基于ATmega162的智能仪器设计

基于ATmega162的智能仪器设计
ATmega 162是ATMEL公司推出的一款基于RISC的低功耗的8位。

ATmega 162通过在一个时钟周期内执行一条命令，可以达到临近1 ／MHz的性能，从而使得设汁人员可以在功耗和执行速度之间取得平衡。

AVR核将32个通用工作寄存器和丰盛的命令集衔接在一起。

全部的工作寄存器都与ALU算术规律单元挺直相连，允许在一个时钟周期内执行的单条命令，同时拜访两个自立的寄存器。

这种结构提高了代码效率，使AVR 得到了比一般CISC单片机高将近10倍的性能。

本文采纳ATmega 162开发了键盘一液晶、无位置两相直流无刷电机和异步串行通讯口实现数据的采集和发送3个系统。

试验证实，采纳ATmega 162开发的这些系统性能牢靠、成本较低、软件设计灵便、硬件接口功能丰盛，为今后系统升级制造了良好条件。

2 ATmega162的结构及特点
ATmega162具有35个可编程的I／O口线，有40脚PDIP，44脚TQFP 及44脚MLF等多种封装。

4个8位双向I／O口A，B，C，D，一个带
内部上拉的3位双向I／O口。

每个端口都有对应的3个I／O端口寄
存器，分离是数据寄存器PORTx、方向寄存器器DDRx和输入引脚寄存器PINx。

当DDxn写入0时，对应的Pxn配置为输入引脚，置PORTxn
为1时，配置该引脚的内部上拉电阻有效。

当DDxn为1时，对应的Pxn配置为输出引脚，PORTxn中的数据为外部引脚的输出电平，即为1，端口引脚被强制驱动为高，输出高电平(输出)；清零PORTxn，端
口引脚被强制拉低，输出低电平(吸入电流)。

在复位过程中，即使是
在系统时钟还未启振的状况下，端口为三态口。

还可以作为地址／数
据复用口，提供ATmega162的许多特别接口功能。

C口提供JTAG接口的功能。

在允许JTAG接口状态下，引脚PC7(TDD，PC5(TMS)和PC4(TCK)的内部上拉电阻总是处于有效方式(包括复位时)。

ATmega162具有以下特点：16 kB的同时具有读写能力的在线编程FLASH；512 B E2PROM；1 kB SRAM存储器；35个通用I／O口；1个外部存储
器接口；32个通用工作寄存器；1个具有边界扫描功能的JTAG接口；支持在线编译、编程以及调试；支持对FLASH，E2PROM、芯片熔丝位和保密锁定位的编程；4个具有比较模式的灵便的定时器／计数器，2个具有比较模式的带预分频器的8位定时器／计数器，2个带预分频器，具有比较和捕捉模式的16位定时器／计数器，具有自立的实时计数器；6个通道；内外中断源；上电复位和可编程的检测；内部可校准的RC 振荡器；2个可编程的UART接口；具有内部时钟的可编程的定时器；SPI串行接口；BOOT区具有自立的加密位，可通过片内的引导程序实现在系统编程，写操作时真正可读；全静态操作；片内带有执行时光为2个时钟周期的硬件乘法器；以及5种可通过软件挑选的节电模式。

ATmega 162采纳了ATMEL的高密度非易失性内存技术生产，片内FLASH 可以通过SPI接口+通编程器，或通过JTAG接口，或用法自引导BOOT 程序举行编程和自编程。

利用自引导BOOT程序，可以使芯片在工作过程中通过任一硬件串行通讯接口下载应用程序，并写入到FLASH的应用程序区中(IAP)。

在更新FLASH的应用程序区代码时，处在FLASH的BOOT区中的自引导程序将继续执行，实现了同时读写的功能。

因为将增加的RISC8位CPU与在系统编程和在应用编程的FLASH存储器集成在一个芯片内，ATmega 162成为功能强大的单片机，为多控制应用提供了灵便而低成本的解决计划。

2.1 ATmega162与其他同类器件的比较
在控制领域用法最平庸的CPU无非就3种：51系列、AVR系列、系列。

而ATMEL公司新推出的90系列单片机内含高速闪存FLASH，是基于增加精简命令RISC(Reduced Instruction Set CPU)结构的单片机，简称AVR单片机，该系列单片机在汲取PIC及80的优点的基础上，做出了重大的改进。

因为本设计中的主CPU需要对温度数据举行运算及转换，因此普通的51系列CPU是很难胜任的，而且在图形显示中加入了星星闪动的动画和LONG的读取数据的动画，所以更是要求主CPU有极快的运算速度和
程序的可复制性的优点。

故经过多种计划的比较后，最后打算选用AVR 系列中的ATmega162作为主CPU，同时ATmega162拥有2个串行通信口，彻低可以满足与计算机的通信。

2.2 温度检测器件的比较
做温度的检测可以有无数种办法，比较常用的就是用一个A／D转换器再接一个，而我们惯用的A／D传感器是0809(8路A／D转换器)，传感器就可以按照自己的实际状况来挑选了，普通挑选的原则是要满足测量温度的范围，精度和敏捷度。

就本设计来说，需要测量的温度范围是室温(0～100℃)，精度可以是1℃，敏捷度1 s左右就可以了。

所以并没选用0809来做，而是在市面上挑选了一个常用来做环境温度检测用的集成芯片——DS18B20，封装是TOP92的，用法单来传输数据。

从成本的角度来看18B20一片是15元左右，比AD0809的价格廉价近一半，而且还可以省去购买传感器的钱，固然是在可以满足测量要求的前提下。

3 ATmega162的设计应用按照设计任务要求，本设计用法AVR单片机中的ATmega162作为主控制CPU，用法89C2051作为辅助CPU来采集数字温度传感器DS18B20
传送出来的温度值，并通过8位端口的衔接，传送温度值给ATmega162，从而实现多路温度值的采集。

再通过ATmega162运算处理，实现多路温度的数字显示，同时还可以显示其相应的温度柱状图。

ATmega162可以在线仿真和在线固化，当需要在线仿真时应把仿真器的TCK，TDO，TMS，TDI脚分离上拉4.7 kΩ的电阻后和ATmega162对应的引脚衔接起来。

再把仿真器的NSRST与ATmega162的RST衔接，仿真器的VTRES和ATmega162的VCC衔接，并把仿真器和ATmega162共地。

当程序在线仿真时，其程序已经自动固化到CPU中了，这样就避开了像89C51那样浮现固化失败的问题。

3.1 ATmega162与键盘及液晶显示器的设计
本设计中ATmega162采纳的是3.686 4 MHz外接晶振。

复位方式选用的是上电复位，AVR有3种复位方式(上电复位、外部复位、看门狗复
位)，由于考虑到工作电压不稳定的因素，采纳上电复位其复位电路可以确保惟独当VCC达到一个平安电平常，器件才干开头工作。

键盘是各种CPU不行缺少的输入工具，通过他可以输入程序和数据，从而实现人机对话。

键盘的按键排成3×4的矩阵形式，I／O口线PC1～PC3为输入(设置为0)，作为键盘的列扫描线；PC4～PC7为输出(设置为1)，作为键盘的行扫描线，并上拉电阻。

当判别有键按下时，延时去除键的机械颤动，再次判别闭合键的位置，若的确有键按下，计算键值并返回。

ATmega162的PA口的8位和液晶屏的数据端相连，把ATmega162的DDRA 设置为0xFF，这样PA口只能为输出。

而PB口是对液晶屏的控制，其PB0与RS相连，PB1与RW相连，PB2与复位端RST相连，PB3与使能端E相连作使能控制，PB4，PB5分离与液晶屏幕的片选CSB，CSA相连。

PD口与89C2051的P1口相连，作为温度数据的输入口，其DDRD也为0x00，同时PD1和PD2作为串行通信口分离与MAX232的TIN1和TIN2相衔接。

PE0和PE1口作为控制温度传感器检测信号的输出，PE2作为温度检测完成信号的检测，因此DDRE为0x07。

本设计中ATmega 162的PA口作为数据端与液晶屏的DB0到DB7相连，PB0与RS相连作为写状态，PB1与RW相连控制读状态，PB2与RST相连作为液晶屏复位控制，PB3与E相连是用来控制液晶屏的使能端，当数据及命令都正确写入液晶屏，ATmega 162置PB3为高电平常液晶屏开头执行写入的程序并调用新写入的数据，PB4、PB5和PB6分离与液晶屏的CSA、CSB和CSC相连，他们分离作为中间、左边和右边显示屏的片选，都是低电平有效。

当需要在中间屏幕写，如显示数据时，ATmega 162先把PB4置为低电平，再置RS为高电平，接着是拉低RW 的电压，然后把数据放在PA口上好让液晶屏能接收到，最后打开使能端E，这样一次数据传输就完成了。

举行32次循环输入，就可以把一个16×16汉字输入到液晶屏里了。

值得注重的是，在用法仿真器时必需先把接AT-mega162的电路板加电
后才干给仿真器上电，然后才用法AVR Studio举行在线仿真，否则是无法正确衔接的。

在挑选系统时钟源时，要正确配置熔丝位，熔丝位打算着系统采纳时钟源的方式，不能通过一般的编程在运行时更改，在调试之前应按照所选时钟源形式和唤醒方式，在仿真系统中正确配置熔丝位，使时钟源与熔丝位匹配。

3.2 DS18B20温度传感器设计
DS18B20作温度检测时用法的是单总线方式来传送命令和数据，这就要求传送时要有肯定精确的频率，对于18B20来说命令的精确度要达到微秒级，而假如AT-mega 162用法来编写，程序是达不到这么精确的，因此本设计加入了89C2051，用法汇编语言来特地编写18B20的控制程序。

两个CPU的通信是挺直衔接的，由于AT-mega 162可以设置端口的工作方向(由DDR值打算)。

89C2051的P1口和ATmega162的PD口衔接，用作数据交换，89C2051的P3.0和P3.4与ATmega162的PE0和PE1分离相连作为ATmega162
对89C2051举行温度采集的控制。

89C2051的P3.7与ATmega162的PE2衔接作为89C2051对ATmega162发出读数据命令端。

在本设计中，可
以接多个温度传感器，现只衔接了两个，其数据端口分离衔接到
89C2051的P3.1和P3.5。

4 结语
本文通过基于ATmega162介绍了他的特点和在温度检测中的应用实例，ATmega162具有其他AVR系列大部分产品的功能，又具有独绝技术，
配置全、功能强、牢靠性高、速度高、抗干扰性好、低功耗、高性价比、硬件结构容易、软件设计灵便、适用面广、价格低廉等优点，具
有一定的有用价值，在实际开发中将会发挥越来越大的作用。