1.avr單片機外圍電路設計

1、AVR單片機外圍電路設計,主講：梁瑩林機械電子工程學院,主要內(nèi)容：,ATmega128單片機最小系統(tǒng)設計數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計（I/O口）外接RTC電路設計（ I2C總線）RS232總線及外圍電路設計（ UART總線）外接DAC電路設計（ SPI總線）放大電路設計（ ADC ）,ATmega128的硬件結(jié)構(gòu),,CPU,,,EEPROM,,,定時器/計數(shù)器,,ATmega128的引腳圖 （實際）,ATmega

2、128的引腳圖 （原理圖）,ATmega128的主要參數(shù),8位微處理器工作于16MHz時性能高達16MIPS128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（程序空間）4K 字節(jié)的內(nèi)部SRAM（內(nèi)存）53個可編程I/O 口線8路10位ADC2路串行USART、1路I2C、1路SPI2個8位定時器/計數(shù)器、2個16位定時器/計數(shù)器2路8位PWM、6路分辨率可編程（2 到16 位）的PWM,系統(tǒng)電源設計,,防止電源反接,最小系統(tǒng)

3、設計,電源,,晶振,,,復位電路,,下載口,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,數(shù)碼管,共陽,共陰,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,共陰,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,共陰,1（輸出）,0 （輸出）,1 （輸出）,0 （輸出）,掃描LED,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,共陰,0（輸出）,1 （輸出）,0 （輸出）,1（輸出）,掃描LED,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,共陰,0（輸出）,1（輸入）,0（輸出）,1（輸入）,掃描

4、按鍵,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,12864系列LCD,數(shù)碼管、按鍵與LCD接口電路設計,外接RTC電路設計,I2C實時時鐘/日歷芯片：,ISL1208、PCF8563、X1226、DS1388等,共同的特性：1、采用外部32.768kHz 的晶體振蕩器2、日歷精確到2099 年具有閏年自動修正功能3、星期、日、月、年,外接RTC電路設計,I2C總線： 由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線 用于連接微控制器及其外圍設

5、備 標準模式下：100Kbps 快速模式下：400Kbps    高速模式下：3.4Mbps,外接RTC電路設計,RTC芯片采用ISL1208,自動切換到后備電池或大電容,,,RS232總線及外圍電路設計,RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會 (Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標準接口。,RS-232 接口通常有兩種型態(tài)：9個引腳 (DB

6、-9) 25個引腳 (DB-25),,RS232總線及外圍電路設計,在多數(shù)情況下，僅需3條信號線就可實現(xiàn)：發(fā)送線、接收線及地線。,邏輯“1”=-3V～-15V,邏輯“0”=+3～+15V,RS-232C 標準對邏輯電平作了規(guī)定：,,,,RS232總線及外圍電路設計,MCU,PE0,PE1,PD2,PD3,外接DAC電路設計,DAC：即數(shù)/模轉(zhuǎn)裝換器，一種將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的裝置。,外接DAC電路設計,DAC的主要性能指標：,1、

7、分辨率最小輸出電壓(對應的輸入數(shù)字量僅最低位為“1”)與最大輸出電壓(對應的數(shù)字輸入量為全“1”)之比,2、建立時間輸出模擬信號達到滿刻度值±0.5LSB精度時所需要的時間。,外接DAC電路設計,TLC5615 10位精度 5V供電 SPI總線 建立時間: 12.5us,外接DAC電路設計,SPI總線： 由摩托羅拉公司開發(fā)的全雙工同步串行總線 波特率可以高達5Mbps MOSI:主出/從入 MISO

8、:主入/從出 SCK:串行時鐘 SS:從屬選擇,外接DAC電路設計,外接DAC電路設計,另一種DA轉(zhuǎn)換電路,脈寬調(diào)制(PWM),,,,T,,,,T,,,,脈寬t,占空比：脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值:t : T,另一種DA轉(zhuǎn)換電路,,低通濾波器(LPF),當PWM波的頻率足夠高時，占空比越大，低通濾波器的輸出越大；反之越小。,放大電路設計,,電壓增益:,1) 反相放大器,+,,,,I1,,反饋電阻RF值不能太大，否

9、則會產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。 R1的取值應遠大于信號源Ui的內(nèi)阻。,放大電路設計,2)同相放大器,同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點，廣泛用于前置放大級。,同相放大器也是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:,單片機ADC接口設計,,LPF,,LPF,,LPF,此處的低通波濾波器作用是：抗混疊,,輸入信號太小時，可適當放大,單片機ADC接口設計,A/D轉(zhuǎn)換,,,如果輸入的模擬信號頻率過高，會出