AVR电动机智能启动器项目设计方案.doc

AVR电动机智能启动器CH447L均需5V直流电源驱动，而继电器需12V直流电源驱动，故电源模块提供两路电源信号。 单片机系统电路模块包括AVR芯片与电源、外部晶振、下载接口ISP和仿真接口JTAG的连接；继电器驱动控制电路模块包括三个继电器动作的逻辑控制电路、信号放大驱动电路和抗干扰电路等；读写显示芯片（CH447L）控制电路模块包括LED显示、键盘以及CH447L芯片与各模块元件的连接。 3.2 芯片选型及相关介绍 本设计以单片机应用核心，通过单片机控制各种外围芯片及电路重点是单片机键盘显示应用。AVR 单片机是ATMEL公司推出的精简指令集单片机系列，它内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10倍的数据吞吐率。另外它的程序存储器是片内Flash，可以修改上千次，对新产品的开发以及升级都十分方便。我所选用的ATmega16是AVR众多子系列中的一种。 1. ATmega16的优点 相对于其他芯片，ATmega16中具有 16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力)，462字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 另外片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。 正是基于ATmega16以上众多优点我选择了该芯片，而且它价格合理，功能强大，极其符合我们设计中低档智能启动器的设计理念。 2.引脚的配置 图3-1.ATmega16的引脚 如图3-1所示，端口A（PA0-PA7）做为A/D转换器的模拟输入端，亦可作为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A也处于高阻状态。 端口B（PA0-PA7）、端口C（PA0-PA7）和端口D（PA0-PA7）与A口类似，不同之处在于它们的第二功能。 RESET——复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。 AVCC——端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。 XTAL1——反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2——反向振荡放大器的输出端。 AREF ——A/D的模拟基准输入引脚。 VCC ——数字电路的电源。 GND ——地。 3.ATmega16的内部资源 （1）AVR CPU 内核 AVR CPU 的主要任务是保证程序的正确执行，它能够访问存储器、执行运算、控制外设以及处理中断。它包含了ALU- 算术逻辑单元、状态寄存器、通用寄存器（X、Y、Z）、堆栈指针、指针执行时序、复位与中断处理等。 （2）AVR ATmega16的存储器 AVR有两个主要的存储器空间：数据存储器空间和程序存储器空间。此外，ATmega16 还有EEPROM存储器用来保存数据。这三个存储器空间都为线性的平面结构。另外16K字节的在线编程Flash，用于存放程序指令代码。 （3）系统时钟 AVR ATmega16 的系统时钟有CPU时钟、I/O时钟、异步定时器时钟和ADC时钟。时钟源分为两种：外部时钟和内部时钟。该课题所选择的是外部时钟（外部晶体振荡器）。XTAL1与XTAL2分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，如图3-2所示。熔丝位CKOPT用来选择放大器模式，当CKOPT被编程时振荡器在输出引脚产生满幅度的振荡。这种模式适合于噪声环境，而且这种模式的频率范围比较宽。当保持CKOPT为未编程状态时，振荡器的输出信号幅度比较小。大大降低了功耗，但是频率范围比较窄，不能驱动其他时钟缓冲器。 图3-2 晶体振荡器连接图 晶振参数的设定:在本设计中我选用了7.3728Hz的晶振,因为该频率不仅可以提供标准触发信号而且可以降低功耗节约单片机内部资源及产生标准串行波特率。 （4）