基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统-精品
基于Atmega128的电量检测及保护单元的设计
基于Atmega128的电量检测及保护单元的设计张志文;庞新洁【摘要】In the product test,it is necessary to detect in real time the power supply to ensure the tested products against damage if the power goes beyond the limit. In this paper,a detection and protection unit with the Atmega 128 MCU as the core is introduced. The built-in A/D converter in the Atmegal28 MCU performs real-time dynamic detecting for 4 power supplies every 5 ms. The result shows that products are protected safely by this method.%在产品测试中,为了对被测产品的供电进行实时监测以保护被测产品的安全,提出了以Atmega128单片机为核心的电量检测及保护单元,利用Atmega128单片机内部自带的A/D转换器同时对4路电量每5 ms进行一次实时动态的检测.检测与保护系统所需延时为72 ms,具有较好的实时性,能够更好的保护产品,满足对实时性的要求.【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2012(032)002【总页数】5页(P152-156)【关键词】实时性;电量检测;AVR单片机;数据采集;串行通信【作者】张志文;庞新洁【作者单位】西安工业大学电子信息工程学院,西安710032;西安工业大学电子信息工程学院,西安710032【正文语种】中文【中图分类】TN98在对惯导产品的性能标定的过程中，是由工控机作为测控计算机来对惯导产品的各种指标进行测试．工控机使用的是 Windows系统，而 Windows系统不是一个实时的操作系统，如果由工控机对产品性能测试的同时，还要对产品的供电进行监控，则由于实时性不能满足要求，从而起不到保护产品的作用．目前以C51为控制核心的测试设备，只能通过外扩A／D转换器对输入信号进行采集，采用普通的8位采样精度，不能满足对输入电量的高精度监测控制；而采样更高位数的采样精度其性价比高，电路结构复杂［1－3］．所以需要一个专用保护装置，对产品的供电进行实时监控．文中所研究的电量检测及保护单元，利用Atmega128内部自带的8通道10位精度的逐次逼近型A／D转换器每5ms对输入电量进行采集［4］，能够更好的对产品进行保护，可以对4路电量（包含4路电压和4路电流）输入通道进行实时监控和保护，具备实时性好、可靠性高、电路结构简单的优点．1 检测及保护单元工作原理检测与保护单元采用上下位机结合的设计方式，下位机由传感器、Atmega128单片机和电源转换等部分组成；上位机由测控计算机组成．此设计方式在保护被测产品的前提下，对被测产品的电量进行动态监控．检测及保护单元框图如图1所示．图1 检测及保护单元框图Fig．1 Block diagram of detection and protection unit由图1可知，要检测的8路输入电量信号是流经产品的4路供电电压和4路工作电流，电量传感器包含4路电压传感器和4路电流传感器，每个电压传感器和电流传感器组合，实现对某一产品的电压电流实时监控，以保护产品不会因电量超限而损坏；继电器组能对产品供电电源通断实时控制；指示灯用于电量超限指示；Atmega128单片机是整个保护单元的核心，它通过422总线与测控计算机进行通信，接收测控计算机的控制信号，采集输入电量，判断电量是否超限及控制产品电源通断；测控计算机在对产品测试的同时，还用于给单片机发送门限及控制命令、实时显示当前电量值．2 电量检测及保护单元电路设计2．1 传感器电路的设计本单元为了扩大对4路输入产品的电量范围实时监控，必需把输入产品的电量转换成单片机能检测的电量，所以要用电量传感器把电压电流转换到单片机A／D采集器能处理的范围内．当输入产品电量超限时，迅速切断电源以保护被测产品不会被损坏．文中采用 ATMEL公司的 AVR Atmega128单片机为主控制器［5］，其内部集成10位的逐次逼近型ADC，具有易于控制、编程和维护的优点，能更好的适用需求的变化，使硬件电路简化及降低成本［6］．Atmega128单片机在连续不间断对来自端口A的8路单端输入电量进行采集，同时把采集的电量值不断的与预设的门限值进行比较，实时动态的检测输入电量以保护被测产品．对一路电量检测及保护的传感器电路如图2所示．图2 检测及保护单元的传感器电路Fig．2 Sensor circuit of detection and protection unitAtmega128单片机是整个检测及保护单元的核心部分，用来检测产品的4路供电电压和4路工作电流．每一路供电电量通过一个电压传感器和一个电流传感器进行检测，电流传感器串联在供电通道上，对被测产品的工作电流进行检测；电压传感器并联在供电通道上，对被测产品的供电电压进行检测．其中电压传感器采用WBV342E01型号的直流电压传感器，它可以把输入的0～30V电压转换成0～5V电压．电流传感器采用 WBI342E01型号的直流电流传感器，能把输入的0～2A电流转换成0～5V的电压．单片机有8个A／D输入端，电压电流传感器把每路转换后的电流和电压分别输入到单片机的两个A／D采样端，实现对一路供电电量监控；继电器用来对输入到被测产品的电量进行控制，文中选用SSR－14FD2205A型号的直流固态继电器；ULN2803驱动芯片为4路继电器提供驱动，从而保证继电器稳定工作；指示灯有4个，分别对应于4路输入电源．根据实时性要求，对输入的电量每5ms采集一次，每50ms进行一次判断，如果输入产品电量超出门限值时，单片机首先控制继电器切断被测产品供电电源，以保护被测产品不被损坏，然后发送出错报警信息．否则，单片机每秒钟把20个50ms采集的数据算术平均后通过422接口发送给测控计算机，完成本次的数据采集，从而保证了检测及保护单元的实时性和数据采集的可靠性．上电工作后，从测控计算机给单片机发送门限值，单片机接收到门限值后，对需要进行电量采集的通道进行通道选择，单片机启动内部的A／D转换器开始对输入的电量采集→处理数据→判断是否超限→超限时，切断供电电源、发送10帧超限报告和一帧电量数据；正常情况下，将每秒钟采集上来的电量值通过422接口发送给测控计算机，在测控计算机中把发送来的电量数据实时显示．2．2 单片机接口电路设计为了实现信号的高速传输，同时也能满足对设备进行远距离监控，文中选用422总线与测控计算机相连．RS－422A输出驱动器为双端平衡驱动器，如果其中一条线为逻辑“1”状态，另一条线就为逻辑“0”，比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍．其内部的差分放大电路能从地线干扰中拾取有效信号，可使传输过程中混入的干扰和噪声相互抵消，因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响．Atmega128单片机接口电路如图3所示．Atmega128单片机通过串口0的发送数据线TXD0和串行接收数据线RXD0与MAX3488芯片相连接，TX＋发送正信号、TX－发送负信号、RX＋接收正信号、RX－接收负信号．MAX3488芯片是以差动方式发送和接收数据，不需要数字地线．采用RS－422A协议的 MAX3488芯片可以很好的解决传输数据速率高和远距离传输的矛盾．为了实现单片机与测控计算机的通信，双方需要事先约定好通信速率即数据传输速率要与接收速率要相同．图3 Atmega128单片机接口电路Fig．3 Interface circuit of Atmega128MCU 2．3 供电电路设计监控保护系统是12V供电，为电压电流传感器、继电器及ULN2803提供工作电源．由于Atmega128单片机及外围电路采用5V供电，而MAX3488是3．3V 供电，所以要进行12V到5 V、5V到3．3V的电源转换，以保证本单元各个模块正常工作．电源转换电路如图4所示．图4 电源转换电路Fig．4 Power converter circuit文中使用LM2576芯片把12V转换成5V；ASM1117芯片来实现把5V电压转换为3．3V．L1为整个电路的电源指示灯；C1、C2、C3、C4、C5 为滤波电容；D9稳压作用．3 系统软件设计测控系统的软件主要由AVR单片机程序设计和WindowsXP环境下的应用程序设计等两个部分组成．AVR单片机程序的主要作用是对输入到被测产品上的电量进行实时动态监控，保护产品不被损坏．应用程序的设计是利用VC＋＋6．0提供的控件 MSComm，在 Winsows环境下利用MFC来设计程序界面，给单片机发送开始、停止、门限设定及通道选择，以实现测控计算机与单片机的通信．3．1 Atmega128单片机程序设计设计中Atmega128单片机程序的编写环境为ICC AVR 7．13集成开发环境，使用 C 语言编写［7］，使程序移植和调用方便、灵活，能最大程度的提高系统程序的可靠性和稳定性．首先单片机接收到测控计算机发送的门限后开始整理；然后进行通道选择，做好对输入产品电量检测的准备；最后单片机在接收到测控计算机发送来的开始命令后，开始进行电量检测以实时保护被测产品．当采集的电量值过限后，单片机迅速切断相应通道以保护产品不会由于电量超限而损坏，同时向测控计算机发送出错报警命令和当前电量值．否则，单片机每秒发送一次电量值，实现对输入产品电量的实时监控．3．2 应用程序设计测控计算机界面采用Microsoft公司的VC＋＋6．0提供的 MSComm 控件来编写［8］．本系统需要在应用程序界面上对单片机每秒钟发送的电量值显示．惯导产品电压为27V时，测试的软件界面如图5所示．测控计算机流程图如图6所示．图5 测控计算机界面Fig．5 Control computer interfaceV1、V2、V3、V4 是采集上来的4路电压值，I1、I2、I3、I4是采集上来的4路电流值．在设定完成门限后，进入产品的通道选择，然后点击开始按钮，测控计算机开始接收每秒传输来的数据，并实时处理显示采集上来的电量值．点击停止结束数据采集，如需进行下一次测试，重新进行门限设定．图6 测控计算机流程图Fig．6 Flow chart of control computer4 测试结果分析检测与保护单元对实时性要求十分严格，否则很可能由于响应不及时而损坏被测产品．整个检测及保护单元的耗时主要由电量传感器响应时间、单片机的A／D转换模块的启动时间、单片机对采集电量的判断及控制继电器的通断时间等所决定．WBV342E01型号的直流电压传感器响应时间为20ms；WBI342E01型号的直流电流传感器响应时间为20ms；SSR－14FD2205A型号的直流固态继电器的通断时间为960us；单片机的晶振频率为16MHz，性能高达16MIPS，对输入的4路电压和4路电流每5ms进行一次采集，每50ms进行判断．单片机的A／D采集模块启动一次转换需要25个ADC时钟周期，文中ADC采集模块的时钟频率为晶振频率的2分频即8MHz，所以25个ADC时钟周期为3．1us；对数据进行处理的时间为1．4528ms；当Atmega128单片机检测到采集的被测产品输入电量值超限到控制其I／O口断开继电器所需要的时间为18us．在不考虑线路延时的情况下，检测与保护系统所需要的延时为电压或电流传感器转换所需的时间加上单片机ADC采样模块启动时间加上每50 ms进行判断的时间加上单片机内部数据处理的时间加上固体继电器通断时间的总和即：20＋0．0031＋50＋1．4528＋0．018＋0．96＝72．4339ms．具有良好的实时监控性能．5 结论检测与保护单元利用Atmega128单片机实现了对惯导产品电量的实时监控及保护，可以同时对4路输入电量信号进行检测，解决了对输入电量的实时动态测控．测控计算机应用程序界面具有门限设置、通道选择、显示、出错报警等功能，满足了对输入产品电量检测的高实时性的要求，该系统具有操作方便、易于控制、运行稳定且实时性好等特点．能更好的为实时动态的监控、管理及过程控制提供服务．【相关文献】［1］尧鹏，谢志江，余中云．一种高精度数据采集无限传输系统硬件设计［J］．重庆大学学报：自然科学版，2006，29（4）：9．YAO Peng，XIE Zhi－jiang，YU Zhong－yun．Electrocircuit Design About the Data Acquisition and Wireless Transmission System Base on High－speed MCU［J］．Journal of Chongqing University：Natural Science Edition，2006，29（4）：9．（in Chinese）［2］戴仙金．51单片机及其C语言程序开发实例［M］．北京：清华大学出版社．2008．DAI Xian－jin．51MCU and C Language Program Exploited Examples［M］．Beijing：Tsinghua University Press，2008．（in Chinese）［3］杨博，李宛洲．基于单片机的新型多路数据采集系统［J］．仪表技术与传感器，2006，11（11）：45．YANG Bo，LI Wan－zhou．New Data Sampling System of Multichannel Based on Single Chip Microcomputer［J］．Instrument Technique and Sensor，2006，11（11）：45．（in Chinese）［4］陈宇珂，张延武，卢育华，等．一种基于单片机的数据采集及控制系统的设计［J］．医疗设备信息，2005，20（3）：10．CHEN Yu－ke，ZHANG Yan－wu，LU Yu－hua，et al．Based on MCU Data Acquisition and Control System Design［J］．Instrument Technique and Sensor，2005，20（3）：10．（in Chinese）［5］ Atmel Corporation．ATmega128（L）Datasheet［S／OL］．［2010－11－10］．http：／／www．atmel．com／dyn／resources／prod＿documents／doc2467．pdf ［6］耿德根，宋建国，马潮，等．AVR高速嵌入式单片机原理与应用［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2002．GENG De－gen，SONG Jian－guo，MA Chao，et al．AVR High Speed Embedded MCU Principle and Application［M］．Beijing：Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2002．（in Chinese）［7］金钟夫．AVR Atmega128单片机C语言程序设计与实践［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2007．JIN Zhong－fu．C Program Design and Practice of AVR Atmega128Single Chip Processor［M］．Beijing：Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2007．（in Chinese）［8］龚建伟，熊光明．Visual C＋＋＿Turbo C串口通信编程实践［M］．北京：电子工业出版社，2004．GONG Jian－wei，XIONG Guang－ming．Visual C＋＋＿Turbo C Serial Communication Programming Practices［M］．Beijing：Publishing House Of Electronics Industry，2004．（in Chinese）。
基于Atmega128电动工具锂电池监控系统的设计
卜． －． ｝ Ｉ Ａｓ￣ ＿ － Ｉｅａ ＿ ｌ ２ ８
— －
电
温度检 测
统， 对电池组提供充／ 放电保护功能， 并可实现不同节 数 的锂 电池 组充 电控制 ， 显示 电池组 电量的状态 。 并
・ 均衡控制电路 ｝－ ．一 １
图 １ 系 统结 构框 图
２ 监控 系统设计方案
趋 测 与控 制
・
机械 研 究 与 应 用 ・
基 于 Ａｔ ｇ １８电动工 具锂 电池 监控 系统 的设 计 ｍｅａ２
陈 伎
（ 苏 苏美达 五 金 工 具有 限 公 司， 苏 南京 江 江 ２ ０６ ） １０ １
摘
要： 以电动工具的锂 电池组为研究对象 ， Ａ ｍ ｇ １８单片机为核 心控 制 器， 计一个智 能监 控 系统 ， 以 Ｔ ｅａ２ 设 对锂 电池 组 电压、 电流 、 温度等参数进行 实时动 态监测 ， 同时根据监测的 电压、 电流参数， 采用合理 的算法对 电池组剩余
Ｉ Ｒ （ 一 ） ／ ｅ— ） ：［ ， 。 ］ （Ｌ Ｒ。
（） ５
由结 果可知 ， 尺， 尺 当 尺 ， 的 阻值 确 定 后 ， 电流 值与单 体 电池 电压 成正 比 ， 与负载 电阻无关 。 只要 将 负载 电 阻值改 变 就可 以得 到 ， 同级别 的 电压 信 号 。 不 由于单 片 机 Ａ Ｄ转换 输 入 范 围为 ０—５ Ｒ和 Ｒ． ／ Ｖ， ． 分 别采 用 Ｉ Ｋ和 ３０）的精 密 电阻 ， Ｒ 分 别采 用 １ Ｋ ３１ Ｒ ，， ０
制器根 据 电池 组 的性 能来 实 时控 制 电池 组 的工 作 状 态， 以保 证 电池 组处 于安全 状态 。当 电池 电压 、 放 充／ 电电流 、 电池温 度 和剩余 容 量 过低 或 过 高时 ， 时发 及
基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计
万方数据
第８期
张梓香．等：基于ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机的智能供电测控系统设计
由于互感器变比为１．所以输出电流也是５．５ ｍＡ。由 此可知输出电压为１．１ Ｖ．则电压互感器一次侧电压 计算公式为
ｕ（ｔ）＝Ｋｘｕｏ。．，（￡）＝（２２０／１．１）×／／，ｏｕｔ．，（ｆ）
２系统硬件设计
２．１一次侧电压、电流的测量 电压、电流的测量选用ＴＶＡｌ４２１型立式穿芯小 型精密交流电压、电流通用互感器．这种通用型互 感器是由２个相同副线圈构成的电流互感器．测量 精度高，采样范围宽．应用也较灵活ｃ６１。但１、，Ａ１４２１ 电压互感器实质上是在～次侧接了限流电阻的电流 互感器．所以．它和电流互感器一样要求二次侧不能 开路［７Ｊ。其输出信号为电流，首先应经过，／Ｕ变换。 将电流信号转换为电压信号。最简单的Ｉ／Ｕ变换器 是一个精密电阻。但测量精度不高。如图２所示，可 在电压互感器二次侧接一个运算放大器．其测量相 移不大于５’．这样既能减小测量的相移，又能提高测 量的线性度。电压互感器一次侧接工频２２０ Ｖ额定 电压，两侧的额定电流，，＝厶＝６ｍＡ。月，起限流作用， 根据限流要求，尺，≥２２０／６—３７（ｋｆｌ），Ｒｌ取４０ ｋ１）， 尺ｆ取２００Ｑ，当输入电压２２０Ｖ时，输入电流为５．５ｍＡ，
Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＣＴ
２．２开关量的输入、输出回路设计 在供电测控系统中．开关量的输入是通过读外 部设备触点的通断状态实现的．根据控制功能要求 将逻辑运算结果通过开关量输出回路输出相应的控 制信号．以实现外部设备合闸或跳闸控制。为了防止 外部设备高电压损坏单片机系统．使用光电隔离器 件将单片机的输入、输出隔离开，一方面使干扰信 号不得进入单片机系统．另一方面单片机系统本身 的噪声也不会以传导的方式传播出去．从而有效地 抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰．使传输通道的信噪 比大幅提高［９１。 ２．２．１开关量输入回路 如图４所示，开关信号Ｓ；由按钮、继电器、接触 器（如图中Ｓ。）等电器的触点通断所产生，光耦输出 端的集电极Ａ点电平与开关Ｓ。逻辑关系相反，适当 选择Ｒ，的阻值，使Ａ点电平符合ｒＩＴＩ’Ｌ电平要求，将 Ａ点信号接到单片机ＰＢ口构成开关信号输入电路。 ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机的中断源比较多．仅外部中 断源就有３５个。对于某些需立即得到处理的外部触 点的动作情况．可将Ａ点信号连接到单片机的外部 中断请求端．而对于模拟量超限等紧急处理信号。可
基于ATMEGA128单片机压力的测量--proteus仿真
基于ATMEGA128单片机压力的测量--proteus仿真摘要：本文以mpx4250做为压力传感器摘要：摘要：本文以mpx4250做为压力传感器，通过测量输出端电压来计算实际的压力，使用atmega128单片机作为系统的cpu，来读取电压，并进行转换。
由于做实物不仅要耗费金钱，还要耗费大量的时间用来做板子，焊接元器件。
摘要：本文以MPX4250做为压力传感器，通过测量输出端电压来计算实际的压力，使用ATMEGA128单片机作为系统的CPU，来读取电压，并进行转换。
由于做实物不仅要耗费金钱，还要耗费大量的时间用来做板子，焊接元器件。
本系统采用了Proteus仿真，只需要画画电路图就可以做出类似实物的效果。
通过测试，只要选取合适的参数，基本上能正确的读出压力值，至于参数选取不合适，误差不会太大，对于广大初学单片机，或是对压力传感器比较模糊的初学者来说具有很大的学习价值。
仿真图：程序源代码：#include#include#define F_CUP 7372800UL#define uchar unsigned char#define uint unsigned intconstuintsegcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x00};uint dis_seg[]={0xF3,0,0,0};//数码管显示函数void display(void){uint i=0;for(i=0;i {PORTE=~_BV(i);PORTB=dis_seg[i];_delay_us(50);}}int main(void){int AD_Result,Pressure_Value;DDRB=0xff;PORTB=0xff;DDRE=0xff;PORTE=0xff;DDRF=0x00;PORTF=0xff;//AD相关设置ADCSRA=0xE6;_delay_ms(2);ADMUX=0x07;//通道选择while(1){AD_Result=ADCL+(ADCHPressure_Value=((AD_Result*5.0/1023.0-0.11)/5.0+0.04)/0.004;dis_seg[1]=segcode[Pressure_Value/100];dis_seg[2]=segcode[Pressure_Value0/10];dis_seg[3]=segcode[Pressure_Value];if(dis_seg[1]==0x3F){dis_seg[1]=0x00;if(dis_seg[2]==0x3F)dis_seg[2]=0x00;}display;}return 0; }说明：软件用的是GCC，压力芯片资料可以在网上找到。
基于ATmega128单片机的数字频率计的设计
湖北民族学院信息工程学院课程设计报告书题目: 基于ATmega128单片机的数字频率计的设计课程：单片机课程设计专业：电子信息科学与技术班级：学号：学生姓名：指导教师：2012年4月21日信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）设计题目基于ATmega128单片机的数字频率计的设计设计技术参数从单片机的PE6口输入待测信号，在数码管上就可以显示其频率，调节信号的频率时，数码管上的显示数字也随着变化，显示的是当前待测信号的频率设计要求输入任何信号，调节频率，数码管上可以显示信号当前的频率参考资料[1]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计（第二版）［M].北京：高等教育出版社[2]严雨，廉洁.AVR单片机C语言应用100例［M]（第一版）.北京：电子工业出版社[3]朱飞，杨平.AVR单片机C语言开发入门与典型实例［M]（第三版）.北京：人民邮电出版社[4]周兴华.手把手教你学AVR单片机C程序设计（第二版）［M].北京：北京航空航天大学出版社[5]吴健.AVR单片机实用C语言程序设计与典型实例（第四版）［M].北京：中国电力出版社信息工程系课程设计成绩评定表学生姓名：学号：专业（班级）：课程设计题目：基于ATmega128单片机的数字频率计的设计成绩：指导教师：2012年 4 月21 日摘要摘要：数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号的频率的一种测量装置，在科技演技和实际应用中应用广泛，它不仅可以测量正弦波、三角波、方波等有规律的信号的频率而且还可以测量其他具有频率信号的频率。
本设计采用ATmega128作为系统的主控制器，外加8位8段数码管显示电路和部分转换电路，构成了一个简单的数字式频率计，它的测量范围为1Hz-10MHz。
足以满足一般性的频率测量要求，数码管上显示当前被测信号的频率，当频率改变时，数码管上的显示也会随之改变。
关键字：频率测量控制显示目录1 任务提出与方案论证 (6)1.1任务的提出 (6)1.2方案论证 (6)1.3系统结构框图 (6)2 总体设计 (7)2.1 总体电路图 (7)2.2 系统工作原理介绍 (7)2.2.1测频原理 (7)2.3 ATmega128单片机介绍 (8)3 详细设计及仿真 (9)3.1信号源电路 (10)3.2译码电路 (10)3.3 锁存电路 (11)3.4 显示电路 (11)3.5 电源电路 (12)3-6 程序流程图 (13)3.7 仿真结果 (13)4 总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)1 任务提出与方案论证1.1任务的提出随着电子信息产业的发展，频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计
基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计张桂香;姚存治【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2009(029)008【摘要】为监视供电系统一次设备的运行状态和计量一次设备的电气参数,设计了智能供电测控系统.系统采用AVR单片机ATmega128为主控制器,通过其内置A/D转换器进行模数转换及数据处理,选用TVA1421立式穿芯小型精密电压、电流通用互感器,实现供电系统一次侧电压、电流的测量,采用相应的算法编程运算得到一次系统的电压、电流、功率等参数.在开关量输入、输出电路中使用了光电隔离器件将单片机和外部设备隔离开.利用ATmega128单片机的强大的中断功能实现测控系统对某些紧急情况的实时处理.单片机串行口通过RS-422转换器连接RS-422网络,实现与上位机的通信.系统软件采用C语言编程,对实时性要求较高的部分采用汇编语言.以提高运行速度.实验证明:该系统采集速率高.抗干扰能力强.数据传输快速可靠.简单易操作.【总页数】4页(P136-139)【作者】张桂香;姚存治【作者单位】郑州铁路职业技术学院,电气工程系,河南,郑州,450052;郑州铁路职业技术学院,电气工程系,河南,郑州,450052【正文语种】中文【中图分类】TM744【相关文献】1.基于Atmega128单片机的智能照明系统设计 [J], 张仁朝;谢谨2.基于AVR单片机的后缘小翼型智能旋翼测控系统设计 [J], 朱建华;杨大林;汪亚敏;杨卫东3.基于ATmega128单片机的智能蒸柜控制系统设计 [J], 赵敏华;胡娟平;李金4.基于AVR单片机的智能家庭测控报警系统设计 [J], 王程研5.基于单片机的智能温度检测控制系统设计 [J], 徐兰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ATmega128单片机的多功能数据采集系统
种 基 于 ＣＡＮ 的 开 放 的 现 场 总 线 标 准 。
Ｄ ｖｃＮ ｔ 一 个 开 放 性 的 协 议 ，Ｄ ｖｃＮ ｔ ｅｉ ｅ是 ｅ ｅ ｉ ｅ 协 ｅ
Ａ ｍｅ ａ ２ Ｌ为基 于 Ａ ＩＣ结 构 的 ８ ｔ ｇ １８ ＶＲ Ｒ Ｓ 位 议 设 计 简 单 ，实现 成本 较 为 低 廉 ，但 对 于 采 用
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Ｉ 汝 ｌ 编 ｆ 目辑 栏水 韩
设计思路
画霉蝇圃皤嘲
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基于Ａ ｍ ｇ １８ Ｔ ｅ ａ 单片机的多功能数据采集系统 ２
Ｍｕｔ ｕ ｃ ｉｎ ｌ ａ ａ Ａｃ ｕｓｔｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ＡＴ ｇ ２ ｌｆ ｎ ｔｏ ａ ｔ ｑ ｉｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｍｅ ａ ＭＣＵ ｉ Ｄ ｉ ｌ８
Ｓ Ａ 、 ５ 个 通 用 Ｉ 口线 、３ 个 通 用 工 作 寄 Ｒ Ｍ ３ ／ Ｏ ２
为此 ，笔 者 以 Ａｔ ｇ １８ 片 机为 开发 工 ｍｅａ ２ 单
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ATmega128 ATmega128L 介绍
ＡＴｍｅｇａ１２８ ＡＴｍｅｇａ１２８Ｌ 介绍
ＡＴｍｅｇａ１２８／１２８Ｌ 带 １２８Ｋ 字节 ＦＬＡＳＨ 的在线可编程 ８ 位微控制 器 是 ＡＶＲ 系列中功能最强的单片机，掌握了 ＡＴｍｅｇａ１２８ 的开发应用， 对其它 ＡＶＲ 单片机的开发应用等于杀鸡用牛刀，快极了 １ 特 点
ATmega128 具有一整套的编程和系统开发工具 C编译器 宏汇编器 调试／模拟器 ＪＴＡＧ ＩＣＥ 在线仿真器和ＳＬ－ＭＥＧＡ１２８评估板 二 ATmega103 和 ATmega128 的兼容性
ATmega128 是一种很复杂的微控制器 它的 I/O 地址取代了保留在AVR指令集中的 64 个 I/O地 址 为确保向后兼容 ATmega103 ATmega103上所有I/O的位置与ATmega128上的相同 很多附加的 I/O 地址被加到一个从$60到$FF的扩展外部I/O空间中(例如 在ATmega103 的内部 RAM 空间中) 这些地址只能用 LD/LDS/LDD 和 ST/STS/STD 指令访问 而不能用 IN 和 OUT 指令 内部 RAM 空 间的重定位对于ATmega103用户来说可能仍是一个问题 同样 如果代码使用绝对地址那么增加的中 断向量也是一个问题 要解决这些问题 可以通过编程一个熔丝M103C来选择 ATmega103 兼容模式 在这一模式下 不能使用扩展I/O空间中的程序 所以内部 RAM象ATmega103一样定位 同时 扩展 中断向量被去除 ATmega128 百分之百与 ATmega103引脚兼容 在PCB上可以替代ATmega103 应用笔记 “用ATmega128 替换 ATmega103” 中说明了用户在用ATmega128 替换 ATmega103时应 注意的事项 三 ATmega103 兼容模式
基于atmega128的光栅尺测量系统
ｖ ｉ ｉ ｒ ｏ ｄｔｍｅ ３
一
ｉｉｖ ｉ ＃ Ｅ ｎｔ ｏｄ （ ） Ｒ Ｖ脉 冲 初 始 化
｛
Ｔ Ｔ ＝ ｘ０ ＣＮ ３ ０ ０ ； ／寄存器清零 ／ Ｔ Ｃ ３ ＝ ｘ ７ ／时 钟 源 为外 部 引脚 ， 升 沿驱 动 Ｃ Ｒ Ｂ Ｏ０ ： ／ 上
）
在 用 到 位 移 的地 方 ， 要 进 行 相减 处 理 ， 获 得 实 际 的 光 栅 需 以
表 １
Ａ３ ２ １ＡＯ －．． Ｙ Ｆ Ｄ Ｗ
１ ＡＯ ０ ： Ｂ ２Ａ１ Ｏ ： Ｂ
３ ： Ｂ１ Ａ１
０Ｏ００ ０ ０ １０ １０ １ ０
１０ １ １ １１１ １
０ ２ １ Ｏ
１ １ １ ５
数。 图 １系统 结构 图
图 ２脉 冲 处理 原 理 图
电子 世 界—・０ ． ２１ ０ ０７１ — ８
・
工 程 师笔 记 ・
图 ３脉 冲 处理 逻 辑 图
单 片机 可 以通 过 Ｕ Ｂ总 线 Ｈ Ｔ Ｓ ＯＳ ＆ＤＥ Ｃ 接 口 芯 片 （ Ｄ Ｂ ｔＬ ｃ ｔ ） ＶＩＥ ＣＭ ｙｅ ｏ ａｅ４： ／以 字 节 为 单 位移 动 文件 指 针 ／ Ｃ ３ ５读 写 Ｕ 盘 中 的 数据 ， Ｈ７ Ｕ盘 文 件 读 写模 块 用 于 向 嵌 入 式 系 ｍ Ｓ ｏ Ｉ ｒ 《： ｔ Ｄｆ ｏｒ） Ｅｒ ｉ 统／ 单片机系统提供读 写 Ｕ盘 中文件 数据 的接 口， 基本 不需要 占 ） 用 单 片 机 系统 的存 储 空 间 ， 少 只 需 要 几 个 字 节 的 Ｒ 最 ＡＭ 和 几 百 ｓｒｐ （ ｍｄ ａａ Ｂ ｔＷ ｒｅｍ Ｂ ｔ Ｂ ｆ ｒ“ 据 到 此 结 ｔ ｙｍＣ Ｐ ｒｍ．ｙｅ ｉ ｙｅ ｕｆ 数 ｃ ｔ ｅ 字 节 的 代 码 。 模 块 基 于 ＣＨ ７ 该 ３ ５的优 盘 文件 级 子程 序 库 设 计 ， 外 束 ｂｄｘ ”： ＜￣ａ ） ｌ ＝ ｔｌｎｍ ＣｍｄＰ ｒ ｍ ． ｔ Ｗ ｒ ｅｍ ＢｙｅＢ ｆｅ ） ｅｎ ｓ ｒ （ ｅ ａａ Ｂｙｅ ｉ ． ｔ ｔ ｕ ｒ ； ／ ／ 围 电路精 简 ， 能 价 格 比很 高 。 性 计 算 字 符 串 长 度 优盘存 储 ｍ ＣｍｄＰ ｒ ｍ ． ｔ Ｗ ｒ ｅ ｍ Ｂ ｔ ＣＯ ｎ ＝Ｉ ｎ ａ ａ Ｂｙ ｅ ｉ ． Ｖｅ ｕ ｔ ｅ ： ｔ 对 于优 盘 的读 写 ， 果 直 接 采 用 Ｕ Ｂ驱 动 芯 片 ， 如 Ｓ 虽然 直 接调 ＝Ｅ ｅ Ｃｏ ｎ（ —Ｂ ｔＷ ｉ ， ＋１： ｔ ｅ ／ ／ 用 文 件 级 子 程 序 库 读 写 优 盘 文 件 的 效 率 更 高 ， 本 更 低 ， 是 该 ｉ ｘ ｃ ｍ ｍａ ｄＣＭ Ｄ ｙ ｅ ｒｅ ｌｎ ） 成 但 子 程 序 库 需 要 占用 单 片 机 系 统 的 资 源 ， 大 约 ５ Ｂ 程 序 空 间 和 以字 节 为 单 位 向 文 件 写 入 Ｋ ｍ Ｓ ｏ ｌＥ ｒ ｔ ｐｆ ｒ ｏ ６ ０字 节 Ｒ Ｍ 数 据 存 储 器 ， 法 应 用 于 某 些 资 源 有 限 的单 片 机 ０ Ａ 无 ｍＣ Ｐ ｒｍ．ｌｓ ｐ ａｅ ｅ ＝ ： ｍｄ ａａ Ｃｏ ｅｍＵ ｄ ｔＬ ｎ １ ／计 算文件长度 ／ 系统 ，这里介绍一种 新颖 的实现方法 ，就是基于芯片 ＣＨ ７ ３ ５的 Ｕ Ｂ Ｕ ＡＲ Ｓ — Ｓ Ｔ模 块 。 通 过 Ｍ Ｃ 的 Ｕ Ａ Ｔ 口与 ＣＨ ７ Ｕ Ｓ Ｒ ３ ５进 行 通 Ｅ ｅ Ｃ ｍｍａ ｄＣ ｘｃｏ ｎ （ ＭＤ ＦｌＣｏ ｅ１： — ｉ Ｉ ，） ｅ ｓ ／关闭文件 ， 以 ／ 当 讯 ， 而 达 到 读 写 优 盘 的 目的 。 基 本 不 需 要 占用 单 片机 系统 的 存 从 字 节 为 单 位 向文 件 储空间 ， 少只需要几个字节的 Ｒ Ｍ 和几百字节的代码。 最 Ａ ｍ Ｓ ｏ ｆ ｒ０ ｔ ｐｌ ｒ Ｅ ／写 入 （ 加 ） ／ 追 数据 后 ， 须 在 必 以对 优 盘 进 行 写 操 作 为 例 ， 要 如 下 几 个 步 骤 ：． 始 化 接 需 １初 口， 设置 参 数 ；． 待 优 盘 连 接 ； 开 或新 建 文 件 ；． 针 指 向文 用 完 文 件 后 关 闭文 件 ２等 ３打 ４指 ｗ ｈｌ （） ｉ １ ｅ ∥等 待 优 盘 断 开 件 末尾 ：． 加 数据 ； 闭文 件 ： ． 待 优 盘 拔 出 。 ５添 ６关 ７等 ｛ ∥使 用查询 方式 看优 盘 是 程序 如 下 ： 否 断开 ｗｈｌ（） ／使 用 查 询 方式 看 优 盘 是 否 连 接 ｉ １ ｅ ／ ｉ ｘ ｃ ｍ ｍ ａ ｄ ＣＭ Ｄ Ｑｕ ｒＳａｕ ，） ＝Ｅ ｅ Ｃｏ ｎ（ ｅｙ ｔｔｓＯ： ／ 询 当 前 ／查 （ 模块 的状态 ＿Ｅ ｅ Ｃ ｍｍａ ｄＣ Ｄ Ｑｕ ｒＳａｕ ，） ／查 询 当前 模 块 ＿ ｘｃ ｏ ｎ （Ｍ — ｅｙ ｔｔｓＯ： ／
基于单片机Atmega128与GPRS的矿区铁路道口监测系统
基于单片机Atmega128和GPRS的矿区铁路道口监测系统1 引言本文以Atmega128和MC55为核心，设计一套铁路道口监测系统，实现对铁路道口监测管理的自动化、数字化和网络化。
这对保证矿区正常生产、提高矿山企业经济效益和通过道口车辆、行人安全具有重要意义。
2 系统组成整个系统由道口监控中心组成。
从功能上分，该系统可分为信号采集部分、道口部分、信号传输和发送部分以及道口监控中心５个部分。
图１以其中的一个道口为例，给出简化后的系统总体框图。
2.1 信号采集部分信号采集部分主要用于采集列车接近及离去信号，为自动实现收放护栏提供决策信号。
目前道口系统中有采用振动传感器、射频传感器,GPS+ ARM+GPRS、视频监控设备或踏板开关等几种方式检测来车信号，它们各有优缺点。
本系统中信号采集部分由4个磁电传感器组成，分别成对的放置在道口两侧的钢轨内侧。
当有列车经过该置时，磁电传感器可检测到来车信号，经放大电路和A/D转换电路后，直接发送到单片机Atmega128。
2.2 道口部分道口部分设道口信号机、声光报警器和栏木装置各2套，分别用来指示火车即将到达信号、声光报警和执行放杆操作。
在道口设置自动控制箱，既可由矿区道口监控室中心的PC机远程控制各装置动作，也可由操作人员在现场手动操作。
报警器由音响电路板、筒式扬声器及回转警示灯组成，用来提醒来往车辆司机及过往行人注意安全不要抢道。
2.3 信号传输和发送部分磁电传感器安装在距道口500 m左右处，当它检测到来车信号后，通过铜轴电缆将信号传送至道口自动控制箱内的单片机Atmega128。
MC55是信号发送的主要设备，它将单片机采集到的数据打包后通过G ＰRS网络传输到矿区道口监控中心，由道口监控中心对数据做进一步的分析处理。
2.４矿区道口监控中心部分矿区道口监控中心设ＰＣ机1台，主要用于接收各道口列车运行状态的数据。
该监控中心采用动态IP 结合DNS域名解析组网方式来实现对道口的远程监测。
基于ATmega128控制的管道钢珠测量设计
2021.14科学技术创新基于ATmega128控制的管道钢珠测量设计魏孔贞孙红英李泉（兰州石化职业技术学院电子电气工程学院,甘肃兰州730060）1概述本设计来源于全国大学生电子设计竞赛，通过一个管道A 、B 两端任意位置进行释放小球，AB 两端的距离任意，要能够测量出释放小球的个数、管道的倾斜角度、小球的运动方向以及小球在管道内摆动的周期或者频率。
设计的关键是传感器的选择与信号的接收，系统内部的控制算法和显示，难点在于脉冲信号的获取和小球初始速度的影响。
2系统总体设计2.1系统设计要求设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，使用2个非接触传感器检测钢珠运动，传感器1和传感器2之间的距离任意，配合信号处理和显示电路获得钢珠的运动参数。
倾斜角为0o ~800之间的某一角度，由A 端放入1粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角的角度值，测量误差的绝对值≤30。
2.2方案论证2.2.1控制器选择方案一:STC89C51RC 是采用8051核的ISP 在系统可编程芯片，工作时钟频率高，内存小、保护能力差，功耗较高，运行速度慢，单片机内集成资源少[1]。
方案二:AVR ATmega128单片机，运行时钟高，外围电路简单，硬件设计方便，资源丰富，可以满足本设计的要求。
通过比较，综合考虑认为在满足功能要求的前提下使用AVR ATmega128单片机，运行速度较快，资源较多。
2.2.2传感器选择电感线圈式金属探测器是由高频振荡器、震荡检测器、音频振荡器和功率放大器组成，与传统探测器相比：探测器工作面的特殊设计，探测面积大、扫描速度快、灵敏度极高。
其缺点是要进行复杂的滤波算法，信号检测不稳定。
电感式接近开关作为钢珠检测传感器，其优点为输出的信号是数字方波，信号稳定，便于检测与计算最终根据实际情况，选择传感器采用TL-Q5MC-7方柱型直流三线式金属接近开关。
3系统理论分析与计算3.1数学模型必须通过检测钢珠运动，利用时间和距离的关系，根据牛顿运动定律来计算管道的倾斜角α[2]。
基于ATmega128的智能机器人小车控制系统设计
基于ATmega128的智能机器人小车控制系统设计冯蓉珍【摘要】An intelligent car control system based on ATmega128 was designed in this article.By measuring the car speed through photoelectric coder and dealing it with bang-bang ＋ PID algorithms,a PWM signal was created to control the speed of motors,which leads to the rapid and precise control of the car.Sensors to dodge balks and measure are also equipped in the car to achieve tracing and balk dodging.%基于ATmega128单片机的智能小车控制系统,通过光电编码器实现对小车速度的测量并将速度值进行bang-bang＋PID运算,产生控制直流电机转速的PWM电压信号,实现对车速的快速调整和精确控制。
小车控制系统还配有避障和灰度传感器,用于检测障碍物和地面灰度,实现小车避障和寻迹功能。
【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》【年(卷),期】2012(014)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】ATmegal128;机器人;智能小车;单片机;PID【作者】冯蓉珍【作者单位】苏州经贸职业技术学院信息系,江苏苏州215009【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言机器人小车是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。
随着传感技术、计算机科学、人工智能及其他相关学科的迅速发展，机器人小车正向着智能化的方向发展[1]。
智能机器人小车必须具有感知周围环境、进行任务规划和决策的能力，特别是在上下坡、弯道等不同的环境中需要实现速度控制、避开障碍物及沿某轨迹自主行走等功能，因此系统必须具有丰富的传感器、功能强大的控制器以及灵活精确的驱动系统。
基于Atmega128的电能量测量仪的设计与实现
Ｘｕ Ｊｕ ｉｎ ’ ｉ ｑ ａ ｇ ，Ｗ ａ ｇ Ｊｎ ｅ ，Ｚ ａ ｉ ，Ｙｉ ｈ ｎ ｕ ， ｅ Ｂ ｎ ｎ ｉ ｌｉ ｈ ｏ Ｈａ ｎ Ｚ ｅ ｙ 、 Ｙｕ ｉ
（ ｏｏｌｆｌｆｒａｉ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇｎｅ ｎ ｏｔ ａｔ ｎｕ ｉ ｒｔ， ｈｎａ ｇ，００ ，Ｃ ｉ ： ，Ｓｂｏ ｏ ｉ ｍ ｔｎＳｉ ｃ ｎ ｎｉ ｒ ｇｏ Ｎ ｒ ｅ ｓｒ ｎｖ ｓｙ Ｓ ｅｙ ｎ １０４ ｈｎ ｎ） ｏ ｅ ｅｉ ｆ ｈ ｅ ｅｉ ａ ２Ｓｈｏ ｏ ｏ ｐｔ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈｏｏ）ｏ ａｄｎ ｒ ｉｃ ｒ ｕｉ ｒｔ， ｉ ｎ２０ ０ ，Ｃ ｉ ） ｃｏｌ Ｃ ｍ ｕｅ Ｓｉ ｃ ｄ Ｔｃｎｌ Ｓ ｎｏｇＡｃ ｔ ｔ ｅ ｎｖ ｓｙ Ｊ ａ ５ １ １ ｈｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｇ ｆ ｈ ｈｅｕ ｅｉ ｎ ａ
ｒ ｔｌ ｎ ａ ｐ ｉｔｄ ｔｍｅ Ｂｅ ｉｅ ａ ｙ ｏ ｅａ ｉ ｇ，ｔ ｉ ｎ ｔ ｍｅ ｔｉ ｈｉ ｎ ｔ ｎ １ Ｉ ｃ ｎ ｂ ｐ ｌｅ ｏ ｔｅ ｏ ｌｎ ａ ｅｙ ｉ ｐ ｏｎ ｅ ｉ ． ｓｄ ｓｅ ｓ ｐ ｒ ｔｎ ｈ ｓｉ ｓｒ ｕ ｎ ｓ ｍｕ ｆ ｅｉ ａ． ｔ ａ ｅ ａ ｐ ｉ ｄ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｕ ｏ ｔｓ ｆｔ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｏ ｐ ｗｅ ｌｃ ｒｃ ｌｓ ｓｅ ． ｅ ｔｏ ｈ ｙ ａ ｃ ｐａａ ｔｒ ｆｌｗ— ｏ ｒｅｅ ｔｉａ ｙ ｔ ｍ Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｖｒｕ ｌｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｎ ｒ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ；ａ ａｏ —ｏ ｄｇ ｔｌｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｐｅ ｙ ｗｏ ｄ ｉ ａ ｎ ｔ ｔ ｕ ｎ ；ｅ ｅｇ ｃ ｎ ｕ ｔｏ ｙ ｎ ｌｇ ｔ— ｉｉ ｏ ｖ ｒ ；ｓ ｍ ｌ ａ
带来的误差。Ｐ ｃ机将数据进行处理并将设备电压 、 电流及功率随时间 变化情况精 确直观地 显爪…来 。 并可 以精确 计算 指定时 间内设备的累积能耗 。陔电能量测量仪操作方便 ， 使用灵活 ， 很好地满足了低功耗设备能量评估的要求 ，
基于ATmega128的测控系统的Modbus通信
单片机 AT meg a128 是 AT M EL 公司的一款基 于增强精简指令集 RISC 结构的 8 位微控制器 。 它 运用 H arva rd 结构 , 在前一条指令执行时就取出现 行指令 , 再以一个周期执行指令[ 2] 。 它拥有大容量 的存储器及各种接口 , 其中与实现 Modbus 通信相 关的接口是一高度灵活的串行通信设备即全双工通 用同步 /异步串行收发模块 USA RT , 分为时钟发生 器 、数据发送器和接收器 3 部分(见图 2)。 控制寄 存器为所有模块共享 。
大的优点来弥补下位机相对地速度慢 、容量小等不 足 , 从而更趋完善 。
5 结 语
M odbus 串行通信协议一般多用在 16 或 32 位 P LC 通信模块中[ 4] , 但本文经巧妙的程序处理后在 8 位 AV R 单片机中也实现了 Mo dbus 协议(Mo dbus RT U 模 式)及与上 位机组态 软件 的实时 通信 。 这无疑使该微 机监控系统存储数据的 能力大大提 高 , 现场测试的危险性减小 , 更重要的是测试仪不再 是一台孤立的仪器 , 不用开发任何驱动程序而只通 过简单的组态即可方便地接入任何支持 M odbus 协 议的组态软件中 , 从而有效克服了常见的“自动化孤 岛”现象 。本文所用的设计思想和方法对类似下位 机系统有普遍的启发和借鉴意义 。
0 引 言
最初由莫迪康(M odicon)公司制定的 M odbus 协议现已逐渐发展成为流行的 开放性工业标 准之 一 , 且 被 国 内 外知 名 组 态 软 件 如 iF IX 、组 态 王 、 MCGS 等支持 。 本文所涉及的 下位机系统是 采用 AT meg a128 单片机开发的 、用来测试及预测高压开 关相关机械特性的高压开关测试仪 。高压开关的工 作环境一般较危险 , 不适于近距离采集现场数据 , 而 Mo dbus 协议作为普遍通用的串行通信协议 , 恰可 实现远距离传输数据 。 故本文在 A T mega128 单片 机中开发了 Mo dbus 通信接口模块 , 以与无需再开 发任何驱动程序的上位机组态软件通信 。
毕业设计(论文)基于atmega8单片机的gps定位系统设计
基于ATMEGA8单片机的GPS定位系统设计摘要本文主要是研究利用ATMEGA8单片机提取GPS卫星接收芯片（SDC Inc）接收到的数据，然后再把数据用软件滤波，并在LCD上显示经纬度等信息，以实现系统的功能。
由于GPS定位数据中存在着影响定位精度的随机误差，文中对接收机的位置误差建立了线性卡尔曼滤波模型，并利用观测数据对GPS定位数据的自适应卡尔曼滤波算法进行了仿真，结果表明滤波后定位精度得到了提高。
关键词: GPS， AVR单片机，卡尔曼滤波AbstractThis article is extracted using ATMEGA8 SCM GPS satellite receiver chip (SDC Inc) to receive the data, and then the data filtering software and LCD display latitude and longitude and other information in order to achieve the function of the system. As GPS positioning data in a positioning accuracy of the impact of random error, the text of the receiver's position error to establish a linear model Kalman filtering and use of data on the GPS positioning data adaptive Kalman filter the simulation results After that filter positioning accuracy has been enhanced.Key words:GPS, AVR microcontroller, Kalman filter目录1 绪论 (1)1.1课题的提出目的及意义 (1)1.2国内外研究与应用现状 (2)1.3论文构成及研究内容 (4)2 GPS工作原理及组成 (4)2.1GPS工作原理 (4)2.2GPS系统的组成 (7)2.3GPS接收机 (9)2.4GPS信号结构与数据采集 (9)3 硬件电路设计与实现 (12)3.1系统硬件框图 (12)3.2硬件电路的组成 (12)3.2.1 GPS接口电路 (12)3.2.2 复位电路设计 (13)3.2.3 串口电路 (14)3.2.4 LCD液晶显示电路 (15)4系统软件设计与实现 (18)4.1系统软件设计概述 (18)4.2GPS数据采集与处理的实现 (20)4.2.1GPS数据格式 (20)4.2.2系统串口设计 (20)4.3滤波算法的实现 (21)4.4LCD显示任务 (23)5系统实验测试及定位精度分析 (24)5.1实验方案 (24)5.2实验结果分析与讨论 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (29)附录 (30)1 绪论1.1课题的提出目的及意义随着国民经济的迅猛发展及社会信息化的空前提高，因为GPS技术和全天候、高精度和自动测量功能先进的测量工具和新的生产力,已经集成到国家经济建设、国防建设和社会发展的各种应用程序。
基于ATmega128的时间触发嵌入式系统的设计与应用
基于ATmega128的时间触发嵌入式系统的设计与应用【摘要】针对51单片机速度慢、驱动能力差、抗干扰能力低及事件触发往往带来不确定性和不稳定性等问题，提出了A VR微控制器与时间触发方式相结合的嵌入式系统。
该系统结合了A VR的硬件优势及时间触发的调度理念将系统精度有效的控制在ms级，具有占存储单元少，可靠性好，可预测性强，安全性高的特点。
实验表明，该系统适用于中小型实时控制系统，并可靠稳定运行。
【关键词】A VR；微控制器；时间触发；嵌入式系统；混合式调度器1.引言近年来，嵌入式发展迅速，采用51单片机死循环的事件触发编程方式已逐渐不能满足企业对产品稳定性和安全性的要求。
目前，嵌入式系统软件有VxWork、Linux、WinCE、μC/OS-II等，可出于成本和技术上的考虑，微控制器往往不会选取其进行设计。
在实际应用中，往往会面临同时应付多外设、多任务的情况，则对它们的相互调度必不可少。
时间触发嵌入式系统就是这样的简单实用的操作系统。
本文设计了基于A VR微控制器的时间触发多任务调度器并应用于实际。
该调度器使用传递消息（message）的方式使得微控制器在多个任务及设备间切换。
2.A VR微控制器的结构特点A VR是目前使用以该系列的ATmega128为例说明，它采用哈佛结构，RISC 指令集、低功耗、片上资源丰富的特点，极大简化了外围电路，使系统更加稳定可靠。
其特点为嵌入式系统设计提供了良好的硬件保证。
3.嵌入式两种触发方式的对比在嵌入式系统中，通常采用两种本质上不同的调度方式：事件触发和时间触发。
事件触发方式往往使用多级中断来实现，其发生时间具有随机性；而时间触发方式由一个全局时钟驱动，系统的行为在功能与时间上都是确定的，即具有可预测性。
3.1 事件触发方式存在的问题嵌入式系统开发人员有一种中断事件绝不会丢失的错误观念，这往往给开发的产品带来灾难性的后果。
中断事件丢失在实际应用中是一个不争的事实，产生的原因有多方面，但无外乎内因和外因两种。
基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统毕业设计论文
题目：基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统摘要现今微位移测量在实际生产和生活中应用十分广泛，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统、医疗设备，到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业，都会用到微位移测量技术。
在近年来，大型水库的岸边，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。
桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形，微位移量是危险报警的主要监测参数。
所以，进行微位移测量尤其重要。
本次设计采用电压差动位移传感器（Linear Variable Differential Transformer，简称LVDT）采集位移信号，然后AD698与电压差动位移传感器联合使用，将电感式位移传感器输出的交变信号转换成标准的直流信号。
通过A/D转换器CS5524采样后，完成模数转换，经过单片机A TMEGA128进行标度变换，显示转换完的数据。
最后，经过调试程序，实现了微位移信号的显示。
关键词：微位移测量；ATMEGA128；AD698；VFDThe Measurement system of Micro-displacement based onATMEGA128 MCUAbstractCurrently,the micro-displacement measurement in the actual production and living in a wide range of applications.In recent years, Micro-displacement is the major risk of alarm monitoring parameters,such as Bridges, dams, skyscrapers and other large construction will occur micro-displacement, micro-deformation and so on. What’s more,the reservoir bank of large reservoirs, mountain roads, railways have a rock slope, landslides, geological disasters. Therefore, it is especially important to develop micro-displacement measurement,.This design uses a differential voltage displacement transducer (LVDT) to acquisite the micro-displacement.then, the AD698 voltage differential displacement sensor and the inductive displacement sensor joined together to convert signals into DC 0 ~ 10V. Through the A / D converter CS5524,a digital data will be displayed When the analog-to-digital conversion finished. Finally,through the programming debugging and the hardware testing and ammending, the acquisited data can be displayed after processing.Key words: Micro-displacement measurement; ATMEGA128; AD698; VFD目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 微位移测量 (1)1.1.2 微位移测量系统 (1)1.2 总体设计方案 (3)1.3 新颖的微位移测量技术 (3)第二章硬件设计 (5)2.1 电源 (5)2.2 信号处理模块 (5)2.2.1 LVDT (5)2.2.2 AD698 (9)2.3 信号处理部分 (13)2.3.1 CS5524 (13)2.3.2 ATMEGA128 (17)2.4 人机接口模块 (23)2.4.1 VFD (23)第三章软件设计 (29)3.1 单片机主程序设计 (29)3.2 A/D转换子程序 (30)3.3 标度变换 (32)3.4 VFD显示子程序 (33)3.5 键盘子程序 (34)3.6 调试结果 (35)第四章总结 (36)参考文献 (37)附录A硬件原理图 (39)附录B 程序 (40)致谢 (70)第一章引言1.1 研究背景1.1.1微位移测量在工业、信息化生产高速发达的今天，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统，医疗设备；到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业。
基于Atmega128微控制器的芯片级PCR仪温度控制系统
基于Atmega128微控制器的芯片级PCR仪温度控制系统谭小元;杨琴琴;王培成;廖红华【摘要】介绍了一种基于Atmega128微控制器的芯片级PCR仪温度控制系统设计方案.系统由Atmega128微控制系统、蛇形铜网温度传感器、温度检测模块、半导体制冷片及其驱动模块,键盘及显示模块等组成.系统工作时,只需设置PCR循环次数及PCR反应温度,即可快速按要求实现PCR功能.实验结果表明:该系统具有控温精度高、PCR循环速度快、结构设计新颖,且操作简便.【期刊名称】《湖北民族学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(029)004【总页数】4页(P406-409)【关键词】PCR;温度控制;PID;蛇形铜网温度传感器【作者】谭小元;杨琴琴;王培成;廖红华【作者单位】湖北民族学院信息工程学院,湖北,恩施,445000;湖北民族学院信息工程学院,湖北,恩施,445000;湖北民族学院信息工程学院,湖北,恩施,445000;湖北民族学院信息工程学院,湖北,恩施,445000【正文语种】中文【中图分类】TP273聚合酶链反应(PCR)是一种对核酸分子进行体外扩增的方法，已广泛应用于生命科学各个领域.但常规的PCR仪因存在着耗时长，操作烦琐，试剂消耗量大等缺点，在实际应用中存在诸多不足.而芯片PCR仪扩增与常规PCR仪扩增相比，具有反应混合液体积小、反应试剂消耗量低、达到热平衡所需的时间少、扩增产物的特异性强；温度循环控制系统升/降温速率大幅提高、反应时间成倍缩短；微通道表面积/体积较大、热传递速率快、PCR循环时间短；易于集成化和功能化等优点[1-7].在芯片级PCR仪技术研究中，芯片级PCR仪的温度控制是一个至关重要环节，结合课题实际需要，本文介绍了一种基于Atmega128微控制器实现芯片级PCR仪温度控制系统的设计方案，并重点介绍了其硬件、软件的实现.1 蛇形铜网温度传感器考虑到芯片级PCR仪实际，采用柔性PCB制作蛇形铜网温度传感器，其示意图如图1所示.图1 蛇形铜网温度传感器示意图Fig.1 The schematic diagram of snake-like copper network temperature sensor图2 分段增量式PID控温算法示意图Fig.2 The schematic diagram of the segmentation incremental PID temperature control algorithm图3 硬件系统框图Fig.3 The hardware diagram of the system系统中，选用铜网作为温度传感器，主要原因在于铜具有稳定的物理和化学性能，输入-输出特性接近线性.其阻值和温度关系可以表示为：R(T)=R(T0)[1+α(T- 0)](1)式中：T0为参考温度(通常情况下T0=20℃)，T为铜网所处的温度，R(T0)为铜网在T0条件下阻值，R(T)为铜网在T条件下阻值，α为温度系数.设计蛇形铜网时，相邻导线中心距为0.2 mm，导线截面为一个矩形，宽55 m，高35 m.依据均匀长材料构成的电阻计算公式有，该蛇形铜网在20℃时其阻值约为3.14 Ω，其中铜的电阻率ρ=1.68×10-8Ω·m，铜导线长度约0.36 m，截面积为55 m×35 m.2 分段增量式PID控温算法为了快速实现芯片级PCR仪温度控制，系统选用分段增量式PID算法.常规增量式PID控制器是一种线性控制器，它根据设定值Tset(t)与实际温度值Tact(t)的偏差，是利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的.实际控温时，控制量为PWM波形的占空比，其控制算式表示为：(1)式中：E(t)=Tset(t)-Tact(t).常规增量式PID控制器各校正环节的作用：1)比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差E(k)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差.2)积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度.积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强.3)微分环节：能反应偏差的变化趋势(变化速率)，并能在偏差值变的太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间[8-10].考虑到PCR反应实际，即PCR反应分为三个温区，分别是高温变性(95℃)，低温退火(55℃)，中温延伸(72℃).在不同的温度点，芯片与周围环境温差不同，芯片与外部的热交换速度也不同，对于这种温度控制存在着时变性、非线性、目标性质不确定等不利因素，为此，将这三个温度点各自设定独立的PID参数，构成了分段增量式PID算法，如图2所示.此方案能有效克服系统的时变性、非线性、目标性质不确定等不利因素，且实现容易.3 芯片级PCR仪温度控制系统的硬件设计该芯片级PCR仪温度控制系统以Atmega128微控制器为控制核心，前置放大电路，半导体制冷片及其驱动模块，红外遥控接收模块，LCD显示模块等部分构成，其硬件系统框图如图3所示.系统工作原理：将PCR反应试液放入PCR微反应腔，并将PCR循环次数、PCR反应温度和时间通过遥控器输入此智能系统，之后按启动键，系统开始工作，系统根据PCR循环次数、PCR反应温度和时间采取相应的控制策略完成PCR反应.通过对微反应腔的温度进行实时检测并反馈回系统，系统据反馈的信息实时调节加热/制冷的速度，使反应腔的温度按要求变化，从而完成PCR温度循环.图4 电压基准芯片MAX6350构成的恒流源电路示意图Fig.4 The constant current source circuit schematic diagram by the voltage reference chip, MAX6350图5 前置信号放大电路示意图Fig.5 The schematic diagram of the signal amplification preposition circuits图6 半导体制冷片驱动控制原理图Fig.6 The driving control principle schematic diagram of semiconductor-refrigerating chips3.1 Atmgea128微控制器的性能特点Atmgea128是一款增强型高速、低功耗8位微控制器采用独立的数据总线和程序总线的哈佛结构，程序存储器中的指令通过一级流水线运行，工作频率高达16 MHz；具有128k字节的片内可编程Flash(具有在写的过程中还可以读的能力，即RWW)、4 k字节的EEPROM、4k字节的SRAM、53个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、实时时钟RTC、4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器/计数器(T/C)、两个USART、面向字节的两线接口TWI、8通道10位ADC(具有可选的可编程增益，采样率可达15kSPS)、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器、SPI串行端口、与IEEE 1149.1规范兼容的JTAG测试接口(此接口同时还可以用于片上调试)，以及六种可以通过软件选择的省电模式.3.2 恒流源电路设计采用用Maxim公司的低噪声、超低温漂的电压基准芯片MAX6350设计专门的恒流电路，如图4所示.由图4易知，电压基准芯片MAX6350构成的恒流源其输出电流由两部分组成，一部分是输出电压加载在精密电阻上所产生的恒流，实际系统中，R选用250 Ω的0.1%精度的精密电阻.一部分是芯片GND脚上流出的工作电流.通常情况下，芯片对地电流为2 mA，根据公式易知，该恒流源电路输出电流约为22 mA.3.3 前置信号放大电路及ADC电路通常情况下，恒流源电路输出电压为50～100 mV，不易直接进行AD采集，需要进行信号放大处理，考虑到外界的干扰，加入了滤波电路，以增加系统的稳定性，电路如图5所示.系统设计时，运算放大器选用OP-07，在信号放大电路之前，首先用一个电压跟随器减小后级电路对恒流源电路的干扰，增加了温度测量的准确性.而后用一个二阶巴特沃斯滤波器滤除高频干扰信号，最后采用同相比例放大电路实现信号放大.所设计的二阶巴特沃斯滤波器参数如下：R=10 k，C=10 nF，由可得wc=1 000 rad/s，即截止频率f=160 Hz，此滤波器的等效品质因数其中Avf=2，故Q=1<3，电路将不会产生自激震荡，能够按要求实现其功能.3.4 半导体制冷片及控制电路温度的快速加热及快速制冷采用热电制冷片，对于半导体制冷片的控制采用H桥式驱动电路控制，其控制电路原理示意图如图6所示.通过微控制器的定时器产生PWM，通过光耦隔离数、模电路，而后通过三极管放大，驱动MOSFET组成的H桥，实现半导体制冷片制冷、加热控制，其实质就是改变半导体制冷片加电顺序，微控制器输出两路控制信号，如果PWM_1输出低电平，T2导通，T3、T6截止，从PWM_2输出PWM波形，此时T5和T4受PWM波形控制，电流从半导体制冷片黑线端流至红线端，制冷片制冷.如果PWM_2输出低电平，T1导通，T4、T5截止，从PWM_1输出PWM波形，此时T3和T6受PWM波形控制，电流从半导体制冷片红线端流至黑线端，制冷片发热.图7 系统软件流程图Fig.7 The software flow diagram of the system3.5 芯片级PCR仪温度控制系统的软件设计系统软件设计主要包含分段增量式PID控温算法、温度控制程序及人机交互程序.其中系统软件流程图如图7所示4 结语基于Atmega128微控制器控制的芯片级PCR仪温度控制系统的设计，重点介绍了系统硬件、软件设计，并搭建了基于Atmega128微控制器控制的芯片级PCR 仪实验样机.实验表明，采用分段增量式PID算法能有效降低系统超调量，提高系统的控温速度和控温精度，采用蛇形铜网温度传感器能提高系统集成度，提高系统的测温精度，这对于推动芯片级PCR仪的发展与普及具有十分重要的现实意义. 参考文献:[1] Lagally E T, Simpson P C, Mathies R A. Monolithic integrated micro-fluidic DNA amplification and capillary electrophoresis analysis system[J]. Sens Actuators B,2000,63:138-146.[2] Lagally E T, Medintz I, Mathies R A. Single-molecule DNA amplification and analysis in an integrated microfluidic device[J]. Analytical Chemistry,2001,73(3):565-570.[3] Hataoka Y, Zhang L H, Mori Y, et al. Analysis of specific gene by integration of isothermal amplification and electrophoresis on poly(methyl methacrylate) microchips[J].Anal Chem,2004,76:3689-3693.[4] Lee D S, Park S H, Yang H,et al.Bulk-micromachined submicroliter-volume PCR chip with very rapid thermal response and low power consumption[J].Lab Chip,2004,4:401-407.[5] Shen K Y, Chen X F, Guo M,et al.A microchip-based PCR device using flexible printed circuit technology[J].Sens Actuators B,2005,105:251-258.[6] Xiang Q, Xu B, Li D. Miniature real time PCR on chip with multi-channel fiber optical fluorescence detection module[J]. Biomedical Microdevices,2007,9(4):443-449.[7] Lund O T, Dufva M, Dahl J A,et al.Sensitive on-chip quantitative real-time PCR performed on an adaptable and robust platform[J].Biomedical Microdevices,2008,10(6):769-776.[8] BI Xue-qin,NI Yuan,WANG Li-juan.Design and Simulation of Temperature Fuzzy PID Controller on PCR[J]. Computer Engineerng and Design,2008,10:2604-2606.[9] 李宁,倪原.改进的PCR仪模糊PID温度控制算法[J].生命科学仪器,2009(5):29- 31.[10] 廖红华,钟建伟.基于FUZZY-PID控制的高精度电阻炉炉温控制系统的研究[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2005,23(1):63-65.。
ATMEGA128单片机的数据实时采集系统
摘要随着电子科技的不断发展与进步，电压测量成为广大电子领域中必须掌握的过程，并且对测量的精度和采集功能的要求也越来越高，而电压的测量与显示系统甚为重要。
本文介绍的重点是电压数据的采集与显示系统，数据采集与通信控制采用了单片机ATMEGA128来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括ISP下载模块，显示模块，复位和晶振部分，还有一些简单的外围电路。
8路被测电压通过ATMEGA128自带的模-数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用LED 数码管模块来显示所采集的结果，由相关控制器完成数据接收和显示，c程序编写了更加明了化数据显示界面。
本系统主要包括四大模块：数据采集模块、控制模块、显示模块、A/D转换模块。
绘制电路原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。
在软件编程上，采用了C语言进行编程，开发环境使用相关集成开发环境。
开发了显示模块程序、通道切换程序、A/D转换程序。
关键词：单片机；LED；A/D转换；模块显示；电压测量AbstractAlong with the development of electronic technology progress, voltage measurement of electronic fields become broad must grasp of the process, and the accuracy of measurement and collection function requirements, and more and more is also high voltage measurement and display system is very important. This paper focuses on voltage data acquisition and display system, data collection and communication control using modular design, data collection and communication control adopted MCU ATMEGA128, hardware part is, still include singlechip mode - several module, ISP download module, display module, Reset and part of vibration, and some simple outer circuit. 8 and the voltage to be measured by ATMEGA128 own mode - and to count the collected data for analog to digital, by SCM processing of data, using a digital display module to show the tube, the related results of collecting data receiving and display controller, C programming and the data showed that the interface. This system mainly including four modules: the data acquisition module, control module, display module, A/D conversion module. Draw circuit principle diagram and the work flow, and debugging, finally completed the system design of hardware circuit. In software programming, the C language program development environment, use the integrated development environment. Develop A display module procedures, channel switching procedures, A/D conversion program..Key words: SCM, LED, A/D conversion, module display voltage measurements.目录引言 (1)1绪论 (2)1.1 研究背景及其目的意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 该课题研究的主要内容 (3)2 数据采集总体设计 (5)2.1 系统设计的基本要求 (5)2.2 数据采集系统结构功能及简介 (5)2.3 硬件开发工具 (6)2.3.1 Altium Designer6.9简介 (6)2.3.2 Altium Designer6.9设计理念 (6)2.3.3 Altium Designer6.9特点 (7)2.4 软件开发工具 (8)2.4.1 ICCA VR (8)2.5 SLISP软件 (9)2.5.1 软件特点 (10)2.5.2 软件使用步骤 (10)3硬件设计 (12)3.1 CUP选型 (12)3.1.1 ATmega128L简介...................................................................................... .123.1.2 ATmega128L特点...................................................................................... .123.1.3 定时器\计数器 ............................................................. 错误！未定义书签。
基于ATmega128单片机的时序控制器的设计
基于ATmega128单片机的时序控制器的设计探空火箭主要用于近地空间的探测和科学试验，探空火箭一般为无控火箭，其自身无飞行控制和制导设备，结构简单、成本低廉。
时序控制器为箭上火工品提供点爆时序，使探空火箭在预定高度释放有效载荷进行探测，或实现多级探空火箭箭体的分离。
作为探空火箭上唯一的控制器，要求时序控制器必须准确、可靠地进行点爆控制，保障试验过程的安全性。
为满足某探空火箭上火工品的准确、可靠点爆，用ATmega128单片机设计了一种时序控制器，对其软、硬件及可靠性设计等进行了阐述。
1 系统硬件设计时序控制系统由地面测发控台和箭上时序控制器组成。
地面测发控台在地面测试时向箭上时序控制器发送一系列测试指令，并将任务要求的箭上火工品点爆时间发给时序控制器储存，即时序装订。
时序控制器在地面测试时检测自身状态，在收到每一条测试指令后向地面测发控台返回应答信息，以保证双方通信的可靠性，并完成时序装订、转电、模拟测试等功能；在火箭飞行过程中，时序控制器在装订时刻发出控制信号，完成箭上各火工品的起爆。
时序控制器主要由RS422通讯接口、单片机、转电控制、点爆控制电路等组成，系统的功能框图如图1所示。
RS422通讯接口主要由带有电气隔离功能的RS422驱动器MAX1490B实现。
具有限摆率特性的MAX1490B驱动器可以降低电磁辐射，并减小因错误的终端连线造成的影响，允许数据无误传输的最高速率为250kbps。
1.1 单片机模块时序控制器的控制核心是单片机。
选用的ATmega128是ATMEL公司基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，其外设包括2个16位的计数器/定时器，2个可编程的串行USART，8路10位ADC等；具有上电复位以及可编程的掉电检测功能，省去了外部复位电路，增加了复位的可靠性；具有128K字节的系统内可编程Flash 和4K字节的EEPROM非易失性数据存储器，均可用于数据存储，EEPROM寿命可达100,000次写/擦除周期[1]。
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题目：基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统基于ATMEGA128单片机的微位移测量系统摘要现今微位移测量在实际生产和生活中应用十分广泛，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统、医疗设备，到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业，都会用到微位移测量技术。
在近年来，大型水库的岸边，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。
桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形，微位移量是危险报警的主要监测参数。
所以，进行微位移测量尤其重要。
本次设计采用电压差动位移传感器（Linear Variable Differential Transformer，简称LVDT）采集位移信号，然后AD698与电压差动位移传感器联合使用，将电感式位移传感器输出的交变信号转换成标准的直流信号。
通过A/D转换器CS5524采样后，完成模数转换，经过单片机A TMEGA128进行标度变换，显示转换完的数据。
最后，经过调试程序，实现了微位移信号的显示。
关键词：微位移测量；ATMEGA128；AD698；VFDThe Measurement system of Micro-displacement based onATMEGA128 MCUAbstractCurrently,the micro-displacement measurement in the actual production and living in a wide range of applications.In recent years, Micro-displacement is the major risk of alarm monitoring parameters,such as Bridges, dams, skyscrapers and other large construction will occur micro-displacement, micro-deformation and so on. What’s more,the reservoir bank of large reservoirs, mountain roads, railways have a rock slope, landslides, geological disasters. Therefore, it is especially important to develop micro-displacement measurement,.This design uses a differential voltage displacement transducer (LVDT) to acquisite the micro-displacement.then, the AD698 voltage differential displacement sensor and the inductive displacement sensor joined together to convert signals into DC 0 ~ 10V. Through the A / D converter CS5524,a digital data will be displayed When the analog-to-digital conversion finished. Finally,through the programming debugging and the hardware testing and ammending, the acquisited data can be displayed after processing.Key words: Micro-displacement measurement; ATMEGA128; AD698; VFD目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 微位移测量 (1)1.1.2 微位移测量系统 (1)1.2 总体设计方案 (3)1.3 新颖的微位移测量技术 (3)第二章硬件设计 (5)2.1 电源 (5)2.2 信号处理模块 (5)2.2.1 LVDT (5)2.2.2 AD698 (9)2.3 信号处理部分 (13)2.3.1 CS5524 (13)2.3.2 ATMEGA128 (17)2.4 人机接口模块 (23)2.4.1 VFD (23)第三章软件设计 (29)3.1 单片机主程序设计 (29)3.2 A/D转换子程序 (30)3.3 标度变换 (32)3.4 VFD显示子程序 (33)3.5 键盘子程序 (34)3.6 调试结果 (35)第四章总结 (36)参考文献 (37)附录A硬件原理图 (39)附录B 程序 (40)致谢 (70)第一章引言1.1 研究背景1.1.1微位移测量在工业、信息化生产高速发达的今天，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，大型建筑在灾害中的微变形，动感游乐模拟系统，医疗设备；到石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业。
都需要进行微位移的测量以帮助生产有序进行和维护公共安全，所以，微位移的测量在当今生产和生活中，应用的十分广泛。
现行的微小位移测量大多采用传感器将位移量转换成电量，再通过AD698型处理电路进一步转化成模拟电量，经A/D转换器转换成数字量后，再通过单片机处理最后经LCD显示。
微位移的长度测量可分为电学测量技术、光学测量技术和显微镜测量技术等。
电学测量技术有电涡流传感器测量技术、电容传感器测量技术等。
光学测量法是伴随着激光全息等技术的发展而产生的方法,它具有非接触、材料适应范围广、测量精度高等特点。
近二十年来随着电子技术和计算机技术的飞速发展,光学测量技术研究也取得了很多成果并应用到了工业生产领域。
按使用的光学原理不同,光学测量技术可分为激光干涉法、光杠杆法、光栅尺测量技术等。
显微镜测量技术分为很多种，有扫描隧道显微镜技术、原子力显微镜技术等。
1.1.2微位移测量系统进行微位移测量，就会有相应的微位移测量系统，微位移测量系统一般包括微位移机构、检测装置、控制系统三部分。
微位移机构根据工作原理可以分为六大类，概括为：机械传动式微位移机构、弹性变形式微位移机构、受热变形式微位移机构、磁致伸缩微位移机构、电磁型微微移机构、压电陶瓷。
现将上述几类微位移机构的特点作一一分析。
机械传动式微位移机构在精密机械和仪器中应用广泛。
其结构形式比较多，主要有：螺旋机构、杠杆机构、楔块凸轮机构等，以及它们之间的组合机构。
机械传动式微位移机构存在间隙、传动误差、摩擦损耗以及爬行现象等，其运动灵敏度、精度很难达到微米级精度，故只适用于中等精度的微位移系统。
弹性变形微位移机构分为弹性缩小机构和杠杆式位移缩小机构。
弹性缩小机构利用两个弹簧的刚度比进行位移缩小，这种缩小机构的缺点是当微动台承受外力或部分摩擦力时，它将直接成为定位误差的因素，而且对于步进状态的输入位移，容易产生过渡性的振荡。
杠杆式位移缩小机构是微动机构中常见的一种形式。
其定位精度易受末级杠杆回转支点和着力点的结构、加工精度的影响。
电热式微位移机构是利用物体的热膨胀来实现微位移的。
这种机构结构简单，操作方便。
但由于传动杆与周围介质之间有热交换，影响了位移精度。
由于热惯性的存在，不适于高速位移。
当隔热不合理时，相邻的零部件由于受热变形，以致影响整机的精度，这些原因限制了它的应用。
磁致伸缩微位移机构是利用铁磁材料在磁场的作用下产生微伸长运动来实现微位移的。
但由于铁磁材料在磁场的作用下，除产生磁致伸缩外，还伴随着受热伸长，因此其应用受到了限制。
电磁铁驱动的微位移机构利用电磁原理，通过控制线圈中的电流大小来控制电磁力的大小，使具有弹性支承的工作台产生精密微位移。
它的缺点是电磁铁中始终要通过一定的电流，结果由于电磁铁发热而影响精度。
此外，这种机构的位移阶跃响应存在瞬间的振荡，灵敏度高时系统难于稳定。
压电陶瓷驱动的柔性支承微位移机构是利用某些晶体的逆压电效应来工作的。
它的特点是结构紧凑、体积很小、无机械摩擦、无间隙、具有很高的位移分辨率。
使用压电或电致伸缩器件驱动。
由于机电耦合效应进行的速度很快，来不及与外界热交换，因此不存在发热问题，同时没有噪声，适用于各种介质环境工作，是一种理想的微位移器。
研究压电陶瓷是现在国内微位移测量进行到纳米级别比较合适的方向。
1.2 总体设计方案总体设计方案如下：整体设计分为四个模块，分别为电源模块、信号采集模块、信号处理模块及人机接口模块。
信号采集模块由LVDT和AD698组成，通过LVDT采集位移信号，将微位移的位移量转化为电压量（交流信号），再由AD698读出LVDT的输出电压，并把交流电压信号转化为直流信号，经A/D转换器CS5524转换后把模拟量变为数字量，同时通过单片机A TMEGA128处理，最终显示出要测位移量。
其总体结构图如图1.1所示。
信号采集模块信号处理模块人机接口模块图1.1 微位移测量总体设计框图1.3 新颖的微位移测量技术微位移测量系统不仅用在冶金与机械行业中，近年来，大型水库的库岸边坡，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。
桥梁、大坝、摩天大楼等大型建筑会发生微变形。
微位移量是危险报警的主要监测参数。
所以，进行微位移测量，尤其重要。
现有的微位移监测技术有：在建筑物浇注混凝土时预埋光纤传感器，通过光纤传感器输出信号分析微位移量。
例如要测量桥的微位移(微变形)就须修桥时在混凝土中预埋光纤传感器，以便通过检测光纤传感器参数的变化来测量桥的微位移。
若要测某库岸或路边滑坡的微位移就较麻烦，须要打洞、放置光纤、灌水泥、再测量。
可能的问题是：长期使用中一旦光纤传感器坏在混凝土中，很难修复；在已建成的建筑物或危岩等情况很难埋设光纤；预埋光纤影响混凝土材料的连续性及应力情况。
GPS载波相位测量定位。
中国南方测绘集团引进了法国这一技术,生产RTK2NGK2500设备[ 324 ] 。
其微位移测量精度达5 mm + 1 ppm ×D；D是基准站到待测点的距离。
可能的问题是：将RTK2NGK2500用于微位移测量成本很高(进口价格为60万元,国产价格为24万元) ，大量使用，花费太大(据专家估计三峡水库库岸、库区需1 000多个监测点，此外，其他大型水库、公路、铁路边坡、桥梁、大坝、摩天大楼等需要量也很大)；测绘系统布置复杂, 在被测点设立分站, 放1台RTK2NGK2500分站设备或在测量点设立基准站，放1台RTK2NGK2500主站设备。