基于ATmega162的智能仪器设计

1、基于atmega162的智能仪器设计atmega 162是atmel公司推出的一款基于risc的低功耗的8位。atmega 162通过在一个时钟周期内执行一条命令，可以达到临近1 mhz的性能，从而使得设汁人员可以在功耗和执行速度之间取得平衡。avr核将32个通用工作寄存器和丰盛的命令集衔接在一起。全部的工作寄存器都与alu算术规律单元挺直相连，允许在一个时钟周期内执行的单条命令，同时拜访两个自立的寄存器。这种结构提高了代码效率，使avr得到了比一般cisc单片机高将近10倍的性能。本文采纳atmega 162开发了键盘一液晶、无位置两相直流无刷电机和异步串行通讯口实现数据的采集和发送3个系统

2、。试验证实，采纳atmega 162开发的这些系统性能牢靠、成本较低、软件设计灵便、硬件接口功能丰盛，为今后系统升级制造了良好条件。2 atmega162的结构及特点atmega162具有35个可编程的io口线，有40脚pdip，44脚tqfp及44脚mlf等多种封装。4个8位双向io口a，b，c，d，一个带内部上拉的3位双向io口。每个端口都有对应的3个io端口寄存器，分离是数据寄存器portx、方向寄存器器ddrx和输入引脚寄存器pinx。当ddxn写入0时，对应的pxn配置为输入引脚，置portxn为1时，配置该引脚的内部上拉电阻有效。当ddxn为1时，对应的pxn配置为输出引脚，por

3、txn中的数据为外部引脚的输出电平，即为1，端口引脚被强制驱动为高，输出高电平(输出)；清零portxn，端口引脚被强制拉低，输出低电平(吸入电流)。在复位过程中，即使是在系统时钟还未启振的状况下，端口为三态口。还可以作为地址数据复用口，提供atmega162的许多特别接口功能。c口提供jtag接口的功能。在允许jtag接口状态下，引脚pc7(tdd，pc5(tms)和pc4(tck)的内部上拉电阻总是处于有效方式(包括复位时)。atmega162具有以下特点：16 kb的同时具有读写能力的在线编程flash；512 b e2prom；1 kb sram存储器；35个通用io口；1个外部存储器

4、接口；32个通用工作寄存器；1个具有边界扫描功能的jtag接口；支持在线编译、编程以及调试；支持对flash，e2prom、芯片熔丝位和保密锁定位的编程；4个具有比较模式的灵便的定时器计数器，2个具有比较模式的带预分频器的8位定时器计数器，2个带预分频器，具有比较和捕捉模式的16位定时器计数器，具有自立的实时计数器；6个通道；内外中断源；上电复位和可编程的检测；内部可校准的rc振荡器；2个可编程的uart接口；具有内部时钟的可编程的定时器；spi串行接口；boot区具有自立的加密位，可通过片内的引导程序实现在系统编程，写操作时真正可读；全静态操作；片内带有执行时光为2个时钟周期的硬件乘法器；以

5、及5种可通过软件挑选的节电模式。atmega 162采纳了atmel的高密度非易失性内存技术生产，片内flash可以通过spi接口+通编程器，或通过jtag接口，或用法自引导boot程序举行编程和自编程。利用自引导boot程序，可以使芯片在工作过程中通过任一硬件串行通讯接口下载应用程序，并写入到flash的应用程序区中(iap)。在更新flash的应用程序区代码时，处在flash的boot区中的自引导程序将继续执行，实现了同时读写的功能。因为将增加的risc8位cpu与在系统编程和在应用编程的flash存储器集成在一个芯片内，atmega 162成为功能强大的单片机，为多控制应用提供了灵便而低

6、成本的解决计划。2.1 atmega162与其他同类器件的比较在控制领域用法最平庸的cpu无非就3种：51系列、avr系列、系列。而atmel公司新推出的90系列单片机内含高速闪存flash，是基于增加精简命令risc(reduced instruction set cpu)结构的单片机，简称avr单片机，该系列单片机在汲取pic及80的优点的基础上，做出了重大的改进。因为本设计中的主cpu需要对温度数据举行运算及转换，因此普通的51系列cpu是很难胜任的，而且在图形显示中加入了星星闪动的动画和long的读取数据的动画，所以更是要求主cpu有极快的运算速度和程序的可复制性的优点。故经过多种计划

7、的比较后，最后打算选用avr系列中的atmega162作为主cpu，同时atmega162拥有2个串行通信口，彻低可以满足与计算机的通信。2.2 温度检测器件的比较做温度的检测可以有无数种办法，比较常用的就是用一个ad转换器再接一个，而我们惯用的ad传感器是0809(8路ad转换器)，传感器就可以按照自己的实际状况来挑选了，普通挑选的原则是要满足测量温度的范围，精度和敏捷度。就本设计来说，需要测量的温度范围是室温(0100)，精度可以是1，敏捷度1 s左右就可以了。所以并没选用0809来做，而是在市面上挑选了一个常用来做环境温度检测用的集成芯片ds18b20，封装是top92的，用法单来传输数

8、据。从成本的角度来看18b20一片是15元左右，比ad0809的价格廉价近一半，而且还可以省去购买传感器的钱，固然是在可以满足测量要求的前提下。3 atmega162的设计应用按照设计任务要求，本设计用法avr单片机中的atmega162作为主控制cpu，用法89c2051作为辅助cpu来采集数字温度传感器ds18b20传送出来的温度值，并通过8位端口的衔接，传送温度值给atmega162，从而实现多路温度值的采集。再通过atmega162运算处理，实现多路温度的数字显示，同时还可以显示其相应的温度柱状图。atmega162可以在线仿真和在线固化，当需要在线仿真时应把仿真器的tck，tdo，t

9、ms，tdi脚分离上拉4.7 k的电阻后和atmega162对应的引脚衔接起来。再把仿真器的nsrst与atmega162的rst衔接，仿真器的vtres和atmega162的vcc衔接，并把仿真器和atmega162共地。当程序在线仿真时，其程序已经自动固化到cpu中了，这样就避开了像89c51那样浮现固化失败的问题。3.1 atmega162与键盘及液晶显示器的设计本设计中atmega162采纳的是3.686 4 mhz外接晶振。复位方式选用的是上电复位，avr有3种复位方式(上电复位、外部复位、看门狗复位)，由于考虑到工作电压不稳定的因素，采纳上电复位其复位电路可以确保惟独当vcc达到一

10、个平安电平常，器件才干开头工作。键盘是各种cpu不行缺少的输入工具，通过他可以输入程序和数据，从而实现人机对话。键盘的按键排成3×4的矩阵形式，io口线pc1pc3为输入(设置为0)，作为键盘的列扫描线；pc4pc7为输出(设置为1)，作为键盘的行扫描线，并上拉电阻。当判别有键按下时，延时去除键的机械颤动，再次判别闭合键的位置，若的确有键按下，计算键值并返回。atmega162的pa口的8位和液晶屏的数据端相连，把atmega162的ddra设置为0xff，这样pa口只能为输出。而pb口是对液晶屏的控制，其pb0与rs相连，pb1与rw相连，pb2与复位端rst相连，pb3与使能端e

11、相连作使能控制，pb4，pb5分离与液晶屏幕的片选csb，csa相连。pd口与89c2051的p1口相连，作为温度数据的输入口，其ddrd也为0x00，同时pd1和pd2作为串行通信口分离与max232的tin1和tin2相衔接。pe0和pe1口作为控制温度传感器检测信号的输出，pe2作为温度检测完成信号的检测，因此ddre为0x07。本设计中atmega 162的pa口作为数据端与液晶屏的db0到db7相连，pb0与rs相连作为写状态，pb1与rw相连控制读状态，pb2与rst相连作为液晶屏复位控制，pb3与e相连是用来控制液晶屏的使能端，当数据及命令都正确写入液晶屏，atmega 162置

12、pb3为高电平常液晶屏开头执行写入的程序并调用新写入的数据，pb4、pb5和pb6分离与液晶屏的csa、csb和csc相连，他们分离作为中间、左边和右边显示屏的片选，都是低电平有效。当需要在中间屏幕写，如显示数据时，atmega 162先把pb4置为低电平，再置rs为高电平，接着是拉低rw的电压，然后把数据放在pa口上好让液晶屏能接收到，最后打开使能端e，这样一次数据传输就完成了。举行32次循环输入，就可以把一个16×16汉字输入到液晶屏里了。值得注重的是，在用法仿真器时必需先把接at-mega162的电路板加电后才干给仿真器上电，然后才用法avr studio举行在线仿真，否则是无

13、法正确衔接的。在挑选系统时钟源时，要正确配置熔丝位，熔丝位打算着系统采纳时钟源的方式，不能通过一般的编程在运行时更改，在调试之前应按照所选时钟源形式和唤醒方式，在仿真系统中正确配置熔丝位，使时钟源与熔丝位匹配。3.2 ds18b20温度传感器设计ds18b20作温度检测时用法的是单总线方式来传送命令和数据，这就要求传送时要有肯定精确的频率，对于18b20来说命令的精确度要达到微秒级，而假如at-mega 162用法来编写，程序是达不到这么精确的，因此本设计加入了89c2051，用法汇编语言来特地编写18b20的控制程序。两个cpu的通信是挺直衔接的，由于at-mega 162可以设置端口的工作方向(由ddr值打算)。89c2051的p1口和atmega162的pd口衔接，用作数据交换，89c2051的p3.0和p3.4与atmega162的pe0和pe1分离相连作为atmega162对89c2051举行温度采集的控制。89c2051的p3.7与atmega162的pe2衔接作为89c2051对atmega162发出读数据命令端。在本设计中，可以接多个温