AVR单片机(ATmega8)试验仪的设计☆

摘    要
电子技术的迅猛发展,尤其单片机更广泛地应用于军事工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表等领域,产品功能精度和质量大幅度提高,电路简单,故障率低,可靠性高且成本低廉。ATMEL公司把51内核与其擅长的FLASH制造技术相结合,推出可重复擦写1000 次以上低功耗的89C51/52/1051/2051 等产品,取代其它8751系列,称霸单片机市场数年。
本设计以ATmega8为中心芯片，详细介绍试验板的组成设计、硬件接口扩展电路，提出以往常用芯片器件中的不足以及改进之处。全文分直流电源的设计、模数与数模转换、显示设计、RS232/RS485串口通讯等模块进行介绍。

关键词：AVR单片机，ATmega8,DDS原理,TLC5620

The design of AVR development system
Abstract
As the rapid development of electronic technologies, especially Single-chip Computer was used more widely in military industry, household electrical appliances, smart toys, portable intelligent instruments and other fields, the functional accuracy and quality of products significantly were improved, predigesting circuit, enhancing the reliability and stabilization and cutting the cost. Atmel Corporation combined the core of 51 and flash manufacturing technology which is its strongpoint and produced the 89C51/52/1051/2051 what can repeat more than 1000 erase and have low consumption of replacing other 8751 series Single-chip Computer to dominate the market for several years.
The chip design center in ATmega8, detailing the composition of the pilot board design, hardware expansion interface circuits. The chip device commonly used in the past by inadequate and improvements. The full text of the sub-DC power supply design, a few modules and switching modules, a design RS232/RS485 communications interface module presentation.

Key words: AVR Single-chip Computer, ATmega8, DDS element, TLC5620

本试验仪分模块进行设计，设计了小功率正负直流电源,采用桥式整流滤波电路,为全部芯片提供稳定的直流电源；信号通道的选择、采集与模/数转换，用电位器和单片机内部的模数转换模块实现；通过DDS技术，实现多种周期波形的输出；设计有74hc164驱动的四位数码管实现状态的显示；串行口通信，RS232/RS485标准实现上下位机的数据传输。

AVR单片机是将Flash技术与MCS-51技术相结合的精简指令集高速8位单片机，与PIC类似，使用哈佛结构，即该结构具有程序总线和数据总线双总线，数据线和指令线分离。

此次毕业设计所使用的中心芯片AVR单片机系列ATmega8由于内部结构的集成化特点，从而充分地展示了其外围接口电路的简单化。它比51系列单片机更容易扩展、应用。
ATmega系列单片机可以在不增加任何器件的情况下构成最小应用系统，来完成一些简单的测控任务，而且具有结构紧凑、体积小、成本低等优点。但是在许多情况下，考虑到实际接口的需要，最小应用系统已不能满足要求，必须进行扩展。本设计针对ATmega8单片机串行接口功能强大的特点，设计制作了整体功能强大的试验仪。设计过程中进一步熟悉了protel99se的制图功能并且基本掌握。

目   录   14000字
摘    要    I
Abstract    II
1  引言    1
1.1  概述    1
1.2  AVR单片机的主要特性    1
2  AVR系统结构    3
2.1.1  ATmega8的主要特点    3
2.1.2  结构框图    3
2.1.3  Atmega8单片机封装与引脚    5
2.1.4  AVR CPU内核    6
2.2  ATmega8内部系统    7
2.2.1  ATmega8存储器    7
2.2.2  定时器/计数器    9
2.2.3  模/数转换ADC    9
2.2.4  I/O端口    10
3  小功率正负直流电源的设计    12
3.1  直流电源的组成    12
3.2  整流电路    12
3.3  滤波电路    14
3.4  稳压管稳压电路    15
4  模数与数模转换    17
4.1  模数转换的设计    17
4.1.1  ADC的主要特征和工作原理    17
4.1.2  硬件连接    17
4.2  信号通道的选择及DA转换    18
4.2.1　DDS的原理    19
4.2.2  TLC5620D/A转换器原理与应用    21
5  显示模块设计    24
5.1  数码管显示模块    24
5.2  按键的设计    25
6  RS232/RS485通信接口    26
6.1  RS232/RS485的转换电路设计    26
7  软件设计    28
7.1  程序流程图    28
7.2  程序清单    29
结论    41
附录A 硬件电路原理图    42
附录B 试验板PCB图    43
参 考 文 献    45
致  谢    46
 
参 考 文 献
[1]  曹国华 高艺 姜涛等.高速嵌入式单片机原理与接口技术[M].北京：国防工业出版社，2004
[2]  马潮 詹卫前 耿德根.ATmega8原理及应用手册[M].北京:清华大学出版社,2003
[3]  宋建国.AVR单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998
[4]  李清泉 黄昌宁. 集成运算放大器原理与应用[M]. 北京：科学出版社，1980
[5]  王远.模拟电子技术[M].第二版.北京：机械工业出版社.2003
[6]  康华光 邹寿彬.电子技术基础部分[第四版][M].北京：高等教育出版社.2000
[7]  徐惠民 安德宁. 单片微型计算机原理、接口及应用[M]. 北京:北京邮电大学出版社,2002
[8]  孙涵芳 徐爱卿.MCS-51单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,1992
[9]  张迎新等．单片机初级教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2000
[10]  刘朝军. DDS出信号频谱结构的系统分析[J].国防科技大学学报，Vol.27 No.6 2005
[11]  邓重一.基于DDS技术的频率合成源设计[J].仪表技术与传感器，2005，10
[12]  张若禹等.DDS频谱分析与杂散预测软件包[J].装备指挥技术学院学报，Vol.16 No.4 2005.4