【正文】 以及人們的日常生活中，溫度采集是十分重要的。本文介紹了一種基于 ATmega16單片機的溫度采集控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)溫度檢測和數(shù)值顯示，系統(tǒng)主要由溫度采集、單片機控制、串口通訊，輸出控制幾個單元組成。 temperature measure。本文介紹了一個基于AVR單片機的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)溫度采集、溫度顯示等功能。在眾多的溫度控制系統(tǒng)中，測溫元件常常選用熱敏電阻、半導體測溫二極管、三極管、集成溫度傳感器等。系統(tǒng)軟件主要由初始化程序、主程序、監(jiān)控顯示程序等組成。任何一個物體或者環(huán)境都有其溫度屬性，只有對其溫度進行采集，才能更好的了解物體或者環(huán)境的特點，所以這就強調(diào)了溫度采集的重要性。本次課題的目的在于學習基于AVR單片機的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計的基本原理及基本流程。b) 內(nèi)帶模擬比較器。f) 具有硬件乘法器、獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC。j) 具有DIP、TQFP、PLCC多種封裝形式。d) I/O口作輸出時，可以輸出很強的高、低電平；I/O口作輸入時，可以帶有高阻抗或者帶上拉電阻。如ATting2313兼容AT89C2051，ATmega8515/162兼容AT89S51等。d) 增強型的驅(qū)動能力。 AVR系列單片機簡介 ATMEL公司研發(fā)的AVR單片機，為滿足不同的需求和應用，分為Tiny系列、AT90系列和ATmega系列。ATmega系列AVR單片機主要有ATmega8/16/32/64/128以及ATmega8515/8535等。是具有高可靠性、高速度、低功耗等特點，是一種高性價比的單片機。 ATmega16的總體結(jié)構(gòu)ATmega128單片機性能十分強大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對比較復雜，其總體結(jié)構(gòu)包括以下幾個部分，分別介紹如下。（3） Harvard結(jié)構(gòu)AVR單片機采用CMOS技術(shù)，具有高速度、低功耗的特點，同時還具有休眠功能。（5） 程序存儲器AVR的程序存儲器空間由引導程序區(qū)和應用程序區(qū)組成。8/16位定時器/計數(shù)器可用作比較器、計數(shù)器外部中斷和PWM的控制輸出。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領(lǐng)域。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串口出現(xiàn)的初期是為了實現(xiàn)連接計算機外設(shè)的目的，初期串口一般用來連接鼠標和外置Modem以及老式攝像頭和寫字板等設(shè)備。 串行接口按電氣標準及協(xié)議來分,包括RS232C、RS42RS485等。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”。RS232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負載為3～7kΩ。實際上還有一根信號地線，共5根線。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負載能力是104k+100Ω（終接電阻）。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。RS485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信，而采用四線連接時，與RS422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS422有改進，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設(shè)備。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。Protel DXP 2004已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計工具，而是由多個模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計、Auto Router（自動布線器）和FPGA設(shè)計等，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。 系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計由硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計方案組成，如圖13所示。本系統(tǒng)具有電路簡潔，性能可靠等特點，易于實現(xiàn)。它使用一根總線接口實現(xiàn)和外部微處理器的通信。傳感器的供電寄生在通信的總線上 ,可以從一根總線通信中的高電平中取得，這樣可以不需要外部的供電電源。圖21 DS18B20外部形狀、管腳圖及接入圖DS18B20采用３腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖22所示。（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（7），12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器１、溫度寄存器中，計數(shù)器１和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。復位要求CPU將數(shù)據(jù)線下拉480us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待60us左右，然后發(fā)出60us~240us的低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。4. 進行數(shù)據(jù)通信。C，多余的高位是溫度數(shù)據(jù)的符號擴展位，溫度數(shù)據(jù)格式如表21所列。第9個字節(jié)是CRC校驗碼，是前面8個字節(jié)的循環(huán)校驗碼，用在通信中，檢驗數(shù)據(jù)傳送的正確性。圖23 測溫程序流程圖3 ATmega16單片機軟硬件設(shè)計 ATmega16引腳說明根據(jù)AVR單片機特點及課題所設(shè)定環(huán)境，故選用ATmega16作為單片機。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。（6） 端口D(PD7~PD0)端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。（7） RESET復位輸入引腳。（10） AVCCAVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。針對這次的課題設(shè)計內(nèi)容，我所設(shè)計的基本ATmega16硬件線路，包括以下幾部分：1。ISP下載接口5。為了可靠，(C0)以消除干擾、雜波。即這部分不需要任何的外圍零件。ATmega系列實際使用時，這兩只小電容不接也能正常工作。 AD轉(zhuǎn)換濾波線路的設(shè)計為減小AD轉(zhuǎn)換的電源干擾，ATmega16芯片有獨立的AD電源供電。（C4）。使用雙排2＊5插座。 JTAG仿真接口設(shè)計圖36 JTAG仿真接口設(shè)計圖仿真接口也是使用雙排2＊5插座。 電源設(shè)計圖37 電源設(shè)計圖。1117－ADJ的特性為1腳會有50uA的電流輸出，1－。誤差在2%以內(nèi)。誤差在1%以內(nèi)。圖38 ATmega16硬件總設(shè)計圖今將此設(shè)計圖，如圖38所示，制作成了以下的ATmega16功能小板。為防止不小心掉到地上導致插針折斷，加裝了一只40腳的圓孔IC座做保護。系統(tǒng)啟動前，需要進行初始化，其初始化流程圖如圖311所示。=0x01dat1延時45usDQ=1結(jié)束DQ置1短延時DQ置0延時450usDQ置1延時1560us延時至少60usX=~DQ結(jié)束X=DQ圖314 寫時序子程序流程圖 圖315 讀時序子程序流程圖 串口軟件設(shè)計l USART I/O 數(shù)據(jù)寄存器－ UDR圖316 UDR地址圖USART 發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器和USART 接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器共享相同的I/O 地址，稱為USART 數(shù)據(jù)寄存器或UDR（如圖316）。如果UDRE沒有置位，那么寫入UDR 的數(shù)據(jù)會被USART 發(fā)送器忽略。因此不要對這一存儲單元使用讀 修改 寫指令(SBI 和CBI)。接收器禁止時，接收緩沖器被刷新，導致RXC 清零。TXC 標志可用來產(chǎn)生發(fā)送結(jié)束中斷( 見對TXCIE 位的描述)。UDRE標志可用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)寄存器空中斷(見對UDRIE位的描述)。當接收到的停止位為1 時， FE 標志為0。這一位一直有效直到接收緩沖器(UDR) 被讀取。對UCSRA 進行寫入時，這一位要寫0。? Bit 0 – MPCM: 多處理器通信模式設(shè)置此位將啟動多處理器通信模式。l USART 控制和狀態(tài)寄存器B －UCSRB圖318 UCSRB地址圖UCSRB地址如圖318所示。當TXCIE 為1，全局中斷標志位SREG 置位，UCSRA 寄存器的TXC 亦為1 時可以產(chǎn)生USART 發(fā)送結(jié)束中斷。RxD 引腳的通用端口功能被USART 功能所取代。TxD 引腳的通用端口功能被USART 功能所取代。? Bit 1 – RXB8: 接收數(shù)據(jù)位 8對9 位串行幀進行操作時，RXB8 是第9 個數(shù)據(jù)位。? Bit 14:12 – 保留位這些位是為以后的使用而保留的。波特率的改變將造成正在進行的數(shù)據(jù)傳輸受到破壞。 DDRA = 0xFF。 DDRC = 0x00。 port_init()。 PORT |= portnum。 PORT |= portnum。 ack = portnum amp。 delay_us(500)。 unsigned int t=0。 write_byte(0x44)。 ds1820_ack()。 b =read_byte()。 tt=t*。 //顯示緩沖區(qū) void show_delay(unsigned int dly) void main() { float Temp=0。 Temp=Read_Temperature()。 //DisplayString(0,0,String)。 sprintf(String,Pre=%d,T_pre)。 show_delay(15)。 sprintf(String,Min=%d Max=%d,T_min,T_max)。 sprintf(String,Pre=%d,T_pre)。 show_delay(15)。在RS232標準中，利用RD、TD作為接收、發(fā)送信號線，加入地線，約定好通訊的波特率，實現(xiàn)串行信號傳輸。典型的RS232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5～+15V，負電平在5～15V之間。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。圖41 MAX232電路圖常用的RS232C接口有DB25和DB9兩種類型，其引腳的定義也各不相同。本文中的串口的電路如圖 43所示。（3）在系統(tǒng)中，微機的接收程序主要是串口通信的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計終于完成了，雖然說，過程比較累，但我發(fā)現(xiàn)它對自己還是很有幫助的，比如說人比較懶，不愿意動，平時知識也不扎實，但在設(shè)計過程中碰到自己不懂的問題卻只有耐心下來，查書或在網(wǎng)上弄清楚答案。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。ARM7可以包含超過5個的指令組，即進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分支、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和協(xié)作處理器，前三個指令組的設(shè)計和驗證系統(tǒng)是用來描述在24部分，現(xiàn)場可編程門陣列圖像加速器包含的圖像采集算法通常是在8051系列CPU中完成，部分5描述系統(tǒng)單晶體建設(shè)和驗證導致ARM7作為一個圖像加速的界面控制器，最后的結(jié)論將被描述在部分6。ARM7系統(tǒng)配置圖1顯示在ARM7系統(tǒng)包括一個寄存器（REG）含有1632位寄存器、內(nèi)存（MEM）、數(shù)據(jù)處理單元（DTU）、控制單元（CON）為組織和系統(tǒng)的操作序列。圖1：ARM7系統(tǒng)配置的28個中央處理器指令補充分支和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令和控制單元、分支和數(shù)據(jù)傳輸電路圖2顯示原理框圖中數(shù)據(jù)通道和控制數(shù)據(jù)為增加分支和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令組，圖2和圖1相比，不斷提升的復雜性可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道結(jié)構(gòu)、多路輸入中央處理器的間接尋址和控制單元（CON）。圖2：ARM7框圖包含分支、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和中央處理器指令、控制單元當更多的指令被添加進系統(tǒng)，控制單元就變得越來越龐大和復雜，在圖2右下角落的控制單元有比圖1更多的輸入和輸出端，控制單元實際上是一種有限狀態(tài)機，實現(xiàn)形式顯示在圖3的狀態(tài)圖中，大部分在ARM7中的指令在執(zhí)行過程中只有三個狀態(tài)，也就是取碼F、解碼D和執(zhí)行E，長乘法（64位的產(chǎn)品）和分支連接（bl）指令都各自的需要額外的E1和E2狀態(tài)。但是在接下來的段落里，重點是在ARM7處理器接口的應用在圖像采集和處理單元（IPU）[5]，執(zhí)行于300K計數(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列芯片（xc2s300e）。圖7：莉娜的照片通過這個實驗采集、卷積和排序是通常做成系列形式，現(xiàn)在將他們整合在一個單一的現(xiàn)場可編程門陣列芯片中。這種設(shè)計模式將成為一種片上系統(tǒng)設(shè)計的現(xiàn)場可編程門陣列的版本。原文說明原文說明的內(nèi)容是： 譯文的外文原文題名：ARM Based Microcontroller for Image Capturing in FPGA Design作者：ChiJeng Chang, WuTing Wu, HuiChing Su, ZenYi Huang, and HsinYen Li來源：ISVC 2005, LNCS 3804, PP. 672677, 2005.