智能型充电器的设计

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如下: (1) 8位CPU。

(2) 先进的RISC 结构:

131 条指令– 大多数指令执行时间为单个时钟周期 32个8 位通用工作寄存器 全静态工作

(3) 非易失性数据和程序存储器:

16K 字节的系统内可编程Flash,擦写寿命可达到10,000 次以上。具有独立锁定位的可选Boot代码区,通过片上Boot程序实现系统内编程。

512 字节的EEPROM,可连续擦写100,000 次。1K字节的片内SRAM,可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。

(4) 可通过JTAG接口实现对FLASH、EEPROM的编程。 (5) 32个可编程的I/O引线,40引脚PDIP封装。

(6) 两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/ 计数器,一个具有预分频器、比

较功能和捕捉功能的16位定时器/ 计数器。 (7) 片内/ 片外中断源。

(8) 具有一个10位的AD转换器,能对来自端口A的8位单端输入电压进行采样。 (9) 工作电压:2.7-5.5V。 速度等级:0-8MHz。

AVR单片机的主要特点如下:

1.片内集成可擦写10000次以上的Flash程序存储器。由于AVR采用16位的指令,所以一个程序存储器的存储单元为16位,即XXXX*1116(也可理解为8位,即2*XXXX*8)。AVR的数据存储器还是以8个Bit(位)为一个单元,因此AVR还是属于8位单片机。

2.采用CMOS工艺技术,高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。AVR的指令执行速度可达50ns (20MHz)。AVR运用Harvard结构概念,具有预取指令的特性,即对程序存储和数据存取使用不同的存储器和总线。当执行某一指令时,下一指令被预先从程序存储器中取出,这使得指令可以在每一个时钟周期内执行。

3.高度保密(LOCK)。可多次擦写的FLASH具有多重密码保护锁死(LOCK)功能,因此可低成本高速度地完成产品商品化,并且可多次更改程序(产品升级)而不必浪费1C

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或电路板,大大提高了产品的质量及竞争力。

4.超功能精简指令。具有32个通用作寄存器(相当于8051中的32个累加器),克服了单一累加器数据处理造成的瓶须现象,128~4K字节SRAM可灵活使用指令计算,并可用功能很强的C语言编程,易学、易写、易移植。

5.程序写入器件可以并行写入(用编程器写入),也可使用串行在线编程(ISP)方法下载写入,也就是说不必将单片机芯片从系统上拆下,拿到万用编程器上烧写,而可直接在电路板上进行程序的修改、烧写等操作,方便产品升级,尤其是采用SMD封装,更利于产品微型化。

6.工作电压范围为2.7V~6.0V,电源抗干扰性能强。

7.AVR单片机还在片内集成了可擦写100000次的E2PROM数据存储器,等于又增加了一个芯片,可用于保存系统的设定参数、固定表格和掉电后的数据,既方便了使用,减小了系统的空间,又大大提高了系统的保密性。

8.有8位和16位的计数器定时器(C/T),可作比较器、计数器、外部中断和PWM(也可作D/A )用于控制输出。

1.4液晶显示模块的选择

LCD显示模块是一种被动显示器,具有功耗低,显示信息大,寿命长和抗干扰能力强等优点,在低功耗的单片机系统中得到大量使用。液晶显示模块和键盘输入模块作为便携式仪表的通用器件,在单片机系统的开发过程中也可以作为常用的程序和电路模块进行整体设计。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就显示黑色,这样即可显示出图形。

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的,和单片机系统的接口更加简单。 (3) 体积小,重量轻 (4) 功率消耗小

液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因此耗电量比其它显示器要小得多。

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2 硬件电路设计

LCD显示模块是一种被动显示器,将其用在设计智能型充电器中具有功耗低,显示信息大,寿命长和抗干扰能力强等优点。在本章里,将介绍到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。

2.1 液晶显示模块两种访问方式接口电路的选择

单片机与液晶显示模块之间的连接方式分为直接访问方式和为间接控制方式两种。如图2.1和图2.2所示,其中左为单片机,右为液晶显示模块。

(一) 直接访问方式

数据总线

PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 GND PD7 +5V 电位器 负电源 10K

1 3 RD 74LS00 WE DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 GND VCC V0 E /CSA /CSB R/W D/I

P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

MPU LCM接口

图2.1 直接访问方式电路图

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直接访问方式就是将液晶显示模块的接口作为存储器或I/O设备直接挂在单片机总线上,单片机以访问存储器或I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作。直接访问方式的接口电路如图1-1所示,在图中,单片机通过高位地址A11控制CSA,A10控制CSB,以选通液晶显示屏上各区的控制器;同时用地址A9作为R/W信号控制数据总线的数据流向;用地址A8作为D/I信号控制寄存器的选择,E(使能)信号由RD和WE共同产生,这样就实现了单片机对液晶显示模块的电路边接。电位器用于显示对比度的调节。

(二)间接控制方式

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

P3.4

P3.3

P3.2

P3.1

P3.0

DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 /CSA /CSB E R/W D/I VCC V0 GND +5V 电 位 器 负电源 GND MPU LCM接口

图2.2 间接控制方式电路图

间接控制方式是单片机通过自身的或系统中的并行接口与液晶显示模块连接。单片机通过对这些接口的操作,以达到对液晶显示模块的控制。这种方式的特点就是电路简单,控制时序由软件实现,可以实现高速单片机与液晶显示模块的接口。电路图如图1.2所示。在图中以 P1口作为数据口,P3.4为CSA,P3.3为CSB,P3.2为使能端,P3.1为R/W和P3.0为D/I信号。电位器用于显示对比度的调节。

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