【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)存儲器（壽命10萬次）； （3）片內(nèi)含JTAG接口支持符合JTAG標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能用于芯片檢測；支持?jǐn)U展的片內(nèi)在線調(diào)試功能可通過JTAG口對片內(nèi)的Flash、EEPROM、配置熔絲位和鎖定加密位實(shí)施下載編程； （4）外圍接口2個帶有分別獨(dú)立、可設(shè)置預(yù)分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；1個帶有可設(shè)置預(yù)分頻器、具有比較、捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；片內(nèi)含獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC；4路PWM通道；8路10位ADC面向字節(jié)的兩線接口TWI（兼容I2C硬件接口）；1個可編程的增強(qiáng)型全雙工的，支持同步/異步通信的串行接口USART；1個可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口（支持ISP程序下載）；片內(nèi)模擬比較器；內(nèi)含可編程的，具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的看門狗定時(shí)器WDT； （5）其它的特點(diǎn)片內(nèi)含上電復(fù)位電路以及可編程的掉電檢測復(fù)位電路BOD；片內(nèi)含有1M/2M/4M/8M，經(jīng)過標(biāo)定的、可校正的RC振蕩器，可作為系統(tǒng)時(shí)鐘使用；多達(dá)21個各種類型的內(nèi)外部中斷源；有6種休眠模式支持省電方式工作； （6）寬電壓、高速度、低功耗工作電壓范圍寬：ATmega16L —，ATmega16 —；運(yùn)行速度：ATmega16L 0—8M，ATmega16 0—16M；低功耗：ATmega16L工作在1MHz、3v、25度時(shí)的典型功耗為，正常工作模式 ，空閑工作模式 ，掉電工作模式 1uA； （7）芯片引腳和封裝形式ATmega16共有32個可編程的I/O口（腳），芯片封裝形式有40引腳的PDIP、44引腳的TQFP和44引腳的MLF封裝。4．2 系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù)(1) 系統(tǒng)擴(kuò)展：單片機(jī)雖然各功能部件齊全，但容量較小，如：片內(nèi)ROM、RAM、I/O口，不夠用時(shí)需要擴(kuò)展，擴(kuò)展三總線、ROM、RAM、I/O口。(2) 系統(tǒng)接口 微機(jī)與外設(shè)連接因速度不匹配、信號類型不同（脈沖、模擬）、傳輸方式不同（串、并）， 接口是計(jì)算機(jī)與外設(shè)信息交換的橋梁。接口電路應(yīng)具備如下功能：（1）輸入有緩沖、輸出有鎖存；（2）有應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號； （3）有片選、控制信號；（4）有編程選擇工作方式功能。本系統(tǒng)Atmega16單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展接口原理圖如下：圖2 mega16單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展接口原理圖4．3 三總線概述三總線為：地址、數(shù)據(jù)、控制總線。（1）總線：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中 ，連線并不成為一個問題，因?yàn)楦髌骷g一般是串行關(guān)系，各器件之間的連線并不很多，但計(jì)算機(jī)電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調(diào)。所以就需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣 ，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連線線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機(jī)中引 入了總線的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當(dāng)于各個器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個為0，一個為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是是不允許的。所以，要通過控制線進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個器件同時(shí)接收）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱：控制總線。 在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能 用，分配地址也是以電信號的形式給出的，由于存儲單元比較多，所以 ，用于地址分的線也較多，這些線被稱為地址總線。（2）地址總線：由P2口提供高8位地址線（A8――A15），此口具有輸出鎖存的功能，能保留地址信息。由P0口提供低8位地址線。由于P0口是地址、數(shù)據(jù)分時(shí)使用的通道口，所以為保存地址信息，需外加地址鎖存器鎖存低8位的地址信息。一般都用ALE正脈沖信號的下降沿控制鎖存時(shí)刻（3）數(shù)據(jù)總線：由P0口提供。此口是雙向、輸入三態(tài)控制的通道口。（4）控制總線：擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)常用的控制信號為地址鎖存信號ALE，片外程序存儲器取指信號以及數(shù)據(jù)存儲器RAM和外設(shè)接口共用的讀寫控制信號等。 單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲器的連接方法和程序存儲器連接方法大致相同，簡述如下：，與程序存儲器連法相同。，與程序存儲器連法相同。，主要有下列控制信號：。ALE：其連接方法與程序存儲器相同。 使用時(shí)應(yīng)注意，訪問內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，應(yīng)分別使用MOV及MOVX指令。4．4 中斷技術(shù)引發(fā)中斷請求的源頭稱為中斷源，中斷源的多少反映計(jì)算機(jī)處理中斷的能力，終端系統(tǒng)必須具備正確判斷中斷源的功能，一般有兩種識別方式：查詢終端和向量中斷。 查詢中斷的方式是通過軟件逐個查詢各中斷源的中斷請求標(biāo)志，其查詢順序反映出中斷源的優(yōu)先順序。先查詢的優(yōu)先級高，后查詢的優(yōu)先級低，順序排隊(duì)。其缺點(diǎn)是軟件查詢循環(huán)占用一定的時(shí)間，每次必須經(jīng)過從優(yōu)先級最高的中斷源查詢開始，逐級向低優(yōu)先級查詢，影響主機(jī)響應(yīng)中斷的效率。外部中斷源：：外部中斷0請求輸入端口（PD2），低電平或負(fù)跳變激活中斷請求IE0位，當(dāng)中斷請求有效，采用中斷技術(shù)一般具有以下優(yōu)點(diǎn)：可使多種功能或設(shè)備同時(shí)工作，只有需占用主機(jī)時(shí)才等待主機(jī)安排處理，因此大大提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的速度和主機(jī)的效率。有利于實(shí)時(shí)處理，有利于隨機(jī)故障處理。在實(shí)際應(yīng)用中注意：由于中斷的發(fā)生隨機(jī)，因而使得由中斷驅(qū)動的中斷服務(wù)程序難以把握、檢測和調(diào)試，這就要求在設(shè)計(jì)中斷中力求謹(jǐn)慎。 在輸入/輸出的數(shù)據(jù)處理頻度很高或?qū)崟r(shí)處理要求很高時(shí)，不宜采用中斷方式。MEGA系列單片機(jī)提供的5~6個中斷源中，兩個中斷請求信號由外部產(chǎn)生并輸入請求信號，稱之為外部中斷源。本設(shè)計(jì)外部傳感器產(chǎn)生的脈沖信號輸入就如此，其余的中斷請求信號均由內(nèi)部產(chǎn)生并激活中斷請求信號，故稱為內(nèi)部中斷源。各中斷請求信號分別由中斷控制寄存器TCON進(jìn)行控制。 中斷均可通過軟件對其中斷請求標(biāo)志位進(jìn)行置位/復(fù)位，這與內(nèi)部硬件自動置位復(fù)位的效果一樣，亦即可通過軟件產(chǎn)生中斷請求或?qū)炱鸬闹袛嗾埱蟪蜂N，此即所謂的軟件中斷。在禁止中斷情況下，可采用軟件查詢方式進(jìn)行處理。 MEGA系列單片機(jī)的中斷是可編程的，即通過軟件可實(shí)現(xiàn)對中斷系統(tǒng)功能的設(shè)置與控制。，其中斷響應(yīng)為兩級控制，EA為總的中斷響應(yīng)控制位，各中斷源還有相應(yīng)得中斷響應(yīng)控制位。外部中斷電平觸發(fā)方式：對于電平觸發(fā)方式的外部中斷，其中斷請求信號應(yīng)持續(xù)保持請求有效（低電平）直至主機(jī)響應(yīng)該中斷請求為止，這是因?yàn)橹袛嘞到y(tǒng)對中斷請求不做記憶。而且還必須在該中斷服務(wù)程序返回前撤銷中斷請求（變?yōu)楦唠娖剑?，以免再次進(jìn)入中斷而出錯。為保證能被正確采樣，端口中斷請求有效信號（低電平）應(yīng)至少保持兩個機(jī)器周期。中斷響應(yīng)一般分為如下幾個步驟：（1）保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個地址送入堆棧。（2）尋找中斷入口，根據(jù)5個不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個不同的入口地址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動完成的，與編程者無關(guān)。在這5個入口地址處存放有中斷處理程序（這是程序編寫時(shí)放在那兒的，如果沒把中斷程序放在那兒，就錯了，中斷程序就不能被執(zhí)行到）。（3）執(zhí)行中斷處理程序。（4）中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。第五章 軟件設(shè)計(jì) 測頻法與測周法在軟件上為了在測量精度和相應(yīng)速度兩方面都取得較好的效果，本設(shè)計(jì)采取測頻法和測周法相結(jié)合的技術(shù)。（1）測頻法：在非智能數(shù)字式儀器中經(jīng)常采用的方法。它是固定采樣閘門時(shí)間t，計(jì)算脈沖個數(shù)N，通過設(shè)定小數(shù)點(diǎn)位置，取得正確的顯示結(jié)果。測頻法時(shí)充分利用mega16單片機(jī)的的兩個定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個作為定時(shí)器，給出閘門信號，另一個作為計(jì)數(shù)器，對外界脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。測頻法由于閘門信號的啟閉與信號脈沖不同步，存在計(jì)數(shù)誤差。如圖4所示：閘門信號被測信號