【正文】 當(dāng)TXCIE0為1，SREG寄存器的全局中斷標(biāo)志位置位，UCSR0A寄存器的TXC0亦為1時(shí)可以產(chǎn)生USART發(fā)。TXCIE0：發(fā)送結(jié)束中斷使能。置位后使能RXC0中斷。發(fā)送器不受MPCM0設(shè)置的影響。設(shè)置此位將啟動(dòng)多處理器通信模式。此位置1可將波特率分頻因子從16降到8，從而有效的將異步通信模式的傳輸速率加倍。對(duì)UCSR0A進(jìn)行寫入時(shí)這一位要寫 “0”。當(dāng)奇偶校驗(yàn)使能，且接收緩沖器中所接收到的下一個(gè)字符有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)UPE0置位。對(duì) UCSR0A 進(jìn)行寫入時(shí)，這一位要寫“0”。當(dāng)接收緩沖器滿，接收移位寄存器又有數(shù)據(jù)，若此時(shí)檢測(cè)到一個(gè)新的起始位，數(shù)據(jù)溢出就產(chǎn)生了。對(duì)UCSR0A進(jìn)行寫入時(shí)，這一位要寫“0”。這一位一直有效直到接收緩沖器(UDR0)被讀取。 FE0：幀錯(cuò)誤。UDRE0為1說(shuō)明緩沖器為空，已準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。 UDRE0：USART數(shù)據(jù)寄存器空。執(zhí)行發(fā)送結(jié)束中斷時(shí)TXC0標(biāo)志自動(dòng)清零，也可以通過(guò)寫1進(jìn)行清除操作。 TXC0：USART發(fā)送結(jié)束。接收器禁止時(shí)，接收緩沖區(qū)被刷新，導(dǎo)致RXC0清零。(2) USART控制和狀態(tài)寄存器A—UCSR0A： USART控制和狀態(tài)寄存器AB7B6B5B4B3B2B1B0RXC0TXC0UDRE0FE0DOR0UPE0U2X0MPCM0 RXC0：USART接收結(jié)束。因此不要對(duì)這一存儲(chǔ)單元使用讀—修改—寫指令（SBI和CBI）。然后數(shù)據(jù)串行地從TXD0引腳輸出。如果UDRE0 沒(méi)有置位，那么寫入U(xiǎn)DR0的數(shù)據(jù)會(huì)被USART發(fā)送器忽略。在5 、6 、7比特字長(zhǎng)模式下，未使用的高位被發(fā)送器忽略，而接收器則將它們?cè)O(shè)置為0 。ATmege88與USART0有關(guān)的寄存器定義如下：(1) USART數(shù)據(jù)寄存器—UDR0USART發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器和USART接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器共享相同的I/O地址，稱為USART數(shù)據(jù)寄存器或UDR0。在每次發(fā)送數(shù)據(jù)之前 (在寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器UDR之前)TXC0標(biāo)志位必須清零。重新改變 USART 的設(shè)置應(yīng)該在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下進(jìn)行。初始化過(guò)程通常包括波特率的設(shè)定，幀結(jié)構(gòu)的設(shè)定，以及根據(jù)需要使能接收器或發(fā)送器。 單片機(jī)USART0口 ATmega88提供一個(gè)高度靈活的串行通訊設(shè)備USART0，主要特點(diǎn)有：l 全雙工操作（獨(dú)立的串行接收和發(fā)送寄存器）l 異步或同步操作l 主機(jī)或從機(jī)提供時(shí)鐘的同步操作l 高精度的波特率發(fā)生器l 支持5，6，7，8或9個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)或2個(gè)停止位l 硬件支持的奇偶校驗(yàn)操作l 過(guò)高數(shù)據(jù)率檢測(cè)l 幀錯(cuò)誤檢測(cè)l 噪聲濾波，包括錯(cuò)誤的起始位檢測(cè)，以及數(shù)字低通濾波器l 三個(gè)獨(dú)立的中斷：發(fā)送結(jié)束中斷，發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空中斷，以及接收結(jié)束中斷l(xiāng) 多處理器通訊模式l 倍速異步通訊模式本設(shè)計(jì)使用USART的異步多處理器通訊模式。對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)，CPU資源是十分寶貴的，特別是對(duì)于一些對(duì)處理速度有特殊要求的場(chǎng)合。 通信程序設(shè)計(jì) 電子負(fù)載使用串口與上位機(jī)通信，通過(guò)485總線與上位機(jī)連接?？偩€仲裁失敗時(shí)，主機(jī)將切換為從機(jī)，但總線上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。在第一次中斷發(fā)生之前用戶不能夠初始化數(shù)據(jù)寄存器。(4) I2C數(shù)據(jù)寄存器—TWDR在發(fā)送模式，TWDR包含了要發(fā)送的字節(jié)；在接收模式，TWDR包含了接收到的數(shù)據(jù)。 I2C操作狀態(tài)碼狀態(tài)碼（TWSR）預(yù)分頻位為“0”I2C總線和硬件狀態(tài)0x08啟動(dòng)信號(hào)已發(fā)送0x10重新啟動(dòng)信號(hào)已發(fā)生0x18寫從機(jī)地址信號(hào)已發(fā)送，收到從機(jī)應(yīng)答0x20寫從機(jī)地址信號(hào)已發(fā)送，沒(méi)有收到從機(jī)應(yīng)答0x28寫數(shù)據(jù)信號(hào)已發(fā)送，收到從機(jī)應(yīng)答0x30寫數(shù)據(jù)信號(hào)已發(fā)送，沒(méi)有收到從機(jī)應(yīng)答0x38寫從機(jī)地址或數(shù)據(jù)仲裁失敗 TWPS1:0用于控制比特率預(yù)分頻因子。檢測(cè)狀態(tài)位時(shí)應(yīng)屏蔽預(yù)分頻位為“0”。不同的狀態(tài)將對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)碼。(3) I2C狀態(tài)寄存器—TWSRTWSR寄存器反映I2C通信狀態(tài)及控制比特率預(yù)分頻因子。TWIE：使能I2C中斷。當(dāng)TWEN位被寫為“1”時(shí)，TWI引腳將 I/O 引腳切換到SCL與SDA引腳。TWEN：I2C使能。當(dāng)TWINT為低時(shí)寫數(shù)據(jù)寄存器TWDR將置位 TWWC。此時(shí)總線上不會(huì)有停止信號(hào)產(chǎn)生，但I(xiàn)2C返回一個(gè)定義好的未被尋址的從機(jī)模式且釋放SCL與SDA為高阻態(tài)。在主機(jī)模式下， 如果置位TWSTO，I2C接口將在總線上產(chǎn)生停止信號(hào)， 然后TWSTO自動(dòng)清零。發(fā)送START之后軟件必須清零TWSTA。若總線空閑，接口就在總線上產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) CPU 希望自己成為總線上的主機(jī)時(shí)需要置位TWSTA。置位后器件重新恢復(fù)地址識(shí)別。TWEA 標(biāo)志控制應(yīng)答脈沖的產(chǎn)生。因此，在清零TWINT 之前一定要首先完成對(duì)地址寄存器TWAR，狀態(tài)寄存器TWSR，以及數(shù)據(jù)寄存器 TWDR 的訪問(wèn)。執(zhí)行中斷時(shí)硬件不會(huì)自動(dòng)將其改寫為“0”。當(dāng)TWINT置位時(shí)， SCL 信號(hào)的低電平被延長(zhǎng)。當(dāng)I2C完成當(dāng)前工作，希望應(yīng)用程序介入時(shí)TWINT置位。這個(gè)寄存器還可以給出在 TWDR 無(wú)法訪問(wèn)期間，試圖將數(shù)據(jù)寫入到 TWDR 而引起的寫入沖突信息。(2) I2C控制寄存器—TWCRTWCR 用來(lái)控制 TWI 操作。 ……………………………（） 式（）中，TWPS為I2C狀態(tài)寄存器預(yù)分頻的數(shù)值，fosc為單片機(jī)所選擇的時(shí)鐘頻率。 比特率發(fā)生器是一個(gè)分頻器，在主機(jī)模式下產(chǎn)生 SCL 時(shí)鐘頻率。當(dāng)ATmega88作為主機(jī)時(shí)，比特率發(fā)生器控制時(shí)鐘信號(hào)SCL的周期，作為從機(jī)時(shí)比特率發(fā)生器不起作用；總線接口單元包括數(shù)據(jù)與地址移位寄存器TWDR，啟動(dòng)/停止信號(hào)控制器和總線仲裁判定硬件電路；地址匹配單元用于ATmega88作為從機(jī)時(shí)將檢測(cè)從總線上接收的地址是否與TWAR寄存器中的7為地址相匹配；控制單元監(jiān)聽(tīng)I(yíng)2C總線，并根據(jù)TWI寄存器TWCR的設(shè)置作出相應(yīng)的響應(yīng)。 ATmega88內(nèi)部集成I2C接口，與I2C相關(guān)的單片機(jī)引腳為SDA引腳（27引腳）和SCL引腳（28引腳）。例如，當(dāng)寫輸出寄存器0時(shí)，繼續(xù)寫入的下一個(gè)字節(jié)將會(huì)自動(dòng)寫入到輸出寄存器1中，反之亦然。 PCA9535中8個(gè)寄存器可以作為4組寄存器對(duì)進(jìn)行操作。：從設(shè)備地址固定地址位可編程地址位0100A2A1A0R/ PCA9535地址組成 ，固定地址位0100用于標(biāo)記PCA9535器件。 在I2C總線上最多可以連接8片PCA9535，通過(guò)配置為不同的地址區(qū)別它們。寄存器中某一位或某幾位寫1時(shí)，相應(yīng)端口上的某一位或幾位配置為輸入，反之為輸出。它們?yōu)橹蛔x寄存器，對(duì)它們寫入的數(shù)據(jù)是無(wú)效的；輸出寄存器0和1分別用于向端口0和端口1輸出數(shù)據(jù)。為讀寫這些寄存器，提供了8個(gè)指令字節(jié)，： PCA9535寄存器對(duì)應(yīng)的控制字節(jié)控制字節(jié)寄存器0輸入寄存器01輸入寄存器12輸出寄存器03輸出寄存器14極性反轉(zhuǎn)寄存器05極性反轉(zhuǎn)寄存器16配置寄存器07配置寄存器1 輸入寄存器0和1，分別反映端口0和端口1的電平。PCA9535使用I2C通信協(xié)議與單片機(jī)通信。使用該法需要對(duì)信號(hào)過(guò)采樣然后求取算術(shù)平均值。為濾除高頻雜波的干擾，除采用濾波器外，還可以采用軟件濾波技術(shù)。輸入電壓與ADC采樣電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系為96V對(duì)應(yīng)5V，呈線性變化。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)I2C總線后，在發(fā)送停止信號(hào)前，可以重新發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)用來(lái)初始化從機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)可以發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)I2C傳輸。 ： I2C操作時(shí)序圖 ，S為啟動(dòng)信號(hào)，SR為重新啟動(dòng)信號(hào)，P為停止信號(hào)。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，也可以由從機(jī)發(fā)到主機(jī)。被主機(jī)尋訪的設(shè)備稱為從機(jī)。 總線的運(yùn)行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機(jī)控制。在I2C總線上的數(shù)據(jù)傳送率可高達(dá)每秒十萬(wàn)位，高速方式時(shí)在每秒四十萬(wàn)位以上。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號(hào)線變低，也就是說(shuō)：各設(shè)備的SDA是“線與”關(guān)系，SCL也是“線與”關(guān)系。而串行時(shí)鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機(jī)，一方面要通過(guò)SCL輸出電路發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，另一方面還要檢測(cè)總線上的SCL電平，以決定什么時(shí)候發(fā)送下一個(gè)時(shí)鐘脈沖電平；作為接受主機(jī)命令的從機(jī)，要按總線上的SCL信號(hào)發(fā)出或接收SDA上的信號(hào)，也可以向SCL線發(fā)出低電平信號(hào)以延長(zhǎng)總線時(shí)鐘信號(hào)周期。為了避免總線信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時(shí)必須是漏極開(kāi)路（OD）輸出或集電極開(kāi)路（OC）輸出。I2C串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。PHILIPS公司早在十幾年前就推出了I2C串行總線，利用該總線可實(shí)現(xiàn)多主機(jī)系統(tǒng)所需的裁決和高低速設(shè)備同步等功能。由于串行總線的連線少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往不用專門的母板和插座而直接用導(dǎo)線連接各個(gè)設(shè)備。其中包括各種字長(zhǎng)的CPU，各種容量的ROM、RAM以及功能各異的I/O接口電路等等，但是，單片機(jī)的品種規(guī)格仍然有限，所以只能選用某種單片機(jī)來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，把CPU和一個(gè)單獨(dú)工作系統(tǒng)所必需的ROM、RAM、I/O端口、A/D、D/A等外圍電路集成在一個(gè)單片內(nèi)而制成的單片機(jī)或微控制器愈來(lái)愈方便。IIC是一種多向控制總線，也就是說(shuō)多個(gè)芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時(shí)每個(gè)芯片都可以作為實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃础?I2C程序設(shè)計(jì) I2C即IIC，是一種總線結(jié)構(gòu)。工作與相位修正模式時(shí)PWM頻率可由式（）獲得： …………………………………（） 式（）中，fPWM為PWM輸出的頻率，fosc為單片機(jī)所使用的時(shí)鐘頻率，N表示預(yù)分頻因子（6256或1024）。將COM0x1:0設(shè)置為2產(chǎn)生普通相位的PWM，設(shè)置COM0x1:0為3產(chǎn)生反向PWM信號(hào)。以說(shuō)明雙斜坡操作，TCNT0斜坡上的短橫線表示比較匹配發(fā)生。： 相位修正PWM模式模型圖相位修正PWM模式下，計(jì)數(shù)器不斷地累加直到TOP，然后開(kāi)始減計(jì)數(shù)，在一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘周期里TCNT0的值等于TOP。在一般的比較輸出模式下，當(dāng)計(jì)時(shí)器往TOP計(jì)數(shù)時(shí)若TCNT0與OCR0x匹配，OC0x引腳將清零為低電平；而在計(jì)時(shí)器往BOTTOM計(jì)數(shù)時(shí)若TCNT0與OCR0x匹配，OC0x引腳將置位為高電平。與相位和頻率修正模式類似，此模式基于雙斜坡操作。定時(shí)/計(jì)數(shù)器提供三種工作模式，分別為普通模式，CTC（比較匹配時(shí)定時(shí)器清0）模式和PWM模式，PWM模式又可以分為快速PWM模式和相位修正PWM模式。本設(shè)計(jì)需使用4路PWM信號(hào)，本文以定時(shí)/計(jì)數(shù)器0為例說(shuō)明其比較匹配功能。0x0000代表模擬地電平，0x3FF代表所選參考電壓的值減去1LSB。由這幾位來(lái)確定XTAL與ADC輸入時(shí)鐘之間的分頻因子。若ADIE及SREG的位I置位，ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷即被使能。這也適用于SBI及CBI指令。此外，還可以通過(guò)向此標(biāo)志位寫1來(lái)清ADIF。在ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束，并且數(shù)據(jù)寄存器被更新后，ADIF置位。觸發(fā)信號(hào)源通過(guò)ADCSRB寄存器的ADC觸發(fā)信號(hào)源選擇位ADTS設(shè)置。ADATE置位將啟動(dòng)ADC自動(dòng)觸發(fā)功能。ADSC清零不產(chǎn)生任何動(dòng)作。第一次轉(zhuǎn)換執(zhí)行ADC初始化的工作。在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，ADSC置位將啟動(dòng)首次轉(zhuǎn)換。ADSC:ADC開(kāi)始轉(zhuǎn)換位。ADEN置位即啟動(dòng)ADC，否則ADC功能關(guān)閉。否則必須先讀取ADCL在讀ADCH。讀取ADCL之后，ADC數(shù)據(jù)寄存器一直要等到ADCH也被讀出才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。 ADC輸入通道選擇MUX3～MUX0單端輸入MUX3～MUX0單端輸入0000 ADC00101 ADC50001ADC10110 ADC60010 ADC20111 ADC70011 ADC3……保留0100 ADC4……保留 根據(jù)電路原理圖，本設(shè)計(jì)ADC使用外部參考電壓，轉(zhuǎn)換結(jié)果右對(duì)齊，選擇通道7，因此應(yīng)將ADMUX復(fù)制為ADMUX=00000111B。：REFS1REFS0參考電壓選擇00選擇接在AREF引腳（20引腳）上的電壓為參考01參考電壓選擇AVCC，AREF引腳接濾波電容10保留11，AREF引腳接濾波電容 ADC參考電壓選擇 ADLAR位用于選擇轉(zhuǎn)換結(jié)果左對(duì)齊。(1) ADC多路復(fù)用選擇寄存器—ADMUXADMLJX寄存器用于參考電壓選擇、轉(zhuǎn)換結(jié)果對(duì)齊方式選擇和模擬輸入通道切換，： ADC多路復(fù)用選擇寄存器B7B6B5B4B3B2B1B0REFS1REFS0ADLAR—MUX3MUX2MUX1MUX0 B7和B6用于選擇參考電壓。 數(shù)據(jù)采集及計(jì)算電子負(fù)載系統(tǒng)中使用A/D采集負(fù)載的工作電流和電壓。因此，設(shè)計(jì)中編程語(yǔ)言選用C語(yǔ)言，使用的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為ICCAVR，它是使用ANSI標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)微控制器(MCU)程序的工具之一。 LC036R2內(nèi)部框圖第四章 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)C語(yǔ)言既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又可對(duì)硬件進(jìn)行操作，并可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。DE（3引腳）為高電平的時(shí)候使能發(fā)送器，RE（2引腳）為低電平的時(shí)候使能接收器。當(dāng)MAX485的A端(6引腳)大于B端(7引腳)200mV時(shí)表示高電平，A端小于B端200mV時(shí)表示低電平。 MAX485通信及隔離電路 ，RXD接ATmega88的RXD引腳（30引腳），TXD接ATmega88的TXD引腳（31引腳），EN_485為MAX485發(fā)送器和接收器控制端，控制MAX485的發(fā)送和接受，此引腳接ATmega88的PD2引腳（32引腳）。 在RS485通訊中，因傳輸距離長(zhǎng)，容易產(chǎn)生在傳輸線上產(chǎn)生各種各樣的干擾，如下雨打雷天氣容易在傳輸線上產(chǎn)生瞬間高壓。本設(shè)計(jì)中選用的收發(fā)芯片是Maxim公司的MAX485。 通信電路設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要與上位機(jī)進(jìn)行信息交換。在初始狀態(tài)下，電子負(fù)載的