【正文】 向。由11114腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路。時鐘源ATmega16芯片有如下幾種通過Flash熔絲位進行選擇的時鐘源。復(fù)位寄存器為1時MCU復(fù)位。如果程序永遠(yuǎn)不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。? OC1A–端口D,Bit5OC1A，T/C2輸出比較匹配A輸出：PD5引腳作為T/C1輸出比較A外部輸入。當(dāng)JTAG接口使能，該引腳不能作為I/O引腳。配置該引腳為輸入時，切斷內(nèi)部上拉電阻，防止數(shù)字端口功能與模擬比較器功能相沖突。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB6控制。復(fù)位時各引腳為高阻態(tài)，即使此時并沒有時鐘在運行。 I/O口介紹作為通用數(shù)字I/O使用時，所有AVR I/O端口都具有真正的讀修改寫功能。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲器的兩個區(qū)：引導(dǎo)(Boot)程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來考慮。這個指針位于I/O空間，可以進行讀寫訪問。在典型的ALU操作中，兩個位于寄存器文件中的操作數(shù)同時被訪問，然后執(zhí)行運算，結(jié)果再被送回到寄存器文件。?XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。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。AVR單片機技術(shù)體現(xiàn)了單片機集多種器件(包括FLASH程序存儲器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器/計數(shù)器等)和多種功能(增強可靠性的復(fù)位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器/計數(shù)器、具替換功能的I/O端口……)于一身，充分體現(xiàn)了單片機技術(shù)的從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng)SoC”過渡的發(fā)展方向。AVR單片機硬件結(jié)構(gòu)采取8位機與16位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。2 AVR單片機簡介 單片機系統(tǒng)概述隨著材料科學(xué)、工藝技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展與進步，電路系統(tǒng)向著集成度極高的方向發(fā)展。近年來，隨著交流變頻電機及無刷電機的調(diào)速控制技術(shù)的不斷成熟，直流電機正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展，一方面對電機調(diào)速系統(tǒng)在控制精度、工作速度、快速啟、制動及逆轉(zhuǎn)性能以及在寬范圍的調(diào)速等諸方面要求越來越高；另一方面，電機控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了交磁放大器、磁放大器、可控離子變速器、可控硅和計算機控制的發(fā)展歷程。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。因此對電動機的控制變得越來越重要了。直流電機作為控制執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)和精密機械等領(lǐng)域。這個設(shè)計最終目的是設(shè)計出一個可以控制直流電機旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。早期單片機主要由于工藝及設(shè)計水平不高、功耗高和抗干擾性能差等原因，所以采取穩(wěn)妥方案：即采用較高的分頻系數(shù)對時鐘分頻，使得指令周期長，執(zhí)行速度慢。面向字節(jié)的高速硬件串行接口TWI、SPI。端口A為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。CPU在執(zhí)行一條指令的同時讀取下一條指令(在本文稱為預(yù)取)。這兩個區(qū)都有專門的鎖定位以實現(xiàn)讀和讀/寫保護。AVR結(jié)構(gòu)具有兩個主要的存儲器空間：數(shù)據(jù)存儲器空間和程序存儲器空間。ATmega16的全部32個通用寄存器、64個I/O寄存器及1024個字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM可以通過所有上述的尋址模式進行訪問。每個端口引腳都具有三個寄存器位：DDxn、PORTxn和PINxn，DDxn位于DDRx寄存器，PORTxn位于PORTx寄存器，PINxn位于PINx寄存器。工作于主機模式時，這個引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB7控制。配置該引腳為輸入時，切斷內(nèi)部上拉電阻，防止數(shù)字端口功能與模擬比較器功能相沖突。? TOSC1–端口C,Bit6TOSC1，定時振蕩器引腳1：當(dāng)寄存器ASSR 的AS2 位置1，使能T/C2的異步時鐘，引腳PC6與端口斷開，成為振蕩器放大器的反向輸出。當(dāng)該引腳使用兩線串行接口，仍可由PORTC0位控制上拉。當(dāng)使能了USART的發(fā)送器后，這個引腳被強制設(shè)置為輸出，此時DDD1不起作用。(3)看門狗復(fù)位。此時鐘通常與CPU時鐘同時掛起或激活。CKOPTCKSEL3..1頻率范圍 (MHz)使用晶體時電容C1 和C2 的推薦范圍(pF)1101(1) –1110 12 221111 12 220101, 110, 111 12 223 直流電機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計ATmega16直流電機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：接口電路，LMD18200驅(qū)動電路，串行通信接口電路，時鐘電路，系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計。 主要特點單5V電源工作LinBiCMOSTM工藝技術(shù)兩個驅(qū)動器及兩個接收器177。 主要性能? 峰值輸出電流高達(dá)6A，連續(xù)輸出電流達(dá)3A；? 工作電壓高達(dá)55V；? Low RDS(ON) typically per switch；? TTL/CMOS兼容電平的輸入；? 無 “shootthrough” 電流；? 具有溫度報警和過熱與短路保護功能；? 芯片結(jié)溫達(dá)145℃，結(jié)溫達(dá)170℃時，芯片關(guān)斷；? 具有良好的抗干擾性。9溫度報警輸出溫度報警輸出，提供溫度報警信號。 單極性驅(qū)動方式下的理想波形 光電耦合電路電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對整個裝置的性能有很大的影響。每個端口引腳都具有三個寄存器位：DDxn、PORTxn和PINxn。本系統(tǒng)采用定時器0進行控制，現(xiàn)在對定時器0進行初始化：OCR0=0XFF；//定時器0設(shè)初值。倍速模式(只適用于異步模式)受控于UCSRA寄存器的U2X。代碼如下：//主程序開始main(void){unsigned char i=0。因此，隨著電力電子技術(shù)的進步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。 break。ICCAVR采用工程項目管理方式，將源文件全部組織到工程之中。完全真實的實現(xiàn) AVR單片機的所有的電性能。將JTAG ICE和目標(biāo)電路板相連至少有6根線從JTAG ICE連到目標(biāo)板上，包括：TCK,TDO,TDI,TMS,VTREF,GND。步驟連接系統(tǒng)將JTAGICE與PC及目標(biāo)板連接好，依次打開目標(biāo)板和JTAGICE的電源。}//***************************************************************************************//********************************************************//*****************************************************//定時器0初始化函數(shù)//****************************************************void Timer0_Init(void){//TCCR0=0。DDRB = (1DDB3)。連接電源JTAG ICE電源可以由電源輸入接口提供，也可以直接從目標(biāo)板上獲得。將JTAG ICE的串口線連接到PC機的一個空閑COM端口。Atmel公司的AVR器件擴展了它的一些功能，包括能夠?qū)δ繕?biāo)芯片進行實時在線仿真。UCSRC=(1URSEL)||(3UCSZ0)。 break。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時受到磁飽和的限制，高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制；而且由于勵磁線圈電感較大，動態(tài)響應(yīng)較差。初始化結(jié)束后，查詢上位機是否有命令發(fā)送給單片機。接收器支持與發(fā)送器相同的幀格式，而且可以檢測幀錯誤，數(shù)據(jù)過速和奇偶校驗錯誤。雙緩沖的輸出比較寄存器OCR0一直與T/C的數(shù)值進行比較。其中PC1為普通I/O端口，而PB3又為OC0(T/C0輸出比較匹配輸出)。雙極性驅(qū)動是指在一個PWM周期里，電動機電樞的電壓極性呈正負(fù)變化。該端與3腳（方向輸入）如何使用，決定于PWM信號類型。 Max232電路圖 驅(qū)動電路 LMD18200芯片介紹LMD18200是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動機驅(qū)動的H橋組件。 串行通信接口電路設(shè)計 Max232產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。當(dāng)保持CKOPT為未編程狀態(tài)時，振蕩器的輸出信號幅度比較小。I/O時鐘還用于外部中斷模塊。 復(fù)位邏輯的電路圖ATmega16有5個復(fù)位源：(1)上電復(fù)位。PD3引腳作為MCU的外部中斷源。在該模式下，在引腳處使用窄帶濾波器抑制低于50ns的輸入信號，且該引腳由斜率限制的開漏驅(qū)動器驅(qū)動。（3）端口C的第二功能。當(dāng)此引腳為低時SPI 被激活。端口的第二功能（1）端口A的第二功能。但是需要特別注意的是，對PINx寄存器某一位寫入邏輯“1”將造成數(shù)據(jù)寄存器相應(yīng)位的數(shù)據(jù)發(fā)生“0”與“1”的交替變化。寄存器文件中的寄存器R26到R31為間接尋址的指針寄存器。各個中斷的優(yōu)先級與其在中斷向量表的位置有關(guān)，中斷向量地址越低，優(yōu)先級越高。運算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。CPU的主要任務(wù)是保證程序的正確執(zhí)行。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳PC5(TDI)、PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 ATmega16單片機的特點及特性特點16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝)的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式。AVR單片機片內(nèi)具備多種獨立的時鐘分頻器，分別供URAT、I2C、SPI使用。最后，還必須掌握生產(chǎn)過程的工藝性能及被測參數(shù)的測量方法，以及被控對象的動、靜態(tài)特性，有時甚至要求給出被控對象的數(shù)學(xué)模型。現(xiàn)在比較常用的直流電機包括反應(yīng)式直流電機、永磁式直流電機、混合式直流電機和單相式直流電機等。采用這種RISC結(jié)構(gòu)，使得AVR系列的單片機具備1MIPS/MHZ的高速處理能力。 DCmotor。軟件通過ICCAVR編寫，然后用AVRStudio進行仿真并將編譯通過的程序代碼下載到ATmega16之中對系統(tǒng)進行控制。尤其是單片機控制的智能化調(diào)速系統(tǒng)有可能直接安裝在電機座上而做到與電機一體化，節(jié)省了專用控制機矩，從而使設(shè)備的可靠性、。原來的直流電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路。其中單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是越來越普遍了。內(nèi)嵌長壽命的EEProm可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。 ATmega16 AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。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。使用ADC時應(yīng)通過一個低通濾波器與VCC連接。這些附加的功能寄存器即為16位的X、Y、Z寄存器?？刂萍拇嫫魑挥贗/O空間。前1120個數(shù)據(jù)存儲器包括了寄存器文件、I/O存儲器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。并有保護二極管與VCC和地相連。如果使用情況不是這樣子，可以通過置位SFIOR寄存器的PUD來禁止所有端口的上拉電阻。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB5控制。XCK，USART外部時鐘。? TCK–端口C,Bit2TCK，JTAG測試時鐘：JTAG工作在同步模式下。在該功能下引腳作為輸出(DDD4置1)。所有的復(fù)位信號消失之后，芯片內(nèi)部的一個延遲計數(shù)器被激活，將內(nèi)部復(fù)位的時間延長。：時鐘分布 時鐘分布（1）CPU時鐘－CPU時鐘與操作AVR內(nèi)核的子系統(tǒng)相連，如通用寄存器文件、狀態(tài)寄存器及保存堆棧指針的數(shù)據(jù)存儲器。當(dāng)CKOPT被編程時振蕩器在輸出引腳產(chǎn)生滿幅度的振蕩。復(fù)位都是通過復(fù)位電路來完成的，復(fù)位電路的實現(xiàn)有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復(fù)位，即外部電路的復(fù)位電路在系統(tǒng)上電之后自動進行復(fù)位；另一種方法是在復(fù)位電路按鍵設(shè)計開關(guān)，通過按鍵開關(guān)出發(fā)復(fù)位電平，從而控制單片機的復(fù)位。第三部分是供電。3腳為邏輯高電平時，H橋中2個高端晶體管導(dǎo)通；3腳呈邏輯低電平時，H橋中2個低端晶體管導(dǎo)通。如果過電流持續(xù)時間較長，過熱保護將關(guān)閉整個輸出。 初始化程序設(shè)計 I/O初始化作為通用數(shù)字I/O使用時，所有AVRI/O端口都具有真正的讀修改寫功能。時鐘選擇邏輯模塊控制使用哪一個時鐘源與什么邊沿來增加(或降低)T/C的數(shù)值。由于接收器具有時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)單元，它是USART模塊中最復(fù)雜的。 主程序主程序完成系統(tǒng)初始化,中斷判斷,數(shù)據(jù)檢測及處理電機的PWM控制等工作。while(1){USART_Transmit(0XAA)。 break。UBRRL =0x1F。然后將其添加到工程SYY中。 連接JTAG ICE 在開始使用AVR Studio前，應(yīng)將目標(biāo)板、JTAG ICE和PC機先連接起來。為避免在線驅(qū)動出現(xiàn)競爭，建議在JTAG線和外部電路間放置串連的電阻，以保證外部