毕业设计：基于AVR单片机的脉冲计数器的设计.doc

目 录 目 录 1 摘 要 2 1 绪论 3 2 方案设计 5 2.1 方案比较与选择 5 2.2 设计方案 6 3 系统硬件设计 7 3.1 电路设计应用环境简介 7 3.2 脉冲输入电路 8 3.2.1 光电耦合器 8 3.2.2 脉冲输入电路设计 8 3.3 单片机控制电路 9 3.3.1 AVR单片机 9 3.3.2 Atmega16简介 10 3.3.3 单片机控制电路设计 12 3.4 JTAG接口 13 3.4.1 JTAG简介 13 3.4.2 JTAG接口电路 14 3.5 485通信电路 14 3.5.1 MAX1487简介 14 3.5.2 485通信电路设计 15 3.6 电源电路 16 3.6.1 CD4047简介 16 3.6.2 电源电路设计 18 4 系统软件设计 19 4.1 应用环境简介 19 4.2 主程序设计流程 20 4.3 程序设计 21 4.3.1 单片机 21 4.3.2 串口通信 21 5 制作与调试 23 5.1 PCB图绘制 23 5.2 调试 24 6 总结 25 致 谢 26 参考文献 27 附 录 28 摘 要 在数字系统中计数器的主要功能是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能。脉冲计数器可以实现测量过程的自动化，广泛应用于工业生产和科学实验中。本文介绍了一种基于单片机的脉冲计数器的设计方法，系统以AVR单片机为控制器实现对输入脉冲的计数功能，编程方法采用JTAG接口实现在线编程，同时还采用485串行通信方式实现了与上位机的通信，将计数上传至上位机显示。本文提供的设计方案原理简单、功耗低、成本低廉，同时在脉冲输入端增加了光电耦合器进行光电隔离，以达到抗干扰的效果。 关键字：计数器、AVR、JTAG接口、485串行通信 1 绪论 在数字系统中计数器的主要功能是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能。计数器不仅能用于对一些时钟脉冲计数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等方面，计算结果一般要由LCD或者LED显示屏才能显示。计数器是由基本的计数单元和控制门所组成的，计数单元是由一系列具有存储信息功能的各类触发器所构成，这些触发器包括RS触发器、JK触发器、T触发器和D触发器等。 计数器分类：按照计数器中的触发器是否同时翻转来分类可以分为同步计数器和异步计数器；按照技术过程中数字增减来分类，可以分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随着时钟信号不断增加为加法计数器，随是时钟信号不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。 计数器在数字系统中应用十分广泛，如电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令；在运算器中做乘法和除法运算时记下加减法的次数，还可以在数字仪器中对脉冲实现计数。脉冲计数器可以实现测量过程的自动化，广泛应用于工业生产和科学实验中。脉冲计数器不仅可以对脉冲实现计数，还能根据脉冲数测量事件发生的频率，为大批量生产提高效率同时为维修提供低成本和便携性，而最早电子技术器都是为了诸如院子之类的现象进行技术而设计的，频率的测量都是用频率计，脉冲计数器的出现使其更适用于这些领域，而且功能比早期的频率计更加完善，使用也更加方便。 在实际应用中，光能实现对脉冲的计数是远远不够的，还需要根据计数结果实现相应的分析与控制，这就需要结合控制器和PC机了。单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CUP、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。利用单片机作为温度控制器的中心控制器，不但能使设计简化，还可以直接与PC机连接通信，实现产品的智能化。 在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。单片机的应用具有范围广的特点，对各个行业的技术改造和产品智能化的更新换代起着重要的推动作用。采用单片机来对他们控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控对象的技术指标，从而大大提高控制器的质量。 基于以上原因，本文提出了一种基于AVR单片机的脉冲计数器的设计方法，可以实现脉冲计数并上传至PC机的功能。单片机与上位机采用485串行通信方式。常用的串行通信有两种：232串行通信和485串行通信。工业设备使用环境一般比较恶劣，可能存在噪声或电源谐波的干扰，232在这种环境下工作抗干扰能力远不及485，而且232只能是一对一控制，而485可以实现一对多控制； 大部分232是9针接头，而485则用两根线就可以控制了。因此工业环境下，串行通信大多数都采取485串行通信