(diǎn)</p><p>　?。?）10 位精度；</p><p>　?。?）0.5LSB積分非線形誤差；</p><p>

76、;　?。?）±2LSB的絕對(duì)精度；</p><p>　　（4） 13μs~260μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間；</p><p>　　（5）在最大精度下可達(dá)到每秒15kSPS的采樣速率；</p><p>　?。?）8路可選的單端輸入通道；</p><p>　?。?）7路差分輸入通道；</p><p>　?。?）2路差分輸入通

77、道帶有可選的10×和200×增益；</p><p>　?。?）ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取可設(shè)置為左端對(duì)齊（LEFT ADJUSTMENT）；</p><p>　?。?0）ADC的電壓輸入范圍0～Vcc；</p><p>　　（11）可選擇的內(nèi)部2.56V的ADC參考電壓源；</p><p>　?。?2）自由連續(xù)轉(zhuǎn)換模式和單次轉(zhuǎn)換

78、模式；</p><p>　?。?3）ADC自動(dòng)轉(zhuǎn)換觸發(fā)模式選擇；</p><p>　?。?4）ADC轉(zhuǎn)換完成中斷；</p><p>　?。?5）休眠模式下的噪聲抑制器（NOISE CANCELER）。</p><p>　　AVR的ADC功能單元由獨(dú)立的專用模擬電源引腳AVcc供電。AVcc和Vcc的電壓差別不能大于±0.3V。ADC

79、轉(zhuǎn)換的參考電源可選用芯片內(nèi)部的2.56V參考電源，或者選用AVcc，也可選用外部參考電源。使用內(nèi)部電壓參考源時(shí)，為了提高ADC的抗噪性能，可以在AREF引腳外部并接一個(gè)電容來。使用外部參考電源時(shí)，外部參考電源由引腳ARFE接入。</p><p>　　ADC經(jīng)過逐次比較，使輸入端的模擬電壓轉(zhuǎn)換成10位的數(shù)字量。最大值為AREF 引腳上的電壓值減1個(gè)LSB，最小值代表地。經(jīng)過ADMUX寄存器中REFSn位的設(shè)置，A/

80、D轉(zhuǎn)換的參考電壓選用引腳AREF接入芯片內(nèi)部參考電源（2.56V）或AVcc。這時(shí)，內(nèi)部電壓參考源可以通過外接于AREF引腳的電容來穩(wěn)定，以提高ADC抗噪特性。</p><p>　　模擬輸入通道和差分增益的選擇是通過ADMUX寄存器中的MUX位設(shè)定的。任何一個(gè)ADC的輸入引腳，包括地（GND）以及內(nèi)部的恒定能隙（fixed bandgap）電壓參考源，都可以被選擇用來作為ADC的單端輸入信號(hào)。而ADC的某些輸入引

81、腳則可選擇作為差分增益放大器的正、負(fù)極輸入端。當(dāng)選定了差分輸入通道后，差分增益放大器將兩輸入通道上的電壓差按選定增益系數(shù)放大，然后輸入到ADC 中。若選定使用單端輸入通道，則增益放大器無效。</p><p>　　通過設(shè)置ADCSRA寄存器中的ADC使能位ADEN來使能ADC。在ADEN沒有置“1”前，參考電壓源和輸入通道的選定將不起作用。當(dāng)ADEN位清“0”后，ADC將不消耗能量，因此建議在進(jìn)入節(jié)電休眠模式前將A

82、DC關(guān)掉。</p><p>　　ADC將10位的轉(zhuǎn)換結(jié)果放在ADC數(shù)據(jù)寄存器中（ADCH和ADCL）。默認(rèn)情況下，轉(zhuǎn)換結(jié)果為右端對(duì)齊（RIGHT ADJUSTED）的。但可以通過設(shè)置ADMUX寄存器中ADLAR位，調(diào)整為左端對(duì)齊（LEFT ADJUSTED）。如果轉(zhuǎn)換結(jié)果是左端對(duì)齊，并且只需要8位的精度，那么只需讀取ADCH寄存器的數(shù)據(jù)作為轉(zhuǎn)換結(jié)果就達(dá)到要求了。否則，必須先讀取ADCL寄存器，然后再讀取ADCH寄

83、存器，以保證數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容是同一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。因?yàn)橐坏〢DCL 寄存器被讀取，就阻斷了ADC對(duì)ADC數(shù)據(jù)寄存器的操作。這就意味著，一旦指令讀取了ADCL，那么必須緊接著讀取一次ADCH；如果在讀取ADCL和讀取ADCH的過程中正好有一次ADC轉(zhuǎn)換完成，ADC的2個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是不會(huì)被更新的，該次轉(zhuǎn)換的結(jié)果將丟失。只有當(dāng)ADCH寄存器被讀取后，ADC才可以繼續(xù)對(duì)ADCL和ADCH寄存器操作更新。</p><p&

84、gt;　　ADC有自己的中斷，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí)中斷將被觸發(fā)。盡管在順序讀取ADCL和ADCH 寄存器過程中，ADC對(duì)ADC數(shù)據(jù)寄存器的更新被禁止，轉(zhuǎn)換的結(jié)果丟失，但仍會(huì)觸發(fā)ADC中斷[2]。</p><p>　　3.4.2 ADC應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)</p><p>　　1．預(yù)分頻與轉(zhuǎn)換時(shí)間</p><p>　　在通常情況下，ADC的逐次比較轉(zhuǎn)換電路要達(dá)到最大精度時(shí)，需要50k

85、Hz~200kHz 之間的采樣時(shí)鐘。在要求轉(zhuǎn)換精度低于10位的情況下，ADC的采樣時(shí)鐘可以高于200kHz，以獲得更高的采樣率。</p><p>　　2．ADC輸入通道和參考電源的選擇</p><p>　　在ADC轉(zhuǎn)換開始前，通道和參考電源可以不斷被更新，一旦轉(zhuǎn)換開始，通道和參考電源將被鎖定，并保持足夠時(shí)間，以確保ADC 轉(zhuǎn)換的正常進(jìn)行。</p><p>　　當(dāng)要改

86、變ADC輸入通道時(shí)，應(yīng)該遵守以下方式，以保證能夠選擇到正確的通道：</p><p>　　1）在單次轉(zhuǎn)換模式下，總是在開始轉(zhuǎn)換前改變通道設(shè)置。</p><p>　　2）在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，總是在啟動(dòng)ADC開始第一次轉(zhuǎn)換前改變通道設(shè)置。</p><p><b>　　ADC電壓參考源</b></p><p>　　ADC的參考電壓

87、（VREF）決定了A/D轉(zhuǎn)換的范圍。如果單端通道的輸入電壓超過VREF，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果接近于0x3FF。ADC的參考電壓VREF可以選擇為AVCC或芯片內(nèi)部的2.56V參考源，或者為外接在AREF引腳上的參考電壓源。</p><p>　　如果將一個(gè)外部固定的電壓源連接到AREF引腳，那就不能使用任何的內(nèi)部參考電源，否則就會(huì)使外部電壓源短路。外部參考電源的范圍應(yīng)在2.0V到AVCC-0.2V之間。參考電源改變后的第

88、一次ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果可能不太準(zhǔn)確，建議拋棄該次轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p><b>　　3．ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后（ADIF = 1），在ADC數(shù)據(jù)寄存器（ADCL和ADCH）中可以取得轉(zhuǎn)換的結(jié)果。對(duì)于單端輸入的A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果為：</p><p>　　ADC =（VIN × 1024）/ VR

89、EF</p><p>　　其中VIN表示選定的輸入引腳上的電壓，VREF表示選定的參考電源的電壓。0x000 表示輸入引腳的電壓為模擬地，0x3FF表示輸入引腳的電壓為參考電壓值減去一個(gè)LSB。</p><p>　　對(duì)于差分轉(zhuǎn)換，其結(jié)果為：</p><p>　　ADC = (VPOS -VNEG) × GAIN × 512 / VREF</

90、p><p>　　3.4.3 電池電壓檢測(cè)電路圖</p><p>　　電池電壓檢測(cè)電路如圖3.6所示：</p><p>　　圖3.6 電池電壓檢測(cè)電路</p><p>　　PA6（ADC6）口作為模擬電壓測(cè)量的輸入口（ADC輸入）。系統(tǒng)電源經(jīng)過L3、C2濾波后到AVcc，提高了AVcc的穩(wěn)定性。ADC的參考電壓源采用AVcc（+5V），電容C11并

91、接在AREF和地之間也進(jìn)一步的提高參考電壓的穩(wěn)定性。</p><p>　　PA6單端入方式，利用ATmega16內(nèi)部的ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果換算成測(cè)量的電壓值在LCD上顯示。</p><p>　　3.5 LCD 1602液晶顯示[9] </p><p>　　3.5.1 LCD 1602基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　字符型液晶顯

92、示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用的LCD模塊有16×1個(gè)字符,16×2個(gè)字符，20×2個(gè)字符和40×2個(gè)字符等。</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有

93、間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）</p><p>　　LCD 1602主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　1）顯示容量：16×2個(gè)字符</p><p>　　2）芯片工作電壓：4.5V—

94、5.5V</p><p>　　3）工作電流：2.0mA</p><p>　　4）模塊最佳工作電壓：5.0V</p><p>　　5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm(W×H)</p><p><b>　　引腳功能說明：</b></p><p>　　LCD 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的

95、14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.3所示[8]。</p><p>　　表3.3 LCD 1602引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：GND為地電源。</p><p>　　第2腳：VCC接5V正電源。</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高

96、時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行命令。</p>

97、;<p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　3.5.2 LCD 1602指令說明及時(shí)序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.4所示。</p><p&

98、gt;　　表3.4 LCD 1602 控制命令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　指令1：將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到"00H"。</p><p>　　指令2：設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到"

99、00H",并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容。</p><p>　　指令3：顯示開關(guān)控制 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令4：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移

100、；S屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 光標(biāo)或顯示移位指令可使光標(biāo)或顯示在沒有讀寫數(shù)據(jù)的情況下，向左或向右移動(dòng),指令不改變DDRAM 的內(nèi)容。</p><p>　　指令6：功能設(shè)定 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線；N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)

101、顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：CGRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平說明模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作此時(shí)模塊不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)；低電平說明模塊可以接受外部指令和數(shù)據(jù)，同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器（AC）的值。</p><p&

102、gt;　　指令10：寫數(shù)據(jù) D7-D5為000，D4-D0為5點(diǎn)的字模數(shù)據(jù)。</p><p>　　指令11：讀數(shù)據(jù) 從內(nèi)部RAM讀取D7-D0（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）。</p><p>　　1602的基本操作時(shí)序如表3.5所示。</p><p>　　表3.5 基本操作時(shí)序表</p><p>　　3.5.3 LCD 1

103、602程序編寫流程</p><p>　　1、定義LCD 1602管腳，包括RS，R/W，E。這里定義是指這些管腳分別接在單片機(jī)哪些I/O口上。</p><p>　　2、顯示初始化，在這一步進(jìn)行初始化及設(shè)置顯示模式等操作，包括以下步驟：</p><p><b>　　設(shè)置顯示方式 </b></p><p><b>

104、;　　延時(shí) </b></p><p><b>　　清理顯示緩存 </b></p><p><b>　　設(shè)置顯示模式</b></p><p>　　通常推薦的初始化過程如下：</p><p><b>　　延時(shí)15ms</b></p><p>&l

105、t;b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時(shí)5ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時(shí)5ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></

106、p><p><b>　　延時(shí)5ms</b></p><p>　　注：以上寫38H指令可以看情況省略1~2步</p><p>　?。ㄒ陨隙疾粰z測(cè)忙信號(hào)）</p><p>　?。ㄒ韵露家獧z測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p&

107、gt;　　寫指令08H 關(guān)閉顯示</p><p>　　寫指令01H 顯示清屏</p><p>　　寫指令06H 光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置</p><p>　　寫指令0cH 顯示開及光標(biāo)設(shè)置</p><p>　　3、設(shè)置顯示地址（寫顯示字符的位置）。</p><p>　　4、寫顯示字符的數(shù)據(jù)。</p><p>

108、;　　3.5.4 LCD 1602原理圖</p><p>　　LCD 1602是實(shí)現(xiàn)人機(jī)互換的主要器件，當(dāng)ADC完成電壓測(cè)量后，單片機(jī)把電壓值輸送到LCD，然后顯示在液晶屏，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能智能控制。</p><p>　　LCD 1602原理圖如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 LCD 1602電路原理圖</p><p>&

109、lt;b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　通過模塊化設(shè)計(jì)，最終把充電器硬件電路設(shè)計(jì)出來，主要模塊有：充電模塊、單片機(jī)最小模塊、供電模塊、LCD顯示模塊等。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 主程序流程圖</p><p>　　充電器上電后，各個(gè)模塊

110、初始化，包括單片機(jī)I/O口初始化、LCD 1602模塊初始化和ADC模塊初始化。然后單片機(jī)對(duì)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，并把檢測(cè)到的電壓轉(zhuǎn)換為電壓值后，顯示在LCD上，同時(shí)單片機(jī)還要判斷電池電壓已經(jīng)達(dá)到4.2V，如果還沒充滿電，就不斷重復(fù)采樣、顯示和判斷這三個(gè)步驟。當(dāng)電池已經(jīng)充滿（即電池電壓大于或等于4.2V），單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，并且斷開光耦，停止充電。主程序流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序

111、流程圖</p><p>　　4.2 液晶顯示模塊流程圖</p><p>　　LCD 1602主要作用是實(shí)現(xiàn)人機(jī)互換，把充電過程顯示出來。LCD工作前必須進(jìn)行初始化，然后設(shè)置第一行數(shù)據(jù)顯示的位置，并顯示第一行數(shù)據(jù)，再設(shè)置第二行數(shù)據(jù)顯示的位置，顯示第二行數(shù)據(jù)。</p><p>　　液晶顯示程序流程如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 液

112、晶顯示程序流程圖</p><p>　　4.3 ADC、光耦和蜂鳴器模塊程序流程圖</p><p>　　ADC、光耦和蜂鳴器模塊是充電器實(shí)現(xiàn)智能控制的關(guān)鍵模塊，ADC負(fù)責(zé)檢測(cè)電池電壓和充電電壓，光耦負(fù)責(zé)控制充電電路的通斷，蜂鳴器是起報(bào)警提醒作用。</p><p>　　首先ADC進(jìn)行初始化，開始檢測(cè)電壓值，單片機(jī)根據(jù)該電壓值判斷電池是否充滿電，如果沒有充滿就繼續(xù)檢測(cè)，如

113、果充滿則控制蜂鳴器報(bào)警，并且斷開光耦，停止充電。</p><p>　　光耦和報(bào)警程序流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 光耦和報(bào)警程序流程圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　軟件的設(shè)計(jì)方法和硬件電路的方法一樣，也是分模塊化設(shè)計(jì)，軟件實(shí)現(xiàn)的功能有：充電電壓顯示、電池電壓顯

114、示、充滿電后報(bào)警并斷開充電電路。</p><p><b>　　第五章 調(diào)試</b></p><p>　　5.1 開發(fā)工具WINAVR</p><p>　　編程所用的開發(fā)工具是winAVR 2010版，這是一個(gè)專門用來編寫AVR系列單片機(jī)的工具。它具有配置靈活，平臺(tái)遷移簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，不過使用比較復(fù)雜，需要設(shè)置makefile。如圖5.2所示是win

115、AVR 2010的編輯頁面。</p><p>　　圖5.1 winAVR 2010編輯頁面</p><p>　　5.2 仿真軟件 AVR Studio 4</p><p>　　AVR Studio 4是ATMEL公司為AVR系列單片機(jī)開發(fā)的專用仿真軟件。該軟件只支持使用匯編語言來編程，必須配合GCCAVR或ICCAVR才能進(jìn)行C語言仿真。如圖5.3和5.4所示分別為

116、AVR Studio 4的編輯界面和調(diào)試界面。</p><p>　　圖5.2 AVR Studio 4編輯界面</p><p>　　圖5.3 AVR Studio 4仿真界面</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，便攜式器件已經(jīng)成為大家生活的一部分。舊版的充電器功能單一