【正文】 端不相連（ RG=∞ ）。這款單片機(jī)詳細(xì)的功能特性如下 [14]： ? 高性能、低功耗的 8位 AVR 微處理器 ? 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu) – 131 條指令（大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期） – 32個(gè) 8位通用工作寄存器 – 全靜態(tài)工作 – 工作于 16MHz 時(shí)性能高達(dá) 16MIPS – 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器 ? 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 – 16K 字節(jié) 的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫壽命： 10000 次 – 具有獨(dú)立鎖定位的可選 Boot 代碼區(qū) 通過片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè) 真正的同時(shí)讀寫操作 – 512 字節(jié)的 EEPROM – 擦寫壽命 : 100000 次 – 1K 字節(jié)的片內(nèi) SRAM – 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密 ? JTAG 接口 ( 與 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容 ) – 符合 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能 – 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能 – 通過 JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash、 EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程 ? 外設(shè)特點(diǎn) – 兩個(gè)具有獨(dú)立 預(yù)分頻器和比較器功能的 8位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 – 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 – 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 RTC – 四通道 PWM – 8 路 10 位 A/D – 8 個(gè)單端通道 TQFP 封裝的 7 個(gè)差分通道 2個(gè)具有可編程增益（ 1x, 10x, 或 200x）的差分通道 – 面向字節(jié)的兩線接口 – 兩個(gè)可編程的串行 USART – 可工作于主機(jī) /從機(jī)模式的 SPI 串行接口 – 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器 – 片內(nèi)模擬比較器 ? 特殊的處理器特點(diǎn) – 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè) – 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的 RC振蕩器 – 片內(nèi) /片外中斷源 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) – 6 種睡眠模式：空閑模式、 A/D 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式 ? I/O 和封裝 – 32個(gè)可編程的 I/O 口 – 40引腳 PDIP 封裝 ,44 引腳 TQFP 封裝 ,與 44 引腳 MLF 封裝 (如圖所示 ) ? 工作電壓： ~ ? 速度等級(jí)： 0~16MHz ? 在 1 MHz,3V, 25176。這使得處理器可以在執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)取出將要執(zhí)行的下一條指令，從而避免了傳統(tǒng)的累加器結(jié)構(gòu)造成的累加器和存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)瓶頸效應(yīng)，提高了系統(tǒng)性能。 第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 AVR結(jié)構(gòu)方框圖 Atmel 公司將高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)運(yùn)用在了 AVR 單片機(jī)上，使得 AVR 單片機(jī)都具有了 ISP(In System Programming,系統(tǒng)內(nèi)編程 )的功能。采用高級(jí)語言編程能夠搞笑的進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，并 能輕易的在不同平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)程序移植。片內(nèi) ISP Flash 允許程序存儲(chǔ)器通過 ISP串行接口，或者使用通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運(yùn)行于 AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。 [11] ATmega16 引腳分布如圖 所示 圖 ATmega16引腳分布圖 A/D 轉(zhuǎn)換模塊介紹及參考電壓 A/D 轉(zhuǎn)換模塊簡(jiǎn)介 ATmega16AVR集成了一個(gè) 8路 10位 的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。兩路差分輸入 (A/D A/D0與 A/DA/D2)有可編程增益級(jí)，在 A/D 轉(zhuǎn)換前給差分輸入電壓提供 0dB(1x)、 20dB(10x)或46dB(200x)的放大級(jí)。 A/D 包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到 A/D的電壓保持恒定。 。 2LSB 的絕對(duì)精度； 第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè) ? 65~260181。 LCD 顯示電路原理圖如圖所示： 第 20 頁(yè) 共 47 頁(yè) PB0 (T0)1PB1 (T1)2PB2 (AIN0)3PB3 (AIN1)4PB4 (SS)5PB5 (MOSI)6PB6 (MISO)7PB7 (SCK)8RESET9PD0 (RXD)14PD1 (TXD)15PD2 (INT0)16PD3 (INT1)17PD4 (OC1B)18PD5 (OC1A)19PD6 (ICP)20PD7 (OC2)21XTAL212XTAL113GND11PC022PC123PC224PC325PC426PC527PC6 (TOSC1)28PC7 (TOSC2)29AREF32AVCC30AGND31PA7 (ADC7)33PA6 (ADC6)34PA5 (ADC5)35PA4 (ADC4)36PA3 (ADC3)37PA2 (ADC2)38PA1 (ADC1)39PA0 (ADC0)40VCC10U1ATmega16560R210uFC110uFC2104C3D2D1Vin VoutGNDVR1VCCJ1S1R110KR10100R9C410uFS4VCC12128MY130pFC730pFC5123MTTS1R3VCCS2S310KR810KR71KR5Q1NPNLS1Bell1KR41KR6VCCVCCC6R1150kLCD_ELCD_RWLCD_RSLCD_DB[7..0]LCD_LIGHT2 x 16 Liquid Crystal DisplayLCD1602拉力計(jì)硬件圖ATmega16 圖 LCD1602與 ATmega16的連接 如圖 LCD_LIGHT 為背光源，所以應(yīng)當(dāng)保持 PD3 為高電平； LCD_RW 為讀數(shù)據(jù)端口，又由于 LCD1602 只用于顯示，因此需保持 PD1 為低電平，單片機(jī)只用向 LCD1602寫入數(shù)據(jù)即可。 第 21 頁(yè) 共 47 頁(yè) 鍵盤電路與報(bào)警電路 鍵盤是由兩個(gè)輕觸開 關(guān)和兩個(gè)限流電阻構(gòu)成的觸發(fā)式鍵盤，觸發(fā)式鍵盤的缺點(diǎn)在于會(huì)占用過多的硬件資源，但是由于此次設(shè)計(jì)中電子式拉力計(jì)所需按鍵不多，而觸發(fā)式鍵盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用且編程容易，用于電子式拉力計(jì)的量程選擇已經(jīng)足夠。在以下幾種情況下會(huì)發(fā)生報(bào)警： 一、測(cè) 量值大于 50N 而實(shí)際量程為 50N 或者測(cè)量值小于 50N 而實(shí)際量程為 500N 時(shí)，蜂鳴器將鳴響， LCD1602 顯示“ ERROR”，系統(tǒng)自動(dòng)完成停止鳴響、 LCD1602 清屏、量程切換、量程顯示、測(cè)量值顯示操作； 二、當(dāng)測(cè)量值大于 500N 時(shí)，蜂鳴器將鳴響， LCD1602 顯示“ ERROR”和“ OVER: RST” ,提示操作者測(cè)量值超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要系統(tǒng)復(fù)位。 ATmega16 的復(fù)位方式為低電平復(fù)位，該系統(tǒng)復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式，即使在系統(tǒng)運(yùn)行期間，也可以通過輕觸開關(guān) S4 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作。這樣降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高軟件系統(tǒng)或硬件系統(tǒng)的可靠性，縮短了開發(fā)周期，能避免程序開發(fā)的重復(fù)勞動(dòng)，易于維護(hù)和功能擴(kuò)充。 ATmage16AVR 單片機(jī) I/O 口 ATmega16AVR 單片機(jī)有 32 個(gè)通用 I/O口，分別為 PA、 PB、 PC和 PD 四組，每組都是8 位這些 I/O 口都可以通過各自的端口寄存器設(shè)置成輸入或輸出，部分端口具有第二功能。 表 41 I/O口組合設(shè)置 DDRXn* PORTXn I/O 上拉電阻 說明 0 0 輸入 否 I/O口三態(tài)輸入 0 1 輸入 是 I/O口帶上拉電阻輸入 1 0 輸出 否 推挽 0輸出 1 1 輸出 否 推挽 1輸出 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) ATmega16AVR 單片機(jī)的每組 I/O 口的所有管腳都可以單獨(dú)選擇上拉電阻。 I/O 口寄存器 (1) 端口方向寄存器 DDTX(表 42) 表 42 DDTX Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 DDRX7 DDRX6 DDRX5 DDRX4 DDRX3 DDRX2 DDRX1 DDRX0 DDRX 為 I/O 口的方向寄存器，可讀可寫。在寫操作時(shí)，從 PORTX 寫入的數(shù)據(jù)將存入內(nèi)部鎖存器，以確定端口的工作狀態(tài) (端口設(shè)定 )或者將寫入的數(shù)據(jù)送到外部數(shù)據(jù)總線(數(shù)據(jù)傳輸 )。單片機(jī)初始化時(shí)， PINX 為高阻態(tài)。 //端口 D 推挽 1輸出 DDRD=0xff。 //選擇 ADC 通道 PA0 ADCSR=0xe6。在單次轉(zhuǎn)換方式下，由程序啟動(dòng)每一次轉(zhuǎn)換；而在自由轉(zhuǎn)換方式下， ADC 會(huì)連續(xù)采樣并更新 ADC數(shù)據(jù)寄存器，以保持最近一次的采樣值。 圖 ADC第一次轉(zhuǎn)換時(shí)序 當(dāng) ADC 工作在單次轉(zhuǎn)換方式時(shí)，每次的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后需要一個(gè)額外的時(shí)鐘周期，以開始下一次的 A/D 轉(zhuǎn)換，其工作時(shí)序如圖 所示。 ATmega16 單片機(jī)的 ADC 的時(shí)鐘應(yīng)該在 50~200KHz，過高的工作頻率將降低采樣精度。 位 7~3：保留位。 位 7： ADEN 位為 ADCSR 的使能位。在轉(zhuǎn)換過程結(jié)束后，轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)入 ADC 數(shù)據(jù)寄存器之前的一個(gè) ADC 時(shí)鐘， ADSC 變?yōu)榈汀?ADC 工作于自由轉(zhuǎn)換模式時(shí)，第一次轉(zhuǎn)換時(shí)也必須置位 ADSC 位啟動(dòng)一次啞轉(zhuǎn)換，以初始化 ADC。在中斷服務(wù)程序里，ADIF 被硬件清零，對(duì) ADIF 寫 1也可以對(duì)其清零。 表 48 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘選擇 (3) ADC 數(shù)據(jù)寄存器 ADCH($05)、 ADCL($04)（表 49） 表 49 ADCH和 ADCL Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 — — — — — — ADC9 ADC8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0 ADC 數(shù)據(jù)寄存器 ADCH 和 ADCL 用于存放 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，作為 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果，ADCL 必須被先讀，然后再讀取 ADCH 的數(shù)據(jù)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的初始化由專門的初始化程序完成。 LCD1602 液晶顯示模塊為一種慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)液晶模塊的忙標(biāo)志為低電平 (表示不忙 )，否則寫 入的指令數(shù)據(jù)將失效。每次輸入指令前都要判斷液晶顯示模塊是否處于忙狀態(tài)，這也正是 LCD1602 的缺陷所在，這樣的操作將消耗單片機(jī)有限的內(nèi)存單元。 第 31 頁(yè) 共 47 頁(yè) 開 始初 始 化設(shè) 置 第 二 行 顯 示 初 始 位 置延 時(shí)顯 示 拉 力 值結(jié) 束設(shè) 置 第 一 行 顯 示 初 始 位 置顯 示 ERROR、量 程 、 RST 圖 液晶顯示程序 正如流程圖所示，對(duì)于液晶的啟動(dòng)和初始化由主函數(shù)調(diào)用相應(yīng)的子程序完成。 //延時(shí)； void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM)。 //LCM 初始化； unsigned char ReadDataLCM(void)。//*****測(cè)量值 =50 顯示 *****； void display5Kr(void)。 是 否 有 鍵 按 下開 始消 抖LCD1602顯 示 量 程讀 取 鍵 值 (量 程 選 取 )結(jié) 束掃 描 鍵 盤N Y 圖 鍵盤程序流程圖 如流程圖所示，首先對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)單片機(jī)鍵盤端口 PC1 和 PC2 檢測(cè)到電平由高點(diǎn)平跳變時(shí)，系統(tǒng)通過一定時(shí)間的延時(shí)，以消除可能 因?yàn)槠渌蛞鸬陌存I抖動(dòng)，后再次對(duì)按鍵進(jìn)行掃面確定確實(shí)有鍵按下，單片機(jī)通過對(duì)端口的判斷確定當(dāng)前所選擇的量程，并將量程通過 LCD1602 顯示出來。 當(dāng) PC0 為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通工作在放大狀態(tài)，蜂鳴器鳴響，即 PORTC=0x01。//****顯示復(fù)位 RST***** LCD1602 顯示 RST，提示測(cè)量值超 過拉力計(jì)最大量程，系統(tǒng)需要復(fù)位。//*****顯示 ERROR***** LCD1602 顯示 ERROR，提示量程選擇錯(cuò)誤 .。當(dāng)測(cè)量值超過當(dāng)前量程時(shí)，蜂鳴器將鳴響，同時(shí) LCD1602 會(huì)顯示 ERROR。//*****測(cè)量值介于 50和 5K 間顯示 *****； 第 32 頁(yè) 共 47 頁(yè) 鍵盤程序 本設(shè)計(jì)的鍵盤采用觸發(fā)式鍵盤，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程容易，軟硬件都比較容易實(shí)現(xiàn)。 //按指定位置顯示一個(gè)字符； void display50r(void)。 //寫指