【文章內(nèi)容簡介】 電源電壓的場合。有看門狗定時器(WDT)，安全保護，防止程序走亂(飛)，提了高產(chǎn)品的抗干擾能力。工作電壓范圍寬(～)，電源抗干擾性強。AT90LXX為低電壓器件(～)，AT90SXX電壓為(～)，～。九、有功能強大的計數(shù)器/定時器。C/T計數(shù)器/定時器，有8位和16位，可作比較器；計數(shù)器外部中斷和PWM(也可當D/A)用于控制輸出，有的有34個PWM，作電機無級調(diào)速是理想器件。十、有異步、同步串行通訊接口。有串行異步通訊UART接口，不占用定時器和SPI同步傳輸功能，因其高速故可以工作在一般標準整數(shù)頻率，而波特率可達576K。十一、AT90S4414/AT90S8515具有可擴展外部數(shù)據(jù)存儲器達64KB它們的引腳排列及功能與8051相似，即可替代替8051系列單片機(8751或8752)的應用系統(tǒng)。僅差復位電平，只需對調(diào)復位電阻、電容位置。還增加很多新功能，WDT，A/D，PWM等。十二、并具有較大容量、可擦寫10萬次的EEPROM，對掉電后數(shù)據(jù)保存帶來方便，來電后能記住掉電時的工作狀態(tài)，EEPROM(64B～4KB)。十三、單片機可做硬件軟化，軟件硬化。電子設計、電子制作、智能電子、機器人制作等，化很少錢就可用AVR單片機來方便、簡捷、快速、高效完成。十四、ATmega16/32/64/128等單片機，還具有JTAG邊界掃描(芯片內(nèi)部功能檢測)、仿真、編程功能，大大降低了單片機開發(fā)成本。 ATmega16單片機簡介ATmega16[12]是基于增強的AVR RISC結構的低功耗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，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。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術邏輯單元(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。這種結構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。常見的ATmega16單片機封裝形式如圖31所示。圖31 ATmega16單片機封裝形式其各引腳名稱及功能如下：VCC：數(shù)字電路的電源。GND：地。AVCC：AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用AVCC時，該引腳應直接與VCC連接。使用AVCC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。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。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。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。端口PA(PA0~PA7)：端口A為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，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處于高阻狀態(tài)。端口B(PB0~PB7)：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(PC0~PC7)：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PC5(TDI)、PC3(TMS)與PC2(TCK)的上拉電阻被激活。端口C也可以用做其他不同的特殊功能。端口D(PD0~PD7)：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。ATmega16有如下特點: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。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。本芯片是以Atmel高密度非易失性存儲器技術生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR內(nèi)核之中的引導程序進行編程。引導程序可以使用任意接口將應用程序下載到應用Flash存儲區(qū)(Application lash Memory)。在更新應用Flash存儲區(qū)時引導Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了RWW操作。通過將8位RISC CPU與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash集成在一個芯片內(nèi)，ATmega16成為一個功能強大的單片機，為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C語言編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評估板。 報警電路的設計與仿真 Proteus與AVR Studio軟件介紹一、Proteus軟件介紹(1)軟件簡介。Proteus是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的仿真設計工具軟件，是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計，在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision3等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。Proteus的繪圖界面如圖32所示。圖32 Proteus的繪圖界面(2)功能特點。Protuse軟件具有其它EDA工具軟件的功能，這些功能是：u 原理布圖；u PCB自動或人工布線；u SPICE電路仿真。其革命性的特點：u 互動的電路仿真。用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IC器件。u 仿真處理器及其外圍電路?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。(3)功能模塊。u 智能原理圖設計(ISIS)；u 完善的電路仿真功能(Prospice)；u 獨特的單片機協(xié)同仿真功能(VSM)；u 實用的PCB設計平臺。(4)電路仿真。在Proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。Proteus不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能。二、AVR Studio介紹。ATMEL的AVR單片機的集成環(huán)境匯編級開發(fā)調(diào)試軟件，完全免費。ATMEL AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，包括了AVR Assembler編譯器、AVR Studio調(diào)試功能、AVR Prog串行、并行下載功能和JTAG ICE仿真等功能。它集匯編語言編譯、軟件仿真、芯片程序下載、芯片硬件仿真等一系列基礎功能，與任一款高級語言編譯器配合使用即可完高級語言的產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試。AVR Studio的啟動界面如圖33所示。圖33 AVR Studio的啟動界面：(1)在對話框左邊選中AVR GCC，表明你要創(chuàng)建一個項目；(2)輸入項目的名稱，項目的名稱可以隨意定義；(3)選擇你要存放項目的路徑；(4)確認所有的選項，確認之后，按“Next”按鈕；(5)在對話框左邊選中AVR Simulator，在右側(cè)選擇ATmega16。，其操作界面如圖34所示。圖34 AVR Studio操作界面 報警電路的設計電路組成：報警電路[13]將揚聲器的一端接于NPN三極管的發(fā)射極，另一端接地?；鶚O串聯(lián)阻值為1KΩ的電阻接于ATmega16單片機的PA7引腳上。三極管的集電極接+5V直流電源，電路如圖35所示。電路工作原理：紅外線探測電路所發(fā)出的信號，通過軟件編程實現(xiàn)由Atmega16單片機PA7端口給報警電路的輸入一個電壓信號。因為加有1KΩ的電阻，所以三極管 [14]基極輸入電流很小，三極管呈電流放大作用，輸出的放大電流使揚聲器發(fā)出報警信號。圖35 報警電路 報警器電路的軟件仿真本文CPU處理器采用AVR系列單片機ATmega16，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。根據(jù)檢測探測區(qū)域內(nèi)有物體移動時，通過判斷獲得相應信號通過單片機控制紅外報警器報警。圖36 報警器電路軟件仿真通過紅外線探測模塊①輸出高電平，紅外線探測模塊②輸出低電平判斷出所經(jīng)物體滿足老鼠的探測條件，單片機持續(xù)給報警電路輸入電平，使報警電路發(fā)出警報。報警器電路軟件仿真[15]系統(tǒng)如圖36所示。在單片機內(nèi)，通過對輸入的信號判斷識別，再發(fā)出報警控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大，并推報警電路完成相應響應。當報警延遲30s后由定時器自動消除報警。 出現(xiàn)問題與解決方式報警電路的實際焊接中，三極管的基極直接與單片機的PA7引腳連接，在仿真時，當時間過長時蜂鳴器會出現(xiàn)過熱情況。解決辦法：在三極管的基極與單片機的PA7引腳之間串聯(lián)了一個阻值為1KΩ電阻，如上圖36所示，再次仿真時，蜂鳴器在時間較長的情況下也不會過熱。 本章小結本章對AVR單片機、Protuse軟件和AVR Studio軟件進行詳細的了介紹。對報警電路的電路組成[16]、基本功能進行了介紹。用AVR ，將其導入到Protuse軟件的ATmega16單片機中，對報警電路進行了軟件仿真。在不斷的練習操作中，現(xiàn)在自己能夠熟練的操作Protuse等軟件，本章主要是針對報警電路及相關軟件進行了介紹，滅鼠器的主要的實現(xiàn)部分。高壓電路將在下一章進行介紹。第4章 高壓電路的設計 引言逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220V，50Hz正旋或方波)。本文通過78L0CD4069兩個芯片構造了高壓電路的核心，在通過變壓器升壓達到本設計所需要的相應電壓。 78L05(1)78L05描述。78L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器，其適用于很多應用場合。像牽涉到單點穩(wěn)壓場合需要限制噪聲和解決分布問題的調(diào)節(jié)。此外它還可以和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構成大電流的穩(wěn)壓電源，如可驅(qū)動輸出電流高達100毫安的穩(wěn)壓器。其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關斷特性使之特別適用于過載的情況。當用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管電阻組的時候，其輸出阻抗得到有效的改善，其偏置電流大大減少。78L05典型線路圖如圖41所示。圖41 78L05典型線路圖u 為確定輸出電壓值，請選擇電壓值后綴(05)。u 為獲得最佳的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應，建議使用旁邊電容并盡量可能挨著電路安裝。(2)78L05特性。u 三端穩(wěn)壓器；u 輸出電流可達到150mA；u ；u 無需外接元件；u 內(nèi)部熱過載保護；u 內(nèi)部短路電流限制；u 。(3)78L05應用范圍。u 網(wǎng)絡產(chǎn)品；u DVDROM、CDROM；u 聲卡和電腦主板；u 線性穩(wěn)壓源；u 控制器。 CD4069UB(1)CD4069UB描述。CD4069UB是RCA公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字集成電路，內(nèi)部集成六個單獨的反相器，每個反相器都可單獨使用，也可組合構成延時、放大、振蕩器等很多應用電路，用途較廣泛。113為各反相器輸入端，12為對應輸出端，14腳接電源正，7腳接電源負，電源電壓范圍+3～+18V。反相器也就是非門，當輸入端為高電平，則輸出低電平，反之則相反。CD4069UB內(nèi)部電路圖如圖42所示。圖42 CD4069UB內(nèi)部電路圖(2)CD4069UB特性。u 提供較大的電壓范圍：～15V；u 高效抗干擾性；u 與MM74C04器件可替換。 高