【文章內(nèi)容簡介】 。ATmega32 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega32 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 引腳說明VCC ： 數(shù)字電路的電源GND ： 地端口 A(PA7..PA0) :端口 A 為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 A 于高阻狀態(tài)。端口 B(PB7..PB0) :端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能。端口 C(PC7..PC0)： 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。如果 JTAG 接口使能，即使復位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。除去移出數(shù)據(jù)的 TAP 態(tài)外， TD0 引腳為高阻態(tài)。端口 C 也可以用做其他不同的特殊功能。端口 D(PD7..PD0) ：端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能。RESET ：復位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位。門限時間見 P35Table 15 。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。長春理工大學本科畢業(yè)設計 7 XTAL1 ：反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。XTAL2 ：反向振蕩放大器的輸出端。AVCC ： AVCC 是端口 A 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源。不使用 ADC 時，該引腳應直接與 VCC 連接。使用 ADC 時應通過一個低通濾波器與 VCC 連接。AREF ： A/D 的模擬基準輸入引腳。 特點及功能AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega32 有如下特點:32K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時讀寫的能力，即 RWW)，1024 字節(jié) EEPROM， 2K 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，面向字節(jié)的兩線串行接口， 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。 工作于空閑模式時 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；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，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，同時具有快速啟動能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。長春理工大學本科畢業(yè)設計 8 第三章 硬件電路電路設計 總體方案設計麥克風連接A \ DU A R TA T M E G A 3 2端口U A R TA T M E G A 3 2D A C揚聲器連接 連接 激 光 發(fā) 射 器激 光 接 收圖3—1 總體方案設計圖如上圖 （a）所示，該系統(tǒng)可以發(fā)送 波特率的任意數(shù)據(jù)。如上所述，該系統(tǒng)設置為傳送語音數(shù)據(jù)。麥克風的輸入是有一定條件的，即放大和偏置 ，這樣以便充分利用 8 位范圍內(nèi)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。為了盡量減少出現(xiàn)間歇振蕩，并且還要最大限度地保證音質(zhì)，因此要花費大部分的時間為麥克風的輸入優(yōu)化放大器。模擬信號一旦通過 ADC 得到數(shù)字信號，微控制器便把信號傳遞給 UART。根據(jù)串行協(xié)議，在異步傳輸引腳上設置一個高低。具備這些條件的信號就能確保恒定電流給激光。在接收端，用光敏三激管來讀取信號，然后即將被關閉的信號經(jīng)過了晶體管的比較，產(chǎn)生了適當?shù)母?，低信號。這些信號是通過異步讀取的，并根據(jù)串行協(xié)議產(chǎn)生一個字節(jié)，這字節(jié)在端口通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送，最后應用于揚聲器。長春理工大學本科畢業(yè)設計 9 硬件電路設計1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 8Jun2022 Sheet of File: D:\Program Files\Protel 99se三三三\Examples\Backup of B y:32184ALF353麥 克 風圖 3—2 麥克風放大器第一步是將傳輸?shù)穆曇暨M行數(shù)字化聲波 。為此，我們選擇使用駐極體傳聲器。從麥克風輸出來的信號直接由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來閱讀太低，所以需要有一個放大器。在放大器處理信號之前，首先要通過電容刪除直流，然后通過一個分壓器適當?shù)钠眯盘?。LF353 運算放大器用來提高信號，電阻調(diào)整其增益。麥克風的增益約為 50100。長春理工大學本科畢業(yè)設計 10 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 8Jun2022 Sheet of File: D:\Program Files\Protel 99se三三三\Examples\Backup of By:三三三三三圖 3—3 激光驅(qū)動器由 A / D 轉(zhuǎn)換器將麥克風輸出的信號轉(zhuǎn)換成 8 位，單片機產(chǎn)生相應的位去傳送（包括啟動和停止位） ，并將其應用于 5V 和 0V 信號的激光驅(qū)動電路。該晶體三極管在這個電路為 5V ，并根據(jù)二極管和電阻值提供適當?shù)碾娏鳌ｉL春理工大學本科畢業(yè)設計 11 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 8Jun2022 Sheet of File: D:\Program Files\Protel 99se三三三\Examples\Backup of By:三三三三三321411ALM339圖 3—4 接收器光電二極管在不同的（遙遠的）的位置檢測激光脈沖。信號通過比較器得到確定的 5V 和 0V 電壓值，然后被接給單片機上的接收引腳。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 8Jun2022 Sheet of File: D:\Program Files\Protel 99se三三三\Examples\Backup of B y:32184ALMC711圖 3—5 激光驅(qū)動器一旦信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（未顯示，它是一個簡單的過程） ，便被升高電壓然后再由低通濾波器濾波（以優(yōu)化音質(zhì)） 。長春理工大學本科畢業(yè)設計