智能型充电器的电源和显示的设计说明.docx

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智能型充电器的电源和显示的设计说明

毕业设计报告（论文）

课题名称智能型充电器的电源和显示的设计

摘要……………………………………………………………………………1.

第一章概述…………………………………………………………………….3

第一节绪论………………………………………………………………………

1.1课题背景………………………………………………………………..3

1.2常见充电电池特性及充电方式………………………………………..3

1.3主要芯片的选择………………………………………………………..4.

1.4液晶显示模块的选择…………………………………………………..5

第二节毕业设计任务和要求…………………………………………………..6

第二章硬件电路设计…………………………………………………………..

第一节硬件电路主要芯片………………………………………………6

2.1.1Atmega16L…………………………………………………………6

2.1.2Atmega16L的存储器………………………………………………7

第二节LCD的液晶显示………………………………………………….

2.2.1LCD的显示原理…………………………………………………8..

2.2.2液晶显示控制驱动器…………………………………………8.

2.2.3液晶显示模块的特点……………………………………….8.

第三章软件设计………………………………………………..

3.1用C语言开发单片机的优势………………………………9

3.2液晶显示汉字或字符的原理………………………………10

3.3LCD模块的指令说明…………………………………….10

第四章毕业总结…………………………………….

4.1经验总结和感谢…………………………..10

摘要

LCD液晶显示已经是人机界面的关键技术。

本文对基于单片机的LCD液晶显示器控制系统进行了研究。

首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。

本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空间。

为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。

使硬件在软件的控制下协调运作。

正文中首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了单片机微处理器的发展史，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并具体描述8052、8279及SED1520外接电路接口的软、硬件调试。

其次阐述了程序的流程和实现过程。

本文撰写的主导思想是软、硬件相结合。

以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。

最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。

关键词：

单片机；微处理器；LCD；8279

前言

随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来也大。

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、安全的充电。

因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。

AVR已经在竞争中领先了一步，被证明是下一代充电器的完美控制芯片。

AtmelAVR微处理器是当前市场上能够以单片方式提供Flash、EEPROM和10位ADC的最高校的8位RISC微处理器。

由于程序存储器为Flash,因此可以不用象MASKROM一样，有几个软件版本就库存几种型号。

Flash可以在发货之前再进行编程，或是在PCB贴装之后再通过ISP进行编程，从而允许在最后一分钟进行软件更新。

EEPROM可用于保存标定系数和电池特性参数，如保存充电记录以提高实际使用的电池容量。

而其他方案为了达到此目的，可能需要外部ADC，不但占用PCB空间，也提高了系统成本，AVR是目前唯一的针对像“C”这样的高级语言而设计的8位微处理器。

C代码似设计很容易进行调整以适合当前和未来的电池，而本次智能型充电器显示程序的编写则就是用C语言写的。

第一章概述

第一节绪论

1.1.1课题背景

如今，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻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、安全的充电。

因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。

与此同时，对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。

从20世纪60年代的商用密封电池到近几年的镍氢和锂里子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。

目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池和密封铅酸电池（SLA）四种类型。

电池充电是通过逆向化学反映将能量存储到化学系统里实现的。

由于使用的化学物质的不同，电池有自己的特性。

世纪充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电。

目前，市场上卖的最多的事旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很少部分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，智能型充电电路通常包括了恒流/恒压控制环路、电池电压检测电路、电池温度检测电路、外部显示电路（LCD或LCD显示）等基本单元。

1.1.2常见充电电池特性及充电方式

电池充电时通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的，由于使用的化学物质的不同，电池的特性也不同，其充电方式也不大一样。

电池的安全充电现代的快速充电器（即电池可以在小于3小时的时间里充满电，通常是一个小时）需要能够对单元电压、充电电流和电池温度进行精确地测量，在充满电的同时避免由于过充电造成的损坏。

充电方法SLA电池和锂电池的充电方法为恒定电压法要限流，NiCd电池和NIMH电池的充电方法为恒定电流法，且具有几个不同的停止充电的判断方法。

最大充电电流最大充电电流与电池容量（C）有关，最大充电电流往往以电池容量的数值来表示，例如，电池的容量为750MAH，充电电流为750MAH，冲动电流为750MA，则充电电池为1C（1倍的电池容量）。

若娟流充电时电流为C/40，则充电电流即为电池容量除以40.

过热电池充电是将电能传输到电池的过程，能量以化学反应得方式保存了下来。

但不是所有的电能都转化为了电池中的化学能。

一些电能转化了热能，对电池起了加热的作用。

当电池充满后，若继续充电，则所有的电能都将转化为电池的热能。

在快速充电时这将使电池快速升温，若不及时停止充电就会造成电池的损坏，因此，在设计电池充电器时，对温度进行监控并及时停止充电时非常重要的。

现代消费类电器主要使用如下四种电池：

●密封铅酸电池（SLA）

●镍铬电池（NiCd）

●镍氢电池（NiMH）

●锂电池（Li-Ion）

在正确选择电池和充电算法时需要了解这些电池的背景知识。

密封铅酸电池（SLA）密封铅酸电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合，如UPS和报警系统的备份电池。

SLA电池以恒定电压进行充电，辅以电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。

只要电池单元电压不超过生产商的规定（典型值为2.2V），SLA电池可以无限制地充电。

镍镉电池（NIMH）在轻重量的手持设备中如手机、手持摄像机，等等镍氢电池是使用最广的，这种电池的容量比NiCd的大，由于过充电会造成NIMH电池的失效，在充电的容量比NiCd的大。

由于过充电会造成NIMH电池的失效，在充电过程中进行情却地测量以在合适的时间太难搞之实非常重要的，和NiCd电池一样，极性反转时电池会损坏，NIMH电池的自放电率大概为20%/月。

和NiCd电池一样，NIMH电池也为恒定电流充电。

锂电池（Li-Ion）和本文中所述的其他电池相比，锂电池具有最高的能量/重量比和能量/体积比。

锂电池以恒定电压进行充电，同时要有电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。

当充电电流下降到生产商设定的最小电流时就要停止充电。

过充电将造成电池损坏，甚至爆炸。

1.1.3主要芯片的选择

ATMEL公司是世界上有名的生产高性能、低性能、非易失性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。

在单片机微控制器方面，ATMEL公司有AT89、AT90、ARM三个系列单片机的产品。

由于8051本身结构的先天性不足和近年来各种采用新型结构和新技术单片机的产品。

由于8051本身结构的先天性不足和近年来各种采用新型结构和新技术单片机的不断涌现，现在的单片机市场是百花齐放。

ATMEL在这种强大市场压力下。

发挥Flash存储器的技术特长，于1997年研发推出了个新配置的、采用精简指令集RISC（ReducedInstructionsetcpu）结构的新型单片机，简称AVR单片机。

精简指令集RISC结构是20世纪90年代开发出来的，结合了半导体案成技术和软例-性能的新结构。

AVR单片机采用RISC结构，具有1MIPS/MHz的高速运行处理能力。

为了缩短产品进入市场时间，简化系统的维护和支持，对于单片机组成的嵌入式系统来说，用高级语言编程已成为一种标准编程方法。

1.1.4液晶显示模块的选择

LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两篇玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。

比CRT要好的多，但是价钱较其贵，现在LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及，在单片机系统中使用液晶显示模块作为输出器件有以下优点：

1.显示质量高

液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发发光，因此液晶显示器画质高而且不会闪烁。

2．数字式接口

液晶显示器都是数字式接口，和单片机的系统的接口更为简单。

3.体积小，重量轻

4.功率消耗小

功耗主要消耗在其部的电极和驱动上面，因此耗电量比其他显示器要小的多。

单片机与液晶显示模块之间的连接方式分为直接访问和间接控制方式两种。

第二节毕业设计任务和要求

智能型充电器主要为硬件设计和软件设计。

软件设计的话需要掌握AVR单片机的相关容。

ICCAVR编译器的应用。

设计128*64液晶显示控制电路和用C语言编制LCD显示程序，用图形显示方式充电器电压、电流等参数，硬件设计的话需要掌握各功能子模块的硬件电路的设计。

第二章硬件电路设计

第一节硬件电路主要芯片

2.1.1Atmega16L主要引脚说明

引脚说明：

VCC数字电路的电源

GND端口

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位为双向I/O口，具有可编程的部上拉电阻。

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，作为输入使用时。

若部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流，在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端组A处于高祖状态。

端口B（PB7-PB0）端口B为端口B为8位为双向I/O口，具有可编程的部上拉电阻。

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，作为输入使用时。

若部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流，在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端组B处于高祖状态。

端口B（PB7-PB0）端口B为端口B为8位为双向I/O口，具有可编程的部上拉电阻。

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，作为输入使用时。

若部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流，在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端组C处于高祖状态。

如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5（TDI）、PC3（TMS）与PC2（TKC）的上拉