基于avr單片機(jī)的485通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-15 14:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 樣的功能，因此它能夠高速的執(zhí)行指令。當(dāng)然這種速度上的升躍，并不是必然的，它是以高可靠性作為其后盾才得以實(shí)現(xiàn)的。 ATmega16 AVR單片機(jī)介紹AVR單片機(jī)的計(jì)數(shù)器在它的內(nèi)部，它是由電源上電啟動(dòng)的，當(dāng)給系統(tǒng)復(fù)位引腳復(fù)位上電之后，我們就可以延遲MCU開(kāi)始正式讀取指令執(zhí)行程序所用的時(shí)間這是使用AVR內(nèi)部的RC看門(mén)狗定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的。而這種延時(shí)啟動(dòng)的特性，能使MCU才正式開(kāi)始執(zhí)行程序，當(dāng)然這只有在系統(tǒng)電源以及外部電路都達(dá)到穩(wěn)定以后才能實(shí)現(xiàn)，這不僅可以提高系統(tǒng)工作的可靠性，而且同時(shí)還可以減少外加的復(fù)位延時(shí)電路的使用。 AVR系列的單片機(jī)有不同的型號(hào)，在此我們選擇了系列型號(hào)為16的同時(shí)片內(nèi)容量為16KB的單片機(jī)為主芯片。系統(tǒng)主芯片是本系統(tǒng)的核心芯片，因?yàn)橄到y(tǒng)的要求是：芯片能夠靈活的處理所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而且要求性能穩(wěn)定并且價(jià)格低廉，因此我們需要選擇一個(gè)合適的芯片。ATmega16是一種功耗很低的單片機(jī)。因?yàn)樗臼【哂泻芨呒?jí)的指令集并且擁有單時(shí)鐘周期的指令執(zhí)行時(shí)間，所以ATmega16單片機(jī)的可以達(dá)到很高的數(shù)據(jù)吞吐率，可以達(dá)到1MIPS/MHz,因此是解決系統(tǒng)在功耗與處理速度這兩者間沖突的行之有效的方法。因?yàn)锳Tmega16 AVR的內(nèi)核擁有32個(gè)通用工作寄存器，而且所有寄存器我們都可以直接與邏輯運(yùn)算單元連接，所以我們就可以只用一條指令就可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。ATmega16具有16K字節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部可編程Flash，32個(gè)通用的輸入/輸出口線(xiàn)以及32個(gè)通用工作寄存器和512字節(jié)EEPROM,支持片內(nèi)編程與調(diào)試，具備JTAG接口，片內(nèi)/外中斷，三個(gè)具有比較模式的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器,可編程串行USART，8路10位可編程增益可選差分輸入級(jí)的AD轉(zhuǎn)換器，一個(gè)SPI 串行的端口，并且具有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口，同時(shí)還具備片內(nèi)振蕩可編程看門(mén)狗定時(shí)器以及六個(gè)可以通過(guò)軟件選擇的省電模式，這是非常厲害的。同時(shí)ATmega16 具有一系列并且很完整的編程以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工具，它包含了：C 語(yǔ)言編譯器、評(píng)估板和仿真器以及程序調(diào)試器/ 軟件仿真器。本芯片是用ATMEL存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的，這個(gè)芯片具有高密度非易失性。片內(nèi)ISP Flash也可以有其他的編程方式，如我們能夠選擇運(yùn)行于AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序來(lái)完成編程。也允許程序存儲(chǔ)器通過(guò)ISP串行接口，或者也可以用通用編程器進(jìn)行編程。這款單片機(jī)在產(chǎn)品中得到了大量的使用。本設(shè)計(jì)就用這款。 數(shù)據(jù)顯示模塊因?yàn)橄到y(tǒng)事實(shí)要求傳輸?shù)暮?jiǎn)單的數(shù)據(jù)，所以采用數(shù)碼管顯示就可以滿(mǎn)足指標(biāo)要求。我們通常所說(shuō)LED顯示器，一般是由七個(gè)發(fā)光二極管組成，所以我們也稱(chēng)它為七段數(shù)碼管，其二極管排列形狀如下圖所示。我們可以通過(guò)控制七個(gè)發(fā)光二極管中，哪些發(fā)光，哪些不發(fā)光，然后顯示不同的字母、數(shù)字以及其他符號(hào)。發(fā)光二極管在LED顯示器有兩種完全不同的接法，下面來(lái)介紹一下這兩種接法：(1) 共陽(yáng)極接法就是公共陽(yáng)極是由發(fā)光二極管的所有陽(yáng)極連接在一起組成的。在用的時(shí)候，把公共陽(yáng)極接上電源+5V。這樣，當(dāng)在陰極端輸入低電平時(shí)它的發(fā)光二極管就能夠?qū)òl(fā)亮了，而輸入高電平是則不亮。(2) 而共陰極接法就是說(shuō)它的公共陰極是由發(fā)光二極管的陰極連在一起而組成的。在用的時(shí)候，把公共陰極接地，所以發(fā)光二極管就可以導(dǎo)通發(fā)亮了。假如我們?cè)陉?yáng)極端輸入高電平的時(shí)候，二極管就發(fā)光，而輸入低電平時(shí)就不發(fā)光。在此，我們采用的是八段共陰極數(shù)碼管顯示。表31八段數(shù)碼管的字型代碼如下圖: 鍵盤(pán)輸入模塊 鍵盤(pán)輸入模塊本次課題采用的是矩陣式鍵盤(pán)，它的突出優(yōu)點(diǎn)是I/O端口的重復(fù)使用率很高，又可以循環(huán)操作，不但如此，而且在掃描鍵盤(pán)時(shí)占用CPU的時(shí)間很少,操作又比較靈活，矩陣鍵盤(pán)控制狀態(tài)多，編寫(xiě)程序較方便，故此模塊采用的是矩陣式鍵盤(pán)。 通信電路模塊 通信電路模塊 MAX485接口芯片是由Maxim公司開(kāi)發(fā)的一種RS485芯片。RS485是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制定的的多點(diǎn)通信標(biāo)準(zhǔn)，它可以進(jìn)行多點(diǎn)間的通信而且采用的是利用平衡雙絞線(xiàn)的傳輸線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)它使用差分信號(hào)傳輸。最大傳輸距離可以達(dá)到120公里，而且它擁有低至177。200 MV的接收的靈敏度以及最大傳輸速率， Mb / s。因而，RS485協(xié)議設(shè)置為高靈敏度，多點(diǎn)通信，遠(yuǎn)程等的設(shè)置協(xié)議。MAX485芯片采用單一電源電壓+5V供電，同時(shí)它的額定工作電流為300微安，而且它可以采用半雙工通訊的方式，可以將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－485電平。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都是很簡(jiǎn)單的,它的內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。DI端為驅(qū)動(dòng)器的輸入端，而RO端為接收器的輸出端，它與單片機(jī)相接時(shí)只要分別與單片機(jī)的TXD引腳以及RXD引腳相連就可以了，/RE端為接收的使能端，DE端為發(fā)送的使能端，由于MAX485工作狀態(tài)是在半雙工，因此我們僅僅需要使用一個(gè)信號(hào)就可以同時(shí)控制MAX485的接收和發(fā)送了。因此我們要滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離通信的性能指標(biāo)，在本模塊采用MAX485芯片就可以了。 RS485協(xié)議RS232和RS485這兩種通信協(xié)議是一種很有典范的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，雖然它們給予了阻抗和電壓定義，但他們沒(méi)有對(duì)軟件協(xié)議進(jìn)行定義。RS485的特性包括一下幾個(gè)方面：（1）RS485的電氣特性：假如有兩條線(xiàn)他們之間的電壓差為+（26）V時(shí)，表示一個(gè)邏輯“1”。兩條線(xiàn)之間的電壓差為 （26）V表示一個(gè)邏輯“0”。如果接口信號(hào)的電平比RS232的接口信號(hào)電平降低了，在這個(gè)時(shí)候芯片接口電路處于不容易被損壞的狀態(tài)，而且它的電平和TTL電平兼容，這個(gè)時(shí)候我們就可以很容易地用TTL電路與其連接。 （2）RS485通訊距離高達(dá)121
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1