【正文】 25 6 總結(jié) 計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中最常用到的。在板面允許的情況下，接地線應(yīng)盡可能寬。為了防止電磁干擾，一般在集成電路的電源端要加去耦電容，尤其多片數(shù)字電路 IC 更不可少。 本設(shè)計(jì)中的程序設(shè)計(jì)比較簡單易懂，只需要檢測引腳的高低電平實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能即可。 AVR 系列使用高級(jí)語言編程時(shí)有很高的 C 語言密度，允許對訪問呢目標(biāo)MCU 的底層硬件進(jìn)行訪問，由于 AVR 性能，除了要最大程序地優(yōu)化代碼很少使用匯編。利用外接計(jì)數(shù)器集成電路可以延長輸出脈寬。而高阻狀態(tài)下，若 RE/為低電平，則器件被用作線接收器。 TDO：測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過 TDO 從 JTAG 口輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 圖 33 Atmega16 的引腳圖 引腳說明： VCC：數(shù)字電路的電源。 AVR 用 32 個(gè)通用寄存器代替累加器，避免了傳統(tǒng)的累加器與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送，可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令來訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，代碼效率比常規(guī) CISC 微控制 器快十倍。又由于光耦合器的輸入 端屬于電流型工作地低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。 Protel 99 包括許多設(shè)計(jì)例子， 選擇文件打開菜單 \Design Explorer 99\Example \folder，點(diǎn)擊 文 件，左側(cè)窗口呈現(xiàn)樹狀結(jié)構(gòu)。 方案三：近年來，又出現(xiàn)了十六位單片機(jī)，即 MCS96 系列 ,809 8098 是先進(jìn)的十六位“片上計(jì)算機(jī)”，芯片內(nèi)含有 2020 個(gè)以上晶體管，速度快，集成度高，適合于 I/O 密集場合的實(shí)時(shí)控制，但是設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，價(jià)格較高。采用單片機(jī)來對他們控制，不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等特點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控對象的技術(shù)指標(biāo)，從而大大提高控制器的質(zhì)量。脈沖計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。利用單片機(jī)作為溫度控制器的中心控制器，不但能使設(shè)計(jì)簡化，還可以直接與 PC 機(jī)連接通信，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化。由于8048 硬件結(jié)構(gòu)相對簡單，尋址能力也較弱，僅適用于一些簡單實(shí)時(shí)控制場合。 雙擊 Protel 圖標(biāo)，點(diǎn)擊 File(文件 )中 new 項(xiàng)，新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接受而產(chǎn)生電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。 它的特點(diǎn)是： 速度快 ： AVR 單片機(jī)在單一時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行功能強(qiáng)大的指令，每 MHz 可實(shí)現(xiàn)階段 MIPS 的處理能力，是具有最高 MIPS/mW 能力的 8 位單片機(jī)。 工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有 晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。 表 33 端口 D 的第二功能 端口 功能 端口 功能 PD7 OC2(T/C2 輸出比較匹配輸出 ) PD3 INT1(外部中斷 1 的輸入 ) PD6 ICP1(T/C1 輸入捕捉引腳 ) PD2 INT0(外部中斷 0 的輸入 ) PD5 OC1A(T/C1 輸出比較 A 匹配輸出 ) PD1 TXD(USART 輸出引腳 ) PD4 OC1B(T/C1 輸出比較 B 匹配輸出 ) PD0 RXD(USART 輸入引腳 ) /RESET：復(fù)位為輸入引腳。傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對芯片進(jìn)行預(yù)編程再裝到 板子上，而用 JTAG 可以簡化流程，先將芯片固定到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度。 DE 驅(qū)動(dòng)器輸出使能。 AST 的元脈沖或 AST 反脈沖允許電路用作一可選通多諧振蕩器， QSCQ 端輸出周期為 Q 端輸出的一半，但在此輸出不能保證 50%的占空比，在單穩(wěn)態(tài)模式，?TR 為低電平時(shí)，加至 TR+輸入端的前沿脈沖位正向邊沿觸發(fā)；同樣， TR+為高 17 電平時(shí)，加至 ?TR 的后沿脈沖為反向邊沿觸發(fā)。 ICCAVR 是一個(gè) 32 位的程序，支持長文件名。在復(fù)位例程里首先要初始化堆棧指針 SP。然后調(diào)入封裝庫，設(shè)置布線規(guī)則及其參數(shù)。在布線過程中，應(yīng)盡量減少過孔。 硬件檢測無問題后將程序編譯生成的 運(yùn)行 文件燒寫入單片機(jī)中。利用 JTAG 接口實(shí)現(xiàn)在線編程功能，方便實(shí)用。 保存及打印輸出。 對元器件布局。 USART 發(fā)送器有兩個(gè)標(biāo)志位： USART 數(shù)據(jù)寄存器空標(biāo)志 UDRE及傳輸結(jié)束標(biāo)志 TXC，兩個(gè)標(biāo)志位都可以產(chǎn)生中斷。 圖 41 主程序流程圖 開始 初始化 是否有脈沖輸入？ S1 按下？ 開始計(jì)數(shù) 將計(jì)數(shù)上傳至上位機(jī) S2 按下？ 計(jì)數(shù)清零 結(jié)束 N Y Y N Y N 21 程序設(shè)計(jì) 單片機(jī) 為了獲得最高的性能以及并行性， AVR 采用了 Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。 圖 38 CD4047 引腳圖 引腳功能描述： AST、 AST ：非穩(wěn)態(tài)允許輸入端； EXTC ：外接電熔端； CR：復(fù)位端； RET：重觸發(fā)輸入端； EXTR ：外接電阻電容公共端； EXTR / EXTC ：外接電阻電容公共端； TR+：上升沿觸發(fā)輸入端； ?TR ：下降沿觸發(fā)輸入端； Q：單穩(wěn)態(tài)脈沖輸出端； Q ：單穩(wěn)態(tài)脈沖互補(bǔ)輸出端； QSCQ ： 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器輸出端； Vdd：正電源； Vss：地。同理， DO 上的高電平強(qiáng)制輸出 Y 為高電平，而輸出 Z 為低電平。 含有 JTAG 口的芯片種類較多，如 CPU、 DAP、 CPLD 等。 AREF： A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 AVR 單片機(jī)采用 Harvard結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分開的，可以直接訪問 8M 字節(jié)程序存儲(chǔ)器和8M 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。 三 、原理圖連線設(shè)計(jì) 。 根據(jù)上述比較可看出， AVR 單片機(jī)在 I/O 功能、種類、數(shù)量級(jí)系統(tǒng)擴(kuò)展和CPU 處理上都有 較高性能，可謂是性價(jià)比最佳的單片機(jī)。常用的串行通信有兩種： 232 串行通信 和 485 串行通信。 關(guān)鍵字： 計(jì)數(shù)器、 AVR、 JTAG 接口、 485 串行通信 3 1 緒論 在數(shù)字系統(tǒng)中計(jì)數(shù)器的主要功能是對脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測量、計(jì)數(shù)和控制的功能。 在實(shí)際應(yīng)用中，光能實(shí)現(xiàn)對脈沖的計(jì)數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要根據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的分析與控制，這就需要結(jié)合控制 器和 PC機(jī)了。單片機(jī)有豐富的中斷源，方便本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，它的準(zhǔn)確度相當(dāng)高，并且 C 語言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實(shí)現(xiàn)一些調(diào)用。 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖 脈沖輸入 AVR 單片機(jī) JTAG 接口 485 通信 系 統(tǒng) 供 電 電 源 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)境簡介 Protel 是 Protel 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高 ， 幾乎所有的電子公司都要用到它 。耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)，它對輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。外部脈沖信號(hào)源輸入時(shí)需要外加一個(gè)光電耦合器來進(jìn)行光電隔離，起到抗干擾的作用。 Atmega16 簡介 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。端口 C 也可以用作特殊功能，見表 32 所示。 JTAG 測試允許多個(gè)器件通過 JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè) JTAG 鏈，女呢個(gè)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)器件分別測試。 15 圖 36 MAX1487 引腳 及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 表 34 MAX1487