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atmega162

atmega162

  1 引 言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article2/26303mol3.htm

  ATmega 162是AT?MEL公司推出的一款基于AVRRISC的低功耗CMOS的8位单∟片机。ATmega 162通?过在一个时钟周期内执行一条指令?,可以达到接近1 MIPS/MμHz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。AV∞R核将32个通用工作寄存器和丰富?的指令集连接在一起。所有的工作寄存器都与ALU算术逻辑单元直接相连,允许在一个时钟周期内执行的单条指令,同时访问两?个独立的寄存器。这种结构提高了代码效率,使AVR得到了比普通 CISC单片机高将近10倍的性能。本文采用ATmega 162开发了键盘一液晶显示器、无位置传感器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。实验证atmega162明,采用?ATmega 162开发的这些系统性能㎝可靠≥、成本较低、软件设计灵活、硬件接口功能丰富?,为今后系统升级创造了良好?条件。

  2 ATmega162的结构及特点

  ATmega162具有35个可编程的I/O口线,有40脚PDIP,44脚TQFP㎡及44脚MLF等多种m封装。4个8位?双向I/O口 A,B,C,D,一个带内部上拉电阻的3位双向I/O口。每个端口都有对应的3个?I/O端口寄存?器,分别是数据寄存器?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PORT?xn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,PORTxn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(输出电流);清零P?ORT=xn,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情况下,端口为三态口。还可以作为地址/数据复用口,提供ATmega℡162的许多特殊接口功能。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1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I/O口;1个外部存储器接?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、编程以及仿真调试;支持对F⊥LASH,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活的定时器/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⊿,具有比较和捕获模式的16位定时器/计数器,具有独立振荡器的实时计数器;6个PWM通道;内外中断源;上电复-位和可编程的电◎?压检测电路;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看门狗定时器;SPI№串行接口;BOOT区具∵有独立的加密位,㏒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;片内带有执行时间为2个时钟周期的硬件乘法器;以及5种可通过软件选择的节电∮模式。

  AT?mega 162采用了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,或使用自引导BOOT程序进行编程和自编程。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。由于将增强的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?多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。

  2.1 ATmega162与其他同类器件的比较

  在控制领域使用最平﹣凡≡的CPU无非就3种:51系列、AVR系列、PIC系列。而AT?MEL公司新推出的90系列单片机内含高速闪存FLASH,是基于增强精简指令RISC(Reduc?ed Instruction Set CPU)结构的单片机,?简称AVR?单片机,该系列单片机在吸收PIC?及8051单片机的优点的基础上,做出了重大的改进。∪

  由于本设计中≈的主CPU需要对温度数据进行运≦算及转换,因此一般的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 LOADING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。故经过多种方?案的比较后,最m后决?定选用AVR系列中的 ATmega162作为主CPU,同时ATmega16?2拥有2个串行通信口,完全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㎏的检测可以有很多种方法,比较常用的就是用一个A/D转换器再接一个℅温度传≤感器,而我们惯用的A/D传感器是0809(8路A/D转换器),传感器就可以根据自己的实际情况来选择了,一般选择?的原′则是要满足测量温度?的范围,精度和灵敏度。就本设计来说,需要测量的温度范围是室温 (0~100℃),精度可以是1℃,灵敏度1 s左右就可以了。所以并没选用0809来做,3而是在市面?上选择了一个常用?来做环境温度检测?用的集成芯片——DS18?B20,封装是TOP9£2的,使用单总线来传输数据。从成本的角度来看18B∧20一片是15元左右,比AD0809的价格∨便宜近一半,而且还可以省去购买传感?器?的钱,当然是在可以满足测量要求的前提下。

  3‖ ?AT?meg§a162的设计应用

?  根据设计任务要求,本设计使用AVR单片机中的ATmega162作为?主控制CPU,使用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位端口的连接,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o线仿真时应把仿真器的TCK,TDO,TMS∽,TDI脚分别上拉4.7 kΩ的电≧阻后和ATmega162对应的引脚连接起来。再把仿真器的NSRST与AT?mega162的RST连接,仿真器的VTRES和 ATmega162?的VCC连接,并把仿真器和AT*mega162共地。当程序在?线仿真时,其程序已经自动固化到CPU中了,这样就避免了像89C51那样出现固化失败的问题,系统框图如*图1所示??。

  

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  3.1 ATmega1?62与键盘及液晶显示器的设计

  ∶本设计中ATmega162采用的是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),因为考虑到工作?电压不稳定的因素,采用上电复位其复位电路可以确保只有当VCC达到一个安全电平时,器件?才能开始工作。

 ﹥ 键盘是各种CPU不可缺少的输入工具,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,I/O口线℃PC1~∣PC3为输入(设置为0),作为键?盘的列扫描线;PC4~PC7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,延时去除键的机械抖动,再次%判别闭合键的位置,若确实有键按下㎜,计算键值并?返回。

  AT∷mega162的PA口的8位和液晶屏的数据端相连,$把ATmega16⊙2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PB03与?RS相连,PB1与RW相连,PB2与复位端RST相连,PB3与≒使能端E相连作使能控制,P♂B4,PB5分别与液晶屏幕?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0x0?0,同时PD1和PD2作为串行〒通信口分别与 MAX232的TIN1和≌TIN2相连接。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A?Tmega 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R?W相连控制读状态,PB2与R£ST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,当数据及指令都?正确写入液晶屏,ATmega 162置?PB3为高?电平时液晶屏开始执?行写入的程×序并调用新写入的数据,P∷B4、PB5和PB6分别与液晶屏的CSA、CSB和CSC相?连,他们分别作为中间、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,ATm㎎ega 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。进行32次循环输入?,就可以把一个16×16汉字输入到液晶屏里了。

  值得注意的是,/在使用仿真器时必须先把接AT-mega162的电路板加电后才能给仿真器上电,然后?才使用A?VR Studio进行?在线仿真,否则是无法正确连接?的。

  在选择系统时钟源时,要正确配置熔丝位,熔丝位决定着系统采用时×钟源的?方式,不能通过普通的?编程在M?CU运行时更改,在调试之+前应根据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

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?  DS18B20作温度检测时使用的是单总线方?式来传送指令和数据,这就要求传送时要有绝对精确?的频率,对于18B2¥0来说指令的精确度要达到微秒级,而如 ?果AT-mega 162使用C语言来编写,程序是达不到这么精确的,因此本设计加入了≯89C2¤051,使用汇编语言来专门编写18B20的控制程序。两个CPU的通信是直接连接的,¥因为AT-mega 162可以设置端口的工作方﹣向(由DDR值决定)。

  89C2051的P1⌒口和ATme≮ga162的PD口连接,用作数据交∈换,·89C2051?的P3.0和P3.4与ATmega162的PE0和 PE1分别相连作为ATmega162对89C2051进行温度?采集的控制。89∫C2051的P3.7与ATmega162的PE2连接作为 ㏄89?C2?0ml51对ATmega162发出㏕读数据指令端。在本设计中,可以接多个温度传感器,现只连接了两个,其数㎞据端口?分别连接到89C2051的 P3.1和P3.5。

  ?4 结 语

  本文通过基于ATmega162介绍了他的特点和在温度检测中?的?应用实例,ATmega162具有其他AVR系列大部分产品的功能,又具有独特技术,配置全、功能强、可靠性高、速度高、抗干扰性好、低功耗、高性价比、硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广、价?格低廉等优点,具有一定的实用价值,在实际开发中将会发挥越来越大的作用。

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