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摘要：提出一種單片機多功能實驗儀的設計方法，該方法利用ATmega8單片機的在線自編程Flash和片載外圍接口電路等資源優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)51系列芯片的資源有限、低性能等應用弊端，提高了單片機實驗儀的性價比，使單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)更簡單、輕便、易于更新和升級。在實際的教學和科研使用中取得了良好的效果。
關鍵詞：ATmega8；單片機；多功能實驗儀；PWM；擴展模塊
O 引言
由于嵌入式系統(tǒng)應用技術的不斷發(fā)展，對于核心處理器性能的要求越來越高，一些傳統(tǒng)的51系列控制芯片已經(jīng)難以勝任許多復雜的任務。因此，我們通過調(diào)研分析，自行開發(fā)了一套基于ATmega8高性能系列單片機的實驗開發(fā)系統(tǒng)。ATMEL公司的ATmegs8單片機是一種具有獨特結構的8-bit RISC CPU，其在線自編程Flash和單時鐘指令，為C語言、Basic語言優(yōu)化的指令系統(tǒng)設置，以及豐富的片載外圍接口電路，使功能強大的ATmegs8單片機成為一款高度靈活和高性價比的芯片，為許多高端嵌入式系統(tǒng)設計提供了優(yōu)秀的解決方案。
1 系統(tǒng)總體設計
單片機多功能實驗儀硬件的總體設計原理框圖如圖l所示：
單片機實驗開發(fā)應用系統(tǒng)中ATmega8 MCU核心模塊通過RS-232與PC上位機進行通信，充分利用PC機的資源。電源部分采用USB與PC機進行連接，采用上位機的電源。另外，該實驗開發(fā)系統(tǒng)設計有下載器，只需一條下載線即可開始工作，不需購買昂貴的編程器，使用方便，節(jié)約了成本。可以保證實驗系統(tǒng)具有較高的性價比。
在實驗軟件上，既可以使用C語言也可以使用BASCOM-AVR編程軟件。BASCOM-AVR編程軟件為開發(fā)AVR單片機提供了功能強大、簡潔方便的軟件平臺，其與QB高度兼容的BASIC語言易懂好學；功能齊備的硬件仿真平臺，使單片機的學習、實驗、開發(fā)，顯得簡單、容易而富有樂趣，許多設計在計算機仿真中就可得知結果。有了BASCOM-AVR，使大規(guī)模地推廣普及AVR單片機成為可能，為許多高端嵌入式系統(tǒng)設計提供了優(yōu)秀的解決方案。
2 硬件電路的設計
2．1 CPU模塊的設計
ATmegs8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高檔單片機。ATmegs8內(nèi)部集成有豐富的硬件接口電路，2個具有比較模式的預分頻器(Separate Prescale)的8位定時／計數(shù)器。1個預分頻器(Separat Prescale)，具有比較和捕獲模式的16位定時／計數(shù)器，1個具有獨立振蕩器的異步實時時鐘(RTC)，3個PWM通道，可實現(xiàn)任意<16位、相位和頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出，8通道A／D轉換(TQFP、MLF封裝)，6路10位A／D+2路8位A／D，6通道A／D轉換(PDIP封裝)，4路10位A／D+2路8位A／D，1個I2C的串行接口，支持主／從、收發(fā)四種工作方式，支持自動總線仲裁，1個可編程的串行USART接口，支持同步、異步以及多機通信自動地址識別，1個支持主／從(Master／Slave)、收／發(fā)的SPI同步串行接口，帶片內(nèi)RC振蕩器的可編程看門狗定時器，片內(nèi)模擬比較器。圍繞核心芯片所設計的CPU模塊如圖2所示。
