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一种基于ATmega128单片机的展项系统总体软件设计 　　【摘 要】文章具体分析了一种基于ATmega128单片机的展项系统总体软件设计，包括单片机与PC机的通信接口设计、单片机与控制电机接口设计、单片机与传感器接口模块设计以及用户按键接口模块的设计。 　　【关键词】ATmega128；接口模块设计 　　一、控制系统功能需求与总体硬件软件设计 　　本展项单片机控制光头光盘运动系统要实现以下功能：接收用户按键的输入，通知PC机对DVD视频播放文件做出相应的处理，同时控制光盘电机和光头电机运动系统做出相应的动作，向体验用户展示DVD的内部构造及其工作原理。要求DVD模型中光盘和光头的运动能和PC机端DVD视频的播放保持同步关系。根据系统的功能要求，硬件主要由单片机、光盘、光头电机及驱动部分、用户按键部分、传感器测位置部分和与PC机的通信部分组成。 　　 　　图1展项系统软件流程图 　　根据系统设计要求，整个软件系统由单片机控制软件，用户操作软件和管理员维护软件构成。单片机控制软件主要是完成PC主机和机电控制板的通信，实现机电控制板的所有功能。即读取用户按键，DVD光头位置信息，并传递给PC机，同时也将PC机处理后的命令传送到机电控制板，从而完成从用户到光头移动的整个通信流程。用户端操作软件提供和用户互动的操作接口，运行于PC中，是对展项功能的直接诠释，用户可以通过操作该软件界面，选择观看Demo动画的不同部分，了解DVD构造原理等，用户也可以任意在各部分动画间自由切换。系统维护软件功能是维护软件的正常运行，提供系统当前的运行状态，可恢复和备份系统。 　　二、单片机控制端的软件设计 　　根据系统设计需求，单片机控制端硬件模块逻辑图（如图2所示）：包括电机接口模块，按键接口模块，PC接口模块和传感器接口模块。 　　 　　图2单片机控制端硬件逻辑图 　　电机及其驱动部分由两部分组成，分别控制光盘和光头的运动。控制光盘旋转的电机需要用光盘电机需要变频器控制启动和停止的速度，光头电机需要控制器控制速度，和MCU的接口根据变频器和控制器的通信接口确定。用户按键接口和传感器接口通过MCU的I/O接口与MCU连接。该处理器将用户的按键输入通知PC主机，控制视频播放的速度和位置等，该处理器需要同PC主机通信，由于数据量不大，并且有一定的距离，因此采用RS485的通信方式。 　　1．单片机系统的通信方式。PC机与单片机用2根线方式进行全双工异步通信。由于AVR单片机输入输出电平为TTL电平，PC机配置的是RS232标准串口接口，二者电气规范不一致，因此必须进行电平的转换。MAX232芯片是MAXM公司推出的电平转换器，可将2路TTL电平转换成RS232电平，也可将RS232电平转换成TTL电平。本系统中，单片机端USART先通过MAX232芯片进行电平转换，然后与PC机按RS232接口协议进行串口通信。本系统中PC与ATmega128的一个USART串口相连。 　　 　　图3ATmega128与PC机通信接口示意图 　　MAX232是低功耗、单电源双MAX232发送/接收器，接收器输出为三态。在设计接口电路时，采用三线制（RxD、TxD、GND）软握手方式，即将PC机和单片机的“发送数据线（TxD）”与“接收数据线（RxD）”交叉连接，二者的地线（GND）直接连接，其他信号线均不用，握手信号用软件方法产生。这样可以实现预定目标，同时可简化电路设计，节约了成本。如图4所示，MAX232引脚T1IN接单片机串行口发送端TxD，R1OUT接串行口接收端RxD，T1OUT接计算机的RxD端，R1IN接计算机的TxD端，计算机的GND和MAX232的GND直接相连。 　　 　　图4ATmega128单片机与PC机接口电路图 　　2．电机模块接口硬件设计。ATmega128的一个串口已经与PC连接，在电机的接口上，光盘电机和光头电机的接口使用同一个USART串口，即复用串口。目前，在变频器上一般都设计有RS485通讯接口，己经成为变频器的标准配置。由于ATmega128只有USART串口，需利用电平转换芯片将USART接口信号转换成信号，完成与变频器通讯接口的连接和通讯，进行单片机和变频器之间的控制。变频器良好的控制性能要通过与单片机的通讯来实现。本系统中以用于控制光盘电机运动的内置RS485通讯接口的三菱FR-S5203E-1.5k-CHT变频器为主对象，研究单片机控制变频器的通信技术。如图5所示为变频器与计算机组成的单机通信原理图。 　　 　　图5ATmega128单片机与光盘电机通信接口示意图 　　在该系统中单片机与变频器之间通过RS485串口进行双向通讯。由于RS485数据信号采用差分传输方式，具有传输距离