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AVR单片机外围电路设计 主讲：梁莹林 机械电子工程学院 主要内容： ATmega128单片机最小系统设计 数码管、按键与LCD接口电路设计（I/O口） 外接RTC电路设计（ I2C总线） RS232总线及外围电路设计（ UART总线） 外接DAC电路设计（ SPI总线） 放大电路设计（ ADC ） ATmega128的硬件结构 ATmega128的主要参数 8位微处理器 工作于16MHz时性能高达16MIPS 128K字节的系统内可编程Flash（程序空间） 4K 字节的内部SRAM（内存） 53个可编程I/O 口线 8路10位ADC 2路串行USART、1路I2C、1路SPI 2个8位定时器/计数器、2个16位定时器/计数器 2路8位PWM、6路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM 系统电源设计 最小系统设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 数码管、按键与LCD接口电路设计 外接RTC电路设计 外接RTC电路设计 外接RTC电路设计 RS232总线及外围电路设计 RS232总线及外围电路设计 RS232总线及外围电路设计 外接DAC电路设计 外接DAC电路设计 外接DAC电路设计 外接DAC电路设计 外接DAC电路设计 外接DAC电路设计 另一种DA转换电路 另一种DA转换电路 放大电路设计 放大电路设计 单片机ADC接口设计 单片机ADC接口设计 单片机ADC接口设计 课后练习 完成电路原理图的设计 完成PCB电路板的布线 2)同相放大器 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 同相放大器也是最基本的电路，其闭环电压增益Av为: LPF LPF LPF 此处的低通波滤波器作用是：抗混叠 输入信号太小时，可适当放大 A/D转换 如果输入的模拟信号频率过高，会出现什么现象？ 因此，模拟信号在进行AD转换前，必须先经过抗混叠滤波！ A/D采样前的抗混迭滤波： 物理信号 对象 传感器 电信号 放大调制 电信号 A/D 转换 数字信号 展开 低通滤波(0~Fs/2) 放大 * * CPU EEPROM 定时器/计数器 ATmega128的引脚图 （实际） ATmega128的引脚图 （原理图） 防止电源反接 电源 晶振 复位电路 下载口 数码管 共阳 共阴 共阴 共阴 1（输出） 0 （输出） 1 （输出） 0 （输出） 扫描LED 共阴 0（输出） 1 （输出） 0 （输出） 1（输出） 扫描LED 共阴 0（输出） 1（输入） 0（输出） 1（输入） 扫描按键 12864系列LCD I2C实时时钟/日历芯片： ISL1208、PCF8563、X1226、DS1388等 共同的特性： 1、采用外部32.768kHz 的晶体振荡器 2、日历精确到2099 年具有闰年自动修正功能 3、星期、日、月、年 I2C总线： 由PHILIPS公司开发的两线式串行总线 用于连接微控制器及其外围设备 标准模式下：100Kbps 快速模式下：400Kbps? ??高速模式下：3.4Mbps RTC芯片采用ISL1208 自动切换到后备电池或大电容 RS-232是美国电子工业协会 (Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。 RS-232 接口通常有两种型态： 9个引脚 (DB-9) 25个引脚 (DB-25) 在多数情况下，仅需3条信号线就可实现：发送线、接收线及地线。 逻辑“1”=-3V～-15V 逻辑“0”=+3～+15V RS-232C 标准对逻辑电平作了规定： MCU PE0 PE1 PD2 PD3 DAC：即数/模转装换器，一种将数字信号转换成模拟信号的装置。 DAC的主要性能指标： 1、分辨率 最小输出电压(对应的输入数字量仅最低位为“1”)与最大输出电压(对应的数字输入量为全“1”)之比 2、建立时间 输出模拟信号达到满刻度值±0.5LSB精度时所需要的时间。 TLC5615 10位精度 5V供电 SPI总线 建立时间: 12.5us SPI总线： 由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线 波特率可以高达5Mbps MOSI:主出/从入 MISO:主入/从出 SCK:串行时钟 SS:从属选择 跟随器 参考电源 脉宽调制(PWM) T T 脉宽t 占空比： 脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值: t : T 低通滤波器(LPF) 当PWM波的频率足够