【文章內容簡介】 數(shù)據(jù)存儲器（壽命10萬次）； （3）片內含JTAG接口支持符合JTAG標準的邊界掃描功能用于芯片檢測；支持擴展的片內在線調試功能可通過JTAG口對片內的Flash、EEPROM、配置熔絲位和鎖定加密位實施下載編程； （4）外圍接口2個帶有分別獨立、可設置預分頻器的8位定時器/計數(shù)器；1個帶有可設置預分頻器、具有比較、捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器；片內含獨立振蕩器的實時時鐘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/從機模式的SPI串行接口（支持ISP程序下載）；片內模擬比較器；內含可編程的，具有獨立片內振蕩器的看門狗定時器WDT； （5）其它的特點片內含上電復位電路以及可編程的掉電檢測復位電路BOD；片內含有1M/2M/4M/8M，經過標定的、可校正的RC振蕩器，可作為系統(tǒng)時鐘使用；多達21個各種類型的內外部中斷源；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 —；運行速度：ATmega16L 0—8M，ATmega16 0—16M；低功耗：ATmega16L工作在1MHz、3v、25度時的典型功耗為，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)擴展、接口技術(1) 系統(tǒng)擴展：單片機雖然各功能部件齊全，但容量較小，如：片內ROM、RAM、I/O口，不夠用時需要擴展，擴展三總線、ROM、RAM、I/O口。(2) 系統(tǒng)接口 微機與外設連接因速度不匹配、信號類型不同（脈沖、模擬）、傳輸方式不同（串、并）， 接口是計算機與外設信息交換的橋梁。接口電路應具備如下功能：（1）輸入有緩沖、輸出有鎖存；（2）有應答聯(lián)絡信號； （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單片機系統(tǒng)的擴展接口原理圖如下：圖2 mega16單片機系統(tǒng)的擴展接口原理圖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，因為各器件間一般是串行關系，各器件之間的連線并不很多，但計算機電路卻不一樣，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。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連線線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機中引 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，要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個器件同時接收）。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。 在單片機內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：擴展系統(tǒng)時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和外設接口共用的讀寫控制信號等。 單片機與數(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。 使用時應注意，訪問內部或外部數(shù)據(jù)存儲器時，應分別使用MOV及MOVX指令。4．4 中斷技術引發(fā)中斷請求的源頭稱為中斷源，中斷源的多少反映計算機處理中斷的能力，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。其缺點是軟件查詢循環(huán)占用一定的時間，每次必須經過從優(yōu)先級最高的中斷源查詢開始，逐級向低優(yōu)先級查詢，影響主機響應中斷的效率。外部中斷源：：外部中斷0請求輸入端口（PD2），低電平或負跳變激活中斷請求IE0位，當中斷請求有效，采用中斷技術一般具有以下優(yōu)點：可使多種功能或設備同時工作，只有需占用主機時才等待主機安排處理，因此大大提高了計算機系統(tǒng)的速度和主機的效率。有利于實時處理，有利于隨機故障處理。在實際應用中注意：由于中斷的發(fā)生隨機，因而使得由中斷驅動的中斷服務程序難以把握、檢測和調試，這就要求在設計中斷中力求謹慎。 在輸入/輸出的數(shù)據(jù)處理頻度很高或實時處理要求很高時，不宜采用中斷方式。MEGA系列單片機提供的5~6個中斷源中，兩個中斷請求信號由外部產生并輸入請求信號，稱之為外部中斷源。本設計外部傳感器產生的脈沖信號輸入就如此，其余的中斷請求信號均由內部產生并激活中斷請求信號，故稱為內部中斷源。各中斷請求信號分別由中斷控制寄存器TCON進行控制。 中斷均可通過軟件對其中斷請求標志位進行置位/復位，這與內部硬件自動置位復位的效果一樣，亦即可通過軟件產生中斷請求或將掛起的中斷請求撤銷，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行處理。 MEGA系列單片機的中斷是可編程的，即通過軟件可實現(xiàn)對中斷系統(tǒng)功能的設置與控制。，其中斷響應為兩級控制，EA為總的中斷響應控制位，各中斷源還有相應得中斷響應控制位。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，其中斷請求信號應持續(xù)保持請求有效（低電平）直至主機響應該中斷請求為止，這是因為中斷系統(tǒng)對中斷請求不做記憶。而且還必須在該中斷服務程序返回前撤銷中斷請求（變?yōu)楦唠娖剑悦庠俅芜M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）應至少保持兩個機器周期。中斷響應一般分為如下幾個步驟：（1）保護斷點，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生的中斷，查找5個不同的入口地址。以上工作是由計算機自動完成的，與編程者無關。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 軟件設計 測頻法與測周法在軟件上為了在測量精度和相應速度兩方面都取得較好的效果，本設計采取測頻法和測周法相結合的技術。（1）測頻法：在非智能數(shù)字式儀器中經常采用的方法。它是固定采樣閘門時間t，計算脈沖個數(shù)N，通過設定小數(shù)點位置，取得正確的顯示結果。測頻法時充分利用mega16單片機的的兩個定時/計數(shù)器，一個作為定時器，給出閘門信號，另一個作為計數(shù)器，對外界脈沖信號進行計數(shù)。測頻法由于閘門信號的啟閉與信號脈沖不同步，存在計數(shù)誤差。如圖4所示：閘門信號被測信號