自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī)類(lèi))
自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī)類(lèi)),自動(dòng),加料,控制系統(tǒng),單片機(jī)
南京工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
課 題 名 稱(chēng)： 智能型充電器的電源和顯示的設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名： 李 峰
指 導(dǎo) 教 師： 劉啟新
所 在 系 部： 自動(dòng)化
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)： 自動(dòng)化
南京工程學(xué)院
2006年02 月25 日
學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
李峰
學(xué) 號(hào)
Z20101122
專(zhuān) 業(yè)
自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名
劉啟新
職 稱(chēng)
副教授
所在系部
自動(dòng)化系
課題來(lái)源
課題類(lèi)型
課題名稱(chēng)
智能型充電器電源和顯示的設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義?
內(nèi)容：與同學(xué)配合，完成職能型充電器的設(shè)計(jì)，包括自學(xué)AVR單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容；設(shè)計(jì)電源電路，設(shè)計(jì)128·64液晶現(xiàn)實(shí)控制電路。用C語(yǔ)言控制LCD顯示程序，用圖形方式顯示充電器電壓，電流等參數(shù)。
意義：在大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，學(xué)校為我們安排了為期一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)于一個(gè)即將走出校園的畢業(yè)生而言可謂意義重大。作為一個(gè)工科院校的大學(xué)生，在大學(xué)的幾年學(xué)習(xí)中除了扎實(shí)的理論學(xué)習(xí)外，一定的自己動(dòng)手設(shè)計(jì)能力更是必不可少的，它可以較全面直觀(guān)的反映一個(gè)應(yīng)屆畢業(yè)生的能力。我們?cè)趯?lái)的工作中絕大部分都將是社會(huì)上各行各業(yè)里的技術(shù)人員，這要求我們必須具備一個(gè)21世紀(jì)大學(xué)生，特別是對(duì)學(xué)以致用更為要求的工科學(xué)生所應(yīng)有的理論與動(dòng)手能力。這學(xué)期，學(xué)校為我們安排的為期一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)將切實(shí)的考驗(yàn)和提高我們的理論和聯(lián)系實(shí)際的能力，為我們做了一個(gè)工作前的大演練，我們也應(yīng)該充分的利用好這次機(jī)會(huì)，把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做到自己老師都滿(mǎn)意！
文獻(xiàn)綜述
由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是用AVR單片機(jī)來(lái)控制并要求對(duì)于LCD顯示程序要用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，所以所參考的資料主要為AVR單片機(jī)和C語(yǔ)言的相關(guān)書(shū)籍上。
AVR單片機(jī)是Atmel公司1997年推出的RISC單片機(jī)。RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）是相對(duì)于CISC（復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）而言的。RISC并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是通過(guò)使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理而提高運(yùn)算速度的。RISC優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令；并固定指令長(zhǎng)度，減少指令格式和尋址方式的種類(lèi)，從而縮短指令周期，提高運(yùn)算速度。由于AVR采用了RISC這種結(jié)構(gòu)，使AVR系列的單片機(jī)都具備了1MIPS/MHz的高速處理能力。
AVR單片機(jī)吸收了DSP雙總線(xiàn)的特點(diǎn)，采用Harvard總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，因此單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分離的，并且可對(duì)具有相同地址的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行獨(dú)立的尋址。
目前，AVR單片機(jī)具有多個(gè)系列，包括ATtiny、AT90和ATmega。雖然在功能和存儲(chǔ)器容量等方面有很大的不同，但基本結(jié)構(gòu)和原理都類(lèi)似。同傳統(tǒng)的MCS51單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)的主要特點(diǎn)有：
(1) AVR單片機(jī)中，CPU執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)取出將要執(zhí)行的下一條指令放入指令寄存器中，從而避免了傳統(tǒng)MCS51系列單片機(jī)中多指令周期的出現(xiàn)。
(2) 傳統(tǒng)的MCS51系列單機(jī)所有的數(shù)據(jù)處理都是基于一個(gè)累加器的，因此累加器與程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)交換就成了單片機(jī)的瓶頸；在AVR單片機(jī)中，寄存器由32個(gè)通用寄存器組成，并且任何一個(gè)寄存器都可以充當(dāng)累加器，從而有效地避免了累加器的瓶頸效應(yīng)，提高了系統(tǒng)的性能。
(3) AVR單片機(jī)具有良好的集成性能。AVR系列的單片機(jī)都具備在線(xiàn)編程接口，含有片內(nèi)看門(mén)狗電路、片內(nèi)程序Flash、同步串口SPI等；AVR單片機(jī)的I/O接口還具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，灌電流可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、LED等器件，從而省去驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)約系統(tǒng)成本。
(4) AVR單片機(jī)采用低功率、非揮發(fā)的CMOS工藝制造，除具有低功耗、高密度的特點(diǎn)外，還支持低電壓的聯(lián)機(jī)Flash、EEPROM寫(xiě)入功能。
(5) AVR單片機(jī)支持Basic、C等高級(jí)語(yǔ)言編程。
此外在傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)中，都是用匯編語(yǔ)言作為系統(tǒng)的編程語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言作為嵌入式系統(tǒng)的編程語(yǔ)言，具有執(zhí)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其本身是一種低級(jí)語(yǔ)言，編程效率低下，且可移植性和可讀性差，維護(hù)極不方便，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的可靠性也較差。而C語(yǔ)言以其結(jié)構(gòu)化和能產(chǎn)生高效代碼等優(yōu)勢(shì)滿(mǎn)足了電子工程師的需要。用C語(yǔ)言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，具有匯編語(yǔ)言編程所不可比擬的優(yōu)勢(shì)
研究?jī)?nèi)容
1． AVR單片機(jī)的主要特征，系統(tǒng)概況，指令系統(tǒng)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握。
2． 電源電路的設(shè)計(jì)
3． 熟悉智能充電器的工作過(guò)程
4．編寫(xiě)LCD顯示的C程序設(shè)計(jì)
研究計(jì)劃
本設(shè)計(jì)要求用AVR單片機(jī)完全實(shí)現(xiàn)電池充電器設(shè)計(jì)，可以對(duì)各種流行的電池類(lèi)型進(jìn)行快速充電而無(wú)須修改硬件，從而圍繞單個(gè)硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的充電器。
1． 弄懂弄清智能充電器的基本原理
電池充電是通過(guò)逆向化學(xué)反應(yīng)將能量存儲(chǔ)到化學(xué)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的。由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池有自己的特性。設(shè)計(jì)充電器時(shí)要仔細(xì)了解這些特性以防止過(guò)度充電而損壞電池。
電池技術(shù)現(xiàn)代消費(fèi)類(lèi)電器主要使用如下四種電池：
? 密封鉛酸電池 (SLA)
? 鎳鎘電池 (NiCd)
? 鎳氫電池(NiMH)
? 鋰電池(Li-Ion)
電池的安全充電
停止充電的判別
2． 硬件的實(shí)現(xiàn)
1． 電源電路的設(shè)計(jì)
2． PC接口的設(shè)計(jì)
3． LED和按鍵的設(shè)計(jì)
4． ISP 接口的設(shè)計(jì)
5． Buck 變換器
6． 電壓基準(zhǔn)的設(shè)定
7． 電池溫度的設(shè)定
8． 測(cè)量電路的設(shè)計(jì)（包括電池電壓和充電電流等參數(shù)的計(jì)算）
3． 軟件的實(shí)現(xiàn)
在編譯時(shí)要確定電池類(lèi)型。軟件可以進(jìn)行擴(kuò)展以支持多個(gè)電池同時(shí)充電。一個(gè)直接的方案是在進(jìn)行涓流充電時(shí)對(duì)各個(gè)電池進(jìn)行分時(shí)充電。若每個(gè)電池的電池單元數(shù)目一樣，則SLA 電池和Li-Ion 電池 可以恒定電壓的方式并行充電。每個(gè)電池單元的充電電流是受限的，電壓也一樣?！半姵靥匦浴?(b_car.h)的所有數(shù)據(jù)都根據(jù)標(biāo)度因子計(jì)算得到。這些數(shù)據(jù)在包含文件里定義，在編譯時(shí)計(jì)算，在程序運(yùn)行時(shí)以常數(shù)方式處理。所有從ADC 輸出的數(shù)據(jù)都可以直接與這些常數(shù)進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，在程序運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，從而節(jié)省了計(jì)算時(shí)間和程序空間。計(jì)算公式以及數(shù)據(jù)都是從“測(cè)量電路”一節(jié)獲取的。 對(duì)于NiCd 電池，如果電池溫度在允許范圍之內(nèi)，充電程序就會(huì)啟動(dòng)。在溫度超出限制，或電壓超過(guò)最大值，或超出最大快速充電時(shí)間時(shí)停止。檢測(cè)電池已經(jīng)充滿(mǎn)的普通方法是檢測(cè)溫度上升速率(dT/dt) 和電壓降低速率(-dV/dt)。因此，充電器會(huì)每隔一分鐘檢測(cè)一次溫度，每隔一秒鐘檢測(cè)一次電壓。這些數(shù)據(jù)將與上一次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。一旦電池充滿(mǎn)，充電狀態(tài)就自動(dòng)切換到涓流充電，充電程序跳轉(zhuǎn)到trickle_charge() 函數(shù)。trickle_charge() 循環(huán)檢測(cè)充電狀態(tài)、溫度/ 電壓的改變，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)充電電流。一旦溫度或電壓超標(biāo)，錯(cuò)誤標(biāo)志置位，函數(shù)終止。若沒(méi)有錯(cuò)誤，用戶(hù)也沒(méi)有改變充電狀態(tài)，函數(shù)將一直循環(huán)工作。
4． 編制LCD的顯示程序
特色與創(chuàng)新
特點(diǎn)
?完整的電池充電器設(shè)計(jì)方案
?模塊化的“C”源代碼和極緊湊的匯編代碼
?低成本
?支持多數(shù)電池類(lèi)型
?快速充電算法
?可選的串行接口
?充電參數(shù)易修改
?片內(nèi)EEPROM 可用于存儲(chǔ)電池信息
指導(dǎo)教師
意 見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見(jiàn)
主任簽名：
年 月 日
系部意見(jiàn)
教學(xué)主任簽名：
年 月 日
附：與課題內(nèi)容相關(guān)的外文資料翻譯不少于2000字，參考文獻(xiàn)不少于10種。
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自動(dòng)
加料
控制系統(tǒng)
單片機(jī)
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自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī)類(lèi)),自動(dòng),加料,控制系統(tǒng),單片機(jī)
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