[发明专利]一种基于AVR单片机的测量工具平台及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量工具平台，具体地说，涉及一种基于AVR单片机的测量工具平台及测量方法。

背景技术

AVR单片机是美国ATMEL公司设计的，AVR单片机对原51单片机内核进行了较大的改造，废除了原51单片机中的机器周期，由原来的12时钟执行一条指令改进为一个时钟周期执行一条单周期指令，大多数指令执行所需要的时钟周期数与指令的字节数相同，使得AVR单片机的运行速度大大提高。

AVR还将Flash、EEPROM、A/D、RTC(实时系统)、WatchDog、定时器、I2C、SPI、PWM和片内振荡器等集合为一体，可以真正做到单片。AVR单片机兼容51指令集，能够应用过去开发的51应用程序。

AVR主要技术创新主要体现在以下几个方面：

1)高性能，采用精简指令集CPU(RISC)和哈佛(Harvard)结构的流水线技术，拥有32个通用寄存器。

2)片内集成了非易失性程序和数据存储器以及工作存储器。

3)丰富的外设，如I2C、SPI、EEPROM、A/D、RTC、WatchDog、定时器、I2C、SPI、PWM和片内振荡器等。

4)宽工作电压：1.8～6V之间。

5)低功耗，具有6种休眠模式，能够从低功耗模式迅速唤醒。

6)编译好的目标文件可通过在线编程(ISP)直接写入程序存储器，实现芯片在系统编程调试，无需购买贵的仿真器和编程器，从而节省了系统开发成本。

7)I/O口资源丰富，设计灵活，驱动力强。

8)具有多复位源、多中断源方式。

9)其USART不占用定时器，采用独特的波特率发生器。

10)保密性强，Flash程序存储器具有保密死锁功能。

ATmega系列单片机属于AVR中的高档产品，它具有AVR单片机所具有的特点，并在此基础上，增加了更多的接口功能，提供了更充足的程序和数据存储器，并且在省电性能、稳定性、抗干扰性能以及灵活性能考虑的更加周全和完善。本课题采用ATmega16单片机，它属于ATmega系列单片机的一个子集，指令系统完全相容。

随着单片机技术的发展，ATmega系列的单片机已经成为MCS-51的升级替代产品，那么必然会成为经典单片机的学习方向，市面上AVR的学习板还很少，但是基于AVR单片机的电路已经开始普遍，因此具有相当的实用价值。

基于AVR单片机的学习开发板的设计，使用Protel99SE进行原理图和PCB的设计，外围主电路则采用模块化的设计，结构明晰、简单，可扩展性好，控制灵活，工作稳定。各个模块程序的编写用的是ICCVAR软件，采用的也是模块化的编程，程序简洁明了，结构明晰，每句都有中文注释，可读性强，很容易修改和移植到别的单片机，对以后嵌入式学习有很大的帮助作用。

现用MCS-51单片机实验学习板其不足和缺陷表现在以下几点：

1)片上资源不够丰富；

2)系统开发调试不足，主要体现在：

连接问题：设计系统的PCB板时要考虑在线仿真器与其的连接，否则无法进行总线调试。

时序限制：指目标系统在设计时要求在处理器、目标内存或目标系统中的其他存储映射I/O设备之间有非常陡的时序边缘，使用在线仿真器就可能会产生问题。

在线调试时工作频率受限：在仿真调试中的工作频率不高于20MHZ。

3)功耗问题的限制。51是5V供电，功耗较大，难以满足许多系统低功耗的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种携带方便、功能和体积可裁剪的基于AVR单片机的测量工具平台及测量方法。

其技术方案如下：

一种基于AVR单片机的测量工具平台，包括以下十大主要模块：最小系统模块、键盘模块、AD、DA模块、串口通讯模块、测温模块、红外接收块、显示模块、驱动模块、电源模块、时钟模块，系统板给各个模块分配了对应的控制I/O口，各个模块与单片机的采用跳线方式连接：

所述最小系统模块；Atmega16内部含有16K的FLASH空间、1KB的R AM空间以及512B的EEPROM空间，共有四组双向I/O口计32个，分别为PA，PB，PC，PD，电路中所有I/O口全部引出；

所述键盘模块；按键能输入数据和传输命令功能；

所述AD、DA模块；外部的模拟信号量需要转变成数字量才能进一步的由MCU进行处理，ATmega16内部集成有一个10位逐次比较ADC电路；