【正文】 限于SRAM的大小。 程序存儲(chǔ)器空間分為兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)程序區(qū)(Boot區(qū))和應(yīng)用程序區(qū)。ALU也可以執(zhí)行單寄存器操作。 寄存器文件里有6個(gè)寄存器可以用作3個(gè)16位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算?？焖僭L問(wèn)寄存器文件包括32個(gè)8位通用工作寄存器，訪問(wèn)時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。 CPUATMEGA16 AVR內(nèi)核的結(jié)構(gòu)。?AVCC：是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。門(mén)限時(shí)間見(jiàn)P36Table15。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C處于高阻狀態(tài)。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。C時(shí)的功耗 正常模式： 空閑模式： 掉電模式：1μA ATmega16單片機(jī)引腳配置及說(shuō)明 ATmega16引腳圖?VCC：數(shù)字電路的電源?GND：地?端口A(PA7..PA0)：端口A做為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。 ATmega16單片機(jī)ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。AVR單片機(jī)有自動(dòng)上電復(fù)位電路、獨(dú)立的看門(mén)狗電路、低電壓檢測(cè)電路BOD，多個(gè)復(fù)位源(自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。增強(qiáng)性的高速同/異步串口，具有硬件產(chǎn)生校驗(yàn)碼、硬件檢測(cè)和校驗(yàn)偵錯(cuò)、兩級(jí)接收緩沖、波特率自動(dòng)調(diào)整定位（接收時(shí)）、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫(xiě)，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串口功能大大超過(guò)MCS51/96單片機(jī)的串口，加之AVR單片機(jī)高速，中斷服務(wù)時(shí)間短，故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。AVR單片機(jī)的I/O線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（可省去功率驅(qū)動(dòng)器件）等特性，使的得I/O口資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。故AVR單片機(jī)在軟/硬件開(kāi)銷(xiāo)、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價(jià)比的單片機(jī)。AVR單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為指令長(zhǎng)度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此)，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。AVR的主要特性：高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位，一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是單片機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)、賴以生存的必要條件。要進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識(shí)；其次，需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，靈活地設(shè)計(jì)出所需要的程序；第三，具有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。如CPU的運(yùn)算位數(shù)從4位、8位……到32位機(jī)的發(fā)展，運(yùn)算速度從8MHz、32MHz……。(3) 使用上位機(jī)串口控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速。 本設(shè)計(jì)完成的工作本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是單片機(jī)控制直流電機(jī)方面的應(yīng)用。因此，用計(jì)算機(jī)控制直流電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨勢(shì)。在本世紀(jì)初，由于資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地，造船工業(yè)發(fā)展很快，同時(shí)也使得直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。直流電動(dòng)機(jī)是最早出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī),也是最早實(shí)現(xiàn)條素的電動(dòng)機(jī)。 直流電機(jī)的發(fā)展直流電機(jī)可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制。RISC通過(guò)優(yōu)選使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令，采用固定指令長(zhǎng)度，減少指令格式和尋址方式等方法來(lái)縮短指令周期，提高處理起的運(yùn)算速度。目前，最常用的直流調(diào)速技術(shù)是脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速技術(shù)，它具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和耗損低等特點(diǎn)。在各類(lèi)機(jī)電系統(tǒng)中，由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，直流調(diào)速技術(shù)已廣泛運(yùn)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域的各個(gè)方面。無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。s working principle, the PWM drive interface circuit and K1010 Optocoupler,LMD18200 drive circuit, the relative software design of the serial munication control software is programmed through ICCAVR, then simulated by AVRStudio and the piled code is downloaded to ATmega16 to control the system.Key words: ATmega16。系統(tǒng)主要完成由上位機(jī)和ATmega16控制直流電機(jī)的起動(dòng)，停止和加減速等功能。摘 要近年來(lái)，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、測(cè)控儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越深入和廣泛。主要由ATmega16為核心設(shè)計(jì)由LMD18200驅(qū)動(dòng)芯片，采用232通訊協(xié)議的串行通信控制電路構(gòu)成的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：ATmega16；直流電機(jī)；PWM；LMD18200AbstractIn recent years, the SCM application which used in the field of industrial automation, production process bees more and more deepen and is a microcontroller buildup on AVR RISC configuration which is a low consume microcontroller of 8bit data of ATmega16 have a high dispatcher which can reach 1MIPS/MHz for advanced instruction volum and the instruction of single clock cycle,so it can relaxed the conflict between consume and dispose design show us that a PWM speed system of DCmotor using ATmega16 is introduced in this paper. This paper elaborates on the system principle,optical Encoder, LMD18200 driving system, High Reliability Photo CouplerK1010,the DCmotor PWM digital control system,and system serial munication agreement of 232 munication. The system is mainly pleted the start, stop and acceleration and decelerationn functions by which the master PC and ATmega16 control the DC motor. The article described in detail the speed control system39。LMD18200目 錄1 緒論 1 課題的背景及意義 1 直流電機(jī)的發(fā)展 2 本設(shè)計(jì)完成的工作 22 AVR單片機(jī)簡(jiǎn)介 3 單片機(jī)系統(tǒng)概述 3 ATmega16功能概述 3 ATmega16單片機(jī) 5 ATmega16單片機(jī)的特點(diǎn)及特性 5 ATmega16單片機(jī)引腳配置及說(shuō)明 8 CPU 9 存儲(chǔ)器 10 I/O口介紹 12 復(fù)位電路 17 時(shí)鐘電路 183 直流電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 總體電路設(shè)計(jì) 21 時(shí)鐘電路 21 系統(tǒng)復(fù)位電路 21 串行通信接口電路設(shè)計(jì) 22 主要特點(diǎn) 22 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 23 Max232引腳圖 23 Max232 電路設(shè)計(jì) 23 驅(qū)動(dòng)電路 24 LMD18200芯片介紹 24 各引腳的功能及原理 26 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 27 光電耦合電路 284 軟件設(shè)計(jì) 30 初始化程序設(shè)計(jì) 30 I/O初始化 30 定時(shí)器初始化 30 串口初始化 31 主程序 32 中斷及轉(zhuǎn)速控制子程序 34 串行數(shù)據(jù)傳輸程序 36 ICCAVR 37 開(kāi)發(fā)環(huán)境ICCAVR介紹 37 開(kāi)發(fā)及編譯 37 AVRStudio仿真 38 仿真器的特點(diǎn) 38 連接JTAG ICE 39 仿真環(huán)境 40 ATmega16單片機(jī)控制直流電機(jī)程序代碼 42結(jié) 論 49致 謝 50參考文獻(xiàn) 51附錄A 英文原文 52附錄B 中文翻譯 60附錄C 總體電路設(shè)計(jì)圖..........................................................................................................6768 / 721 緒論 課題的背景及意義在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。正是這些技的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近二十多年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是最近幾年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，使調(diào)速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展。AVR單片機(jī)是基于RISC指令架構(gòu)的8位單片機(jī)。這使得AVR單片機(jī)成為一種能滿足多種需求的高靈活性和低成本的高速微處理器。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直流電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。在多數(shù)調(diào)速控制場(chǎng)合，直流電機(jī)仍是最佳選擇。計(jì)算機(jī)則通過(guò)軟件來(lái)控制直流電機(jī)，更好地挖掘出電動(dòng)機(jī)的潛力。現(xiàn)階段，反應(yīng)式直流電機(jī)獲得最多的應(yīng)用。(2) 設(shè)計(jì)一個(gè)外圍驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)。CPU的生產(chǎn)制造技術(shù)，也朝著綜合性、技術(shù)性、實(shí)用性發(fā)展。單片機(jī)控制系統(tǒng)是以單片機(jī)（CPU）為核心部件，擴(kuò)展一些外部接口和設(shè)備，組成單片機(jī)工業(yè)控制機(jī)，主要用于工業(yè)過(guò)程控制。AVR的單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。此間雖有某些精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)(RISC)問(wèn)世，但依然沿襲對(duì)時(shí)鐘分頻的作法。提高了指令執(zhí)行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能；同時(shí)又減少了對(duì)外設(shè)管理的開(kāi)銷(xiāo)，相對(duì)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。片內(nèi)大容量的RAM不僅能滿足一般場(chǎng)合的使用，同時(shí)也更有效的支持使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序，并可像MCS51單片機(jī)那樣擴(kuò)展外部 RAM。AVR單片機(jī)獨(dú)有的“以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（單）雙向計(jì)數(shù)形成三角波，再與輸出比較匹配寄存器配合，生成占空比可變、頻率可變、相位可變方波的設(shè)計(jì)方法(即脈寬調(diào)制輸出PWM)”更是令人耳目一新。SPI支持主/從機(jī)等4種組合的多機(jī)通信?？偨Y(jié)，與其它8bit MCU相比，AVR 8bit MCU最大的特點(diǎn)是：? 哈佛結(jié)構(gòu)，具備1MIPS/MHz的高速運(yùn)行處理能力；? 超功能精簡(jiǎn)指令集（RISC），具有32個(gè)通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進(jìn)行處理造成的瓶頸現(xiàn)象；? 快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號(hào)FLASH非常大，特別適用于使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)；? 作輸出時(shí)與PIC的HI/LOW相同，可輸出40mA（單一輸出），作輸入時(shí)可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA20mA灌電流的能力；? 片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門(mén)狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠；? 大部分AVR片上資源豐富：帶E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等；? 大部分AVR除了有ISP功能外，還有IAP功能，方便升級(jí)或銷(xiāo)毀應(yīng)用程序。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。產(chǎn)品特性? 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(xiě)壽命：10,000次? 具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)，通過(guò)片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，真正的時(shí)讀寫(xiě)操作? 512字節(jié)的EEPROM，擦寫(xiě)壽命：100,000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 ) 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(guò)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ADC，8個(gè)單端通道，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)