[發(fā)明專利]一種基于AVR單片機的測量工具平臺及測量方法

無效

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• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103309266A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 馮平;馮蕾磊
• 申請（專利權）人: 廣西工學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量工具平臺，具體地說，涉及一種基于AVR單片機的測量工具平臺及測量方法。

背景技術

AVR單片機是美國ATMEL公司設計的，AVR單片機對原51單片機內核進行了較大的改造，廢除了原51單片機中的機器周期，由原來的12時鐘執(zhí)行一條指令改進為一個時鐘周期執(zhí)行一條單周期指令，大多數(shù)指令執(zhí)行所需要的時鐘周期數(shù)與指令的字節(jié)數(shù)相同，使得AVR單片機的運行速度大大提高。

AVR還將Flash、EEPROM、A/D、RTC(實時系統(tǒng))、WatchDog、定時器、I2C、SPI、PWM和片內振蕩器等集合為一體，可以真正做到單片。AVR單片機兼容51指令集，能夠應用過去開發(fā)的51應用程序。

AVR主要技術創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)高性能，采用精簡指令集CPU(RISC)和哈佛(Harvard)結構的流水線技術，擁有32個通用寄存器。

2)片內集成了非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器以及工作存儲器。

3)豐富的外設，如I2C、SPI、EEPROM、A/D、RTC、WatchDog、定時器、I2C、SPI、PWM和片內振蕩器等。

4)寬工作電壓：1.8～6V之間。

5)低功耗，具有6種休眠模式，能夠從低功耗模式迅速喚醒。

6)編譯好的目標文件可通過在線編程(ISP)直接寫入程序存儲器，實現(xiàn)芯片在系統(tǒng)編程調試，無需購買貴的仿真器和編程器，從而節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)成本。

7)I/O口資源豐富，設計靈活，驅動力強。

8)具有多復位源、多中斷源方式。

9)其USART不占用定時器，采用獨特的波特率發(fā)生器。

10)保密性強，F(xiàn)lash程序存儲器具有保密死鎖功能。

ATmega系列單片機屬于AVR中的高檔產品，它具有AVR單片機所具有的特點，并在此基礎上，增加了更多的接口功能，提供了更充足的程序和數(shù)據(jù)存儲器，并且在省電性能、穩(wěn)定性、抗干擾性能以及靈活性能考慮的更加周全和完善。本課題采用ATmega16單片機，它屬于ATmega系列單片機的一個子集，指令系統(tǒng)完全相容。

隨著單片機技術的發(fā)展，ATmega系列的單片機已經(jīng)成為MCS-51的升級替代產品，那么必然會成為經(jīng)典單片機的學習方向，市面上AVR的學習板還很少，但是基于AVR單片機的電路已經(jīng)開始普遍，因此具有相當?shù)膶嵱脙r值。

基于AVR單片機的學習開發(fā)板的設計，使用Protel99SE進行原理圖和PCB的設計，外圍主電路則采用模塊化的設計，結構明晰、簡單，可擴展性好，控制靈活，工作穩(wěn)定。各個模塊程序的編寫用的是ICCVAR軟件，采用的也是模塊化的編程，程序簡潔明了，結構明晰，每句都有中文注釋，可讀性強，很容易修改和移植到別的單片機，對以后嵌入式學習有很大的幫助作用。

現(xiàn)用MCS-51單片機實驗學習板其不足和缺陷表現(xiàn)在以下幾點：

1)片上資源不夠豐富；

2)系統(tǒng)開發(fā)調試不足，主要體現(xiàn)在：

連接問題：設計系統(tǒng)的PCB板時要考慮在線仿真器與其的連接，否則無法進行總線調試。

時序限制：指目標系統(tǒng)在設計時要求在處理器、目標內存或目標系統(tǒng)中的其他存儲映射I/O設備之間有非常陡的時序邊緣，使用在線仿真器就可能會產生問題。

在線調試時工作頻率受限：在仿真調試中的工作頻率不高于20MHZ。

3)功耗問題的限制。51是5V供電，功耗較大，難以滿足許多系統(tǒng)低功耗的要求。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種攜帶方便、功能和體積可裁剪的基于AVR單片機的測量工具平臺及測量方法。

其技術方案如下：

一種基于AVR單片機的測量工具平臺，包括以下十大主要模塊：最小系統(tǒng)模塊、鍵盤模塊、AD、DA模塊、串口通訊模塊、測溫模塊、紅外接收塊、顯示模塊、驅動模塊、電源模塊、時鐘模塊，系統(tǒng)板給各個模塊分配了對應的控制I/O口，各個模塊與單片機的采用跳線方式連接：

所述最小系統(tǒng)模塊；Atmega16內部含有16K的FLASH空間、1KB的R?AM空間以及512B的EEPROM空間，共有四組雙向I/O口計32個，分別為PA，PB，PC，PD，電路中所有I/O口全部引出；

所述鍵盤模塊；按鍵能輸入數(shù)據(jù)和傳輸命令功能；

所述AD、DA模塊；外部的模擬信號量需要轉變成數(shù)字量才能進一步的由MCU進行處理，ATmega16內部集成有一個10位逐次比較ADC電路；