1、一種電能收集充電器的設(shè)計(jì) 摘 要 隨著越來越多的PDA產(chǎn)品的在日常生活中的普及使用,電池充電器的使用也越來越廣泛,一個(gè)好的充電器設(shè)計(jì)，不但能夠?qū)崟r(shí)地對充電電路的電壓、電流這些關(guān)系到充電過程好壞的參數(shù)進(jìn)行檢測，針對這些參數(shù)的變化調(diào)整充電的電流、電壓，同時(shí)還能在充電電壓很小時(shí)還能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行充電。因此，本文設(shè)計(jì)了一種以MC34063直流升壓電路及LM2576直流可調(diào)穩(wěn)壓電路為核心，AVR單片機(jī)最小系統(tǒng)板為控制電路，能在7.3v-20v范圍內(nèi)的不同輸入電壓中，通過手動調(diào)節(jié)可為一定范圍內(nèi)不同電壓的電池充電，充電電流Ic達(dá)到大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。該系統(tǒng)主要有AVR MEGA16最小系

2、統(tǒng)，44700uf電容組成的電能收集儲存電路，MC34063直流升壓電路，LM2576直流可調(diào)穩(wěn)壓電路組成。系統(tǒng)通過44700uf電容組成的電能收集儲存電路從內(nèi)阻非常大（100歐）的電源中收集并儲存電能，再通過AVR MEGA16最小系統(tǒng)于給定時(shí)間內(nèi)發(fā)出脈沖使電容放電供給MC34063直流升壓電路電壓升壓，然后由LM2576直流可調(diào)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓為內(nèi)阻較小的（0.1歐）模擬電池充電。本系統(tǒng)具有低功耗，輸出穩(wěn)定可調(diào)，輸入內(nèi)阻大，轉(zhuǎn)換效率高無需外部電源供電，低電壓啟動（7.3v）等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：充電器；電能收集；升壓；AVR ATmega16；MC34063；脈沖充電Power to collec

3、t chargerAbstract As more and more PDA products, the increasing use in everyday life, the battery charger is also more widely used, a good battery charger design, not only in real time charging circuit voltage and current of these relations to the charging process for testing the parameters of good

4、and bad for changes in these parameters to adjust charge current, voltage, while the charge voltage of a small be able to recharge the battery, such as outdoor activities, to take advantage of low-voltage or solar power, etc. for charging, the only way to ensure that extend battery life.For the reas

5、on that，we designed a system is centering on MC34063 direct-current boosting circuit and adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit. AVR monolithic machine minimum system board is a control circuit , can in different within certain range (7.3 v-20v) entering voltage, may move the current s

6、upply adjusting the battery being that the certain range inner is unlike voltage personally , export the call for reaching battery charging electric current Ic greater than (Es-Ec)/ (Rs + Rc). Be system's turn to have AVR MEGA16 is minimal system mainly, the electric energy that 44700 uf capacit

7、ance is composed of collects storing up circuit , MC34063 direct-current boosting circuit, the adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit is composed of. Electric energy collecting and storing up the put aside circuit the electric energy that system is composed of by 44700 uf capacitance i

8、s collected from internal resistance in power sources very big (100 Europes), And then boosting supplying with a MC34063 direct-current boosting circuit voltage again by the fact that minimal AVR MEGA16 system issues pulse in given time is that capacitance discharges, battery charges from adjustable

9、 LM2576 direct-current stabilivolt circuit stabilivolt for less simulation of internal resistance. System has low-power consumption , output stability is adjustable , entering internal resistance is big, the unnecessarily external high conversion efficiency power source supplies electricity , low vo

10、ltage starting (7.3 vs) wait for a characteristic. Keywords: charger；power collection；Boost；AVR ATmega16；MC34063；pulse charge目 錄 第1章概 述1.1課題研究的背景1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3 本課題研究的內(nèi)容第2章充電器設(shè)計(jì)的基本理論2.1 常用充電器的充電方式2.2 電能收集充電器的工作原理第3章電能收集充電器的硬件設(shè)計(jì)3.1總體方案的比較與選擇31.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2 升壓電路和降壓電路設(shè)計(jì)3.2.1升壓電路3.2.2 降壓電路3.2.3 MC340633.2.4升

11、壓電路測試結(jié)果分析3.3 單片機(jī)供電電路和穩(wěn)壓電路3.3.1 單片機(jī)供電電路3.3.2 穩(wěn)壓電路3.3.3 LM25763.4檢測部分3.4.1單片機(jī)檢測電路3.4.2 單片機(jī)AVR ATmega163.5電能收集儲存電路及設(shè)計(jì)：第4章軟件設(shè)計(jì)4.1PWM產(chǎn)生的原理4.2產(chǎn)生PWM的相關(guān)寄存器4.2.1T/C1控制寄存器ATCCR1A4.2.2T/C1控制寄存器BTCCR1B4.2.3輸出比較寄存器1A-OCR1A4.2.4輸出比較寄存器1B-OCR1B4.2.5參數(shù)計(jì)算4.2.6程序設(shè)計(jì)4.3 硬件電路調(diào)試4.3.1單片機(jī)調(diào)試4.3.2電能收集儲存電路的調(diào)試第5章總結(jié)及展望5.1 總結(jié)5.2

12、 展望謝 辭參考文獻(xiàn)附 錄第1章 概 述 1.1課題研究的背景從20世紀(jì)60年代的商用鎳鎘和密封鉛酸電池到近幾年的鎳氫和鋰離子技術(shù)，可充電電池容量和性能得到了飛速的發(fā)展。目前各種電器使用的充電電池主要有鎳鎘電池（NiCd）、鎳氫電池（NiMH）、鋰電池（Li-Ion）、密封鉛酸電池（SLA）四種類型。電池充電是通過逆化學(xué)反應(yīng)將能量儲存到化學(xué)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的。由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池有自己的特性。設(shè)計(jì)充電器時(shí)要了解這些特性，以防止過度充電損壞電池。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PDA產(chǎn)品的在日常生活中的普及使用,電池充電器的使用也越來越廣泛,一個(gè)好的充電器設(shè)計(jì)，不但能夠?qū)崟r(shí)地對充電電路的電壓、電流

13、這些關(guān)系到充電過程好壞的參數(shù)進(jìn)行檢測，針對這些參數(shù)的變化調(diào)整充電的電流、電壓，同時(shí)還能在充電電壓很小時(shí)還能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行充電。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，節(jié)能環(huán)保理念的深入人心，對半導(dǎo)體IC設(shè)計(jì)和應(yīng)用也提出了更高的要求。2008年11月，五大收集制造商諾基亞、三星、索尼愛立信、摩托羅拉和LG電子聯(lián)合發(fā)布了手機(jī)充電器的五星級標(biāo)準(zhǔn)。, 新的分級制度見以零到五顆星的標(biāo)志圖案來區(qū)分待機(jī)能耗。例如，如果待機(jī)功耗小于或等于30MW的手機(jī)充電器屬于最高星級，在其標(biāo)簽上印有五顆星。相反，如果待機(jī)功耗大于或等于500MW，則充電器標(biāo)簽上將無任何星級標(biāo)記。為適應(yīng)手機(jī)充電器的技術(shù)革新和發(fā)展，新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公

14、司（簡稱BCD半導(dǎo)體）于近期推出一種新的電源控制芯片AP3768，并基于AP3768開發(fā)出全面滿足能源之星外部電源2.0標(biāo)準(zhǔn)和五星級標(biāo)準(zhǔn)的充電器方案。1.3 本課題研究的內(nèi)容 本系統(tǒng)以直流電源變換器為核心，能從一個(gè)電壓盡可能低的直流電源中吸收電能，并以盡可能大的電流向可充電電池充電。充電器輸入電壓最低可達(dá)到7.3V，最高達(dá)到20V，能有效抑制可充電電池的放電電流，且在電源電壓從7.3V逐漸升高時(shí)，能自動啟動充電功能。電能轉(zhuǎn)換電路采用開關(guān)電源直流變壓技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率大于90%。本文以MC34063直流升壓電路及LM2576直流可調(diào)穩(wěn)壓電路為核心，AVR單片機(jī)最小系統(tǒng)板為控制電路，能在7.3v-20

15、v范圍內(nèi)的不同輸入電壓中，通過手動調(diào)節(jié)可為一定范圍內(nèi)不同電壓的電池充電，充電電流Ic達(dá)到大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。該系統(tǒng)主要有AVR MEGA16最小系統(tǒng)，44700uf電容組成的電能收集儲存電路，MC34063直流升壓電路，LM2576直流可調(diào)穩(wěn)壓電路組成。第2章充電器設(shè)計(jì)的基本理論 2.1 常用充電器的充電方式 快充和慢充是充電的一個(gè)重要概念，只有了解了快充和慢充才能正確掌握充電。首先，快充和慢充是個(gè)相對的概念。有人曾問，充電器充電電流有200mA，是不是快充？這個(gè)答案并不絕對，應(yīng)該回答對于某些電池來說，它是快充，而對于某些電池來說，它只是慢充。那我們究竟怎樣來判別快充還是

16、慢充呢？在充電時(shí)，充電電流小于0.1C時(shí)，稱為涓流充電。顧名思義，是指電流很小。一般而言，涓流充電能夠把電池充的很足，而不傷害電池壽命，但用涓流充電所花的時(shí)間實(shí)在太長，因此很少單獨(dú)使用，而是和其它充電方式結(jié)合使用。 充電電流在0.1C-0.2C之間時(shí)，稱為慢速充電。充電電流大于0.2C，小于0.8C則是快速充電。而當(dāng)充電電流大于0.8C時(shí)，稱之為超高速充電。正因?yàn)?C是個(gè)邏輯概念而非絕對值，因此根據(jù)1C折算的快充慢充也是一個(gè)相對值。前面例子中提到的200mA充電電流對于1200mAH的電池來說是慢充，而對于700mAH的電池來說就是快充。知道了快慢充的概念后，還需要了解充電器的情況才能對電池正

17、確充電。目前市場上的充電器主要分為恒流充電器和自動充電器兩種。2.2電能收集充電器的工作原理大部分普通電池的原理都是原電池，利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能（放電）的一種裝置。其中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，是不可逆的。而蓄電池是可充電池，其氧化還原反應(yīng)是可逆的，正反應(yīng)為放電，逆反應(yīng)為充電，充電就是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。而本電能收集充電器，就是從一直流電源中吸收電能，然后由電容組成的電能收集儲存電路收集電能，由單片機(jī)作為控制中心，對輸入的電流進(jìn)行檢測，再由電能轉(zhuǎn)換電路把電流的電壓值轉(zhuǎn)換到電池的充電電壓，使電能轉(zhuǎn)化為電池的化學(xué)能儲存在電池中。第3章電能收集充電器的硬件設(shè)計(jì) 3.1總體方案的比較與選擇方案一 持續(xù)升壓充電

18、法經(jīng)過對題目的討論和理論計(jì)算分析，第一個(gè)方案選擇用MC34063升壓芯片直接持續(xù)升壓，因?yàn)檫@個(gè)方案在討論時(shí)基本能為負(fù)載提供足夠電壓，但是由于升壓電路的輸入內(nèi)阻大，充電部分內(nèi)阻小，電源部分分壓現(xiàn)象嚴(yán)重，功率損失過大。故放棄該方案。方案二 逆變升壓充電法通過逆變電路升壓的方法，將電壓升到超過3.6V，從而給模擬電池充電。但是考慮到逆變電路實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜且不易控制，并且升壓計(jì)算過程繁瑣，而且輸出的交流電還要經(jīng)過濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換輸出直流電給模擬電池充電，這樣不僅增加試驗(yàn)時(shí)間且功耗過大。方案三 脈沖充電法經(jīng)理論計(jì)算，持續(xù)給模擬電池充電不可能達(dá)到充電電流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。且

19、持續(xù)充電電路的輸入內(nèi)阻無法做到很大，使充電器不能從內(nèi)阻為100歐的電源中分到充電電壓?？紤]到給電容充電的方法從內(nèi)阻很大的電源中汲取電能，并可以將電能儲存于大電容中，再使電容瞬間放電，這樣相當(dāng)于從內(nèi)阻很大的電源處吸收能量然后儲存并以電容放電的形式灌輸電流到模擬電池中，而且電容放電過程中的輸出內(nèi)阻近似為0，再由MC34063開關(guān)電源芯片升壓，再通過可調(diào)開關(guān)穩(wěn)壓芯片lm2576穩(wěn)壓使Es在一定范圍內(nèi)變化的情況下都能以穩(wěn)定的電壓為模擬電池供電。方案選擇：選擇第三套方案，脈沖充電法，該套方案能在滿足題目要求的前提下更好地實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)，使得充電部分能以穩(wěn)定的電壓為模擬電池供電。31.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖3-1

20、系統(tǒng)框圖 由于電源內(nèi)阻為100歐所以采用內(nèi)阻可近似看成內(nèi)阻無窮大的大電容電路來汲取電能并儲存，然后通過AVR單片機(jī)最小系統(tǒng)板控制電容充放電時(shí)間，為后續(xù)MC43063DC-DC升壓電路供電，升壓后使LM2576開關(guān)穩(wěn)壓電路能在瞬間達(dá)到工作電壓并穩(wěn)壓為模擬電池供電。3.2升壓電路和降壓電路設(shè)計(jì)3.2.1升壓電路方案一：MC34063組成的降壓電路原理如圖8,當(dāng)芯片內(nèi)開關(guān)管(T1)導(dǎo)通時(shí)，電源經(jīng)取樣電阻Rsc、電感L1、MC34063的1腳和2腳接地，此時(shí)電感L1開始存儲能量，而由C0對負(fù)載提供能量。當(dāng)T1斷開時(shí)，電源和電感同時(shí)給負(fù)載和電容Co提供能量。電感在釋放能量期間，由于其兩端的電動勢極性與電

21、源極性相同，相當(dāng)于兩個(gè)電源串聯(lián)，因而負(fù)載上得到的電壓高于電源電壓。開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率稱為芯片的工作頻率。只要此頻率相對負(fù)載的時(shí)間常數(shù)足夠高，負(fù)載上便可獲得連續(xù)的直流電壓。采用MC34063芯片。MC34063是一單片雙極性線性集成電路，片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動器和大電流輸出開關(guān)。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。其芯片的主要特點(diǎn)是能在3.0到30V的輸入電壓下工作，輸出開關(guān)電流可達(dá)1.5A，輸出電壓可以通過R1和R2的比值來調(diào)節(jié)，開關(guān)振蕩頻率從100Hz到100KHz。構(gòu)成升壓變換器的具體電路如下所示：圖3-2 MC3

22、4063升壓電路方案二：采用MAX756芯片，MAX756是CMOS升壓DC - DC開關(guān)芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)低輸入電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。MAX756芯片最低工作電壓可以達(dá)到0.7V，輸出電壓可以通過相關(guān)管腳配置決定輸出3.3還是5.5V，開關(guān)振蕩頻率從最高可以達(dá)到500KHz，該芯片采用10低電壓的穩(wěn)壓器制造雙極技術(shù)使電源電流降至60A，并用CMOS和獨(dú)特的恒定關(guān)斷時(shí)間脈沖來調(diào)整控制頻率，這樣使芯片效率高達(dá)到87%。圖3-3 MAX756芯片構(gòu)成的升壓電路 3.2.2降壓電路方案一：MC34063比較器的反相輸入端(腳5)通過外接分壓電阻R1、R2監(jiān)視輸出電壓。其中，輸出電壓U。=1.25(1+ R2/R

23、1)由公式可知輸出電壓。僅與R1、R2數(shù)值有關(guān)，因125V為基準(zhǔn)電壓，恒定不變。若R1、R2阻值穩(wěn)定，U。亦穩(wěn)定。 2腳5電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓125V同時(shí)送人內(nèi)部比較器進(jìn)行電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(125V)時(shí)，比較器輸出為跳變電壓，開啟RS觸發(fā)器的S腳控制門，RS觸發(fā)器在內(nèi)部振蕩器的驅(qū)動下，Q端為“1”狀態(tài)(高電平)，驅(qū)動管T2導(dǎo)通，開關(guān)管T1亦導(dǎo)通，使輸入電壓Ui向輸出濾波器電容Co充電以提高U。，達(dá)到自動控制U。穩(wěn)定的作用。 3當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(125V)時(shí)，RS觸發(fā)器的S腳控制門被封鎖，Q端為“0”狀態(tài)(低電平)，T2截止，T1亦截止。 4.振蕩器的Ipk輸

24、入(腳7)用于監(jiān)視開關(guān)管T1的峰值電流，以控制振蕩器的脈沖輸出到RS觸發(fā)器的Q端。 5.腳3外接振蕩器所需要的定時(shí)電容Co電容值的大小決定振蕩器頻率的高低，亦決定開關(guān)管T1的通斷時(shí)間。 圖3-4 MC34063升壓電路方案二：調(diào)壓器的核心是脈沖寬度調(diào)制(PWM)集成電路TLA94，TL494是常見的PWM集成電路。TL494在工作時(shí)，其頻率由外接在5、6腳上的鋸齒波振蕩器的定時(shí)電容和電阻決定，輸出脈沖寬度由加在1和16腳誤差放大器的同相輸入端電平的高低決定。反向輸入端2和15腳通過R20和R5接在基準(zhǔn)電壓輸出端14腳。調(diào)壓器的穩(wěn)壓控制：輸出電壓從儲能電感L的輸出端，通過R23、R7接到TL49

25、4誤差放大器1的同相輸入端1腳上，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，同相輸入端1腳上的電平升高，則可使集成電路內(nèi)部的兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管輸出的脈沖寬度變窄。從而降低輸出電壓。反之，則可升高電壓。過流保護(hù)控制：過流取樣電阻是R18，在有輸出電流時(shí)，R侶上的電壓是左高右低，這兩端電壓通過R4和R22加到誤差放大器2的16和15腳上，當(dāng)R18上的電壓因過流而升高到一定程度，就能使輸出的脈沖寬度變窄，從而起到限制輸出電流的目的。由于是13腳接地，兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管同時(shí)導(dǎo)通或截止，所以兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管是并聯(lián)輸出，8腳和11腳相連，9腳和10腳相連，9腳10腳為發(fā)射極輸出，當(dāng)9腳和10腳輸出脈沖時(shí)，VT6導(dǎo)通，、VT5截

26、止，、VT4導(dǎo)通，VT3也導(dǎo)通，輸出電流通過儲能電感L向負(fù)載供電；當(dāng)9腳和10腳停止輸出脈沖時(shí),VT3截止，由于自感現(xiàn)象，續(xù)流二極管VD6導(dǎo)通，將儲能電感L儲存的磁場能轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載，在降壓型開關(guān)電源中，續(xù)流二極管是不可缺少的元件，沒有它，功率晶體管VT3和其它元件將擊穿損壞。續(xù)流二極管常采用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管。為保證工作的可靠，由VT1組成的穩(wěn)壓電路為TL494提供啟動電源；由VT2組成的穩(wěn)壓電路為功率晶體管提供啟動電源，一旦輸出電壓已建立，這些電源將由VD4和VD5直接供給。由上述工作原理的介紹，輸出電壓大小的調(diào)節(jié)可通過改變R23的阻值實(shí)現(xiàn)：過流保護(hù)控制的限流值由過流取樣電阻R

27、18的阻值決定。輸出功率晶體管VT3采用VMOS功率場效應(yīng)管,如嫌輸出電流不夠或功率晶體管過熱，可將兩只功率場效應(yīng)管并聯(lián)使用。但另一只場效應(yīng)管的柵極G也要串-10歐電阻再連在VT4的發(fā)射極上。兩只功率場效應(yīng)管的漏極D和源極S則并聯(lián)。輸出功率晶體管和續(xù)流二極管都應(yīng)外接散熱器。圖3-5 TL494組成的降壓型開關(guān)電路圖 方案選擇：由于MC34063具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.使用靈活降壓型(Buck)、升壓型(Boost)、升降壓型(Buck-boost) ；2.價(jià)格便宜 1.5A開關(guān)電流適合一般小型電源轉(zhuǎn)換設(shè)備（很多路由器 交換機(jī)里面都有這個(gè)）；3.電壓范圍很大 2.540V均可工作： 4.支持電流取樣，

28、限流功能等優(yōu)點(diǎn)，并且升壓和降壓電路可以使用同一塊MC34063，節(jié)約了成本，故而選擇MC34063電路作為升壓和降壓模塊。其具體電路圖如下：圖3-6 34063電路3.2.3MC34063該器件本身包含了DCDC變換器所需要的主要功能的單片控制電路且價(jià)格便宜。它由具有溫度自動補(bǔ)償功能的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、比較器、占空比可控的振蕩器，RS觸發(fā)器和大電流輸出開關(guān)電路等組成。該器件可用于升壓變換器、降壓變換器、反向器的控制核心，由它構(gòu)成的DCDC變換器僅用少量的外部元器件。主要應(yīng)用于以微處理器(MPU)或單片機(jī)(MCU)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)里。MC34063集成電路主要特性：1.輸入電壓范圍：2、540V；2.

29、輸出電壓可調(diào)范圍：12540V；3.輸出電流可達(dá)：15A；4.工作頻率：最高可達(dá)100kHz；5.低靜態(tài)電流；6.短路電流限制。7.可實(shí)現(xiàn)升壓或降壓電源變換器。MC34063的基本結(jié)構(gòu)及引腳圖功能： 圖3-7 MC34063的基本結(jié)構(gòu)和功能 MC34063計(jì)算器1腳：開關(guān)管T1集電極引出端；2腳：開關(guān)管T1發(fā)射極引出端；3腳：定時(shí)電容ct接線端；調(diào)節(jié)ct可使工作頻率在100100kHz范圍內(nèi)變化； 4腳：電源地； 5腳：電壓比較器反相輸入端，同時(shí)也是輸出電壓取樣端；使用時(shí)應(yīng)外接兩個(gè)精度不低于1的精密電阻；6腳：電源端；838電子7腳：負(fù)載峰值電流（Ipk）取樣端；6，7腳之間電壓超過300mV

30、時(shí)，芯片將啟動內(nèi)部過流保護(hù)功能；8腳：驅(qū)動管T2集電極引出端。3.2.4升壓電路測試結(jié)果分析 當(dāng)Es在1.23.6V變化時(shí)，測得Ic值如表2所示。由表中數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)Es電壓高于1.6V以后，充電電流Ic開始增加，限于測量儀器的精度，讀的Ic不為零的最小Es值為7.3V。圖7顯示了Es和Ic之間的變化關(guān)系。表3-1升壓電路測試數(shù)據(jù)(V)2.12.63.03.33.6(mA)7.3336684118 當(dāng)Es在2.33.6V之間變化時(shí)，；當(dāng)Es在1.22.3V之間變化時(shí)，。 3.3單片機(jī)供電電路和穩(wěn)壓電路3.3.1單片機(jī)供電電路方案一：用LM2576-5.0產(chǎn)生的5v電壓可以直接做單片機(jī)的電源，注

31、意在單片機(jī)供電腳上要有高頻退耦電容。 LM2576有3A的帶負(fù)載能力，這沒有什么不好，內(nèi)阻小，損耗就小些，散熱也好些。如果片機(jī)用電量在0.5A以上，就算匹配；否則可以選擇功率小一檔的，如輸出1A的穩(wěn)壓塊，以節(jié)約成本并能減小體積。 LM2576常溫下的壓差有1V，并且輸入電壓若只有7.4V的話，剛達(dá)到可用電壓，這時(shí)它的靜態(tài)電流偏大些，使它的轉(zhuǎn)換效率大打折扣，估計(jì)會小于70%。建議有條件的話，輸入用三個(gè)3.7V的鋰電池串聯(lián)（電池的總?cè)萘坎蛔兣c兩個(gè)相同），這樣總電壓約11.1伏，進(jìn)入LM2576的高效區(qū)，可達(dá)85%左右，同時(shí)對電池的電流能力要求小些，有利于延長電池的使用壽命。具體電路圖如下： 圖3-

32、8 LM2576供電電路方案二： 這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負(fù)載電阻當(dāng)輸出電較大時(shí)。 7805應(yīng)配上散熱板為提高輸出電壓的應(yīng)用電路穩(wěn)壓二極管VD1串接在78XX穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓Uo得到一定的提高。 輸出電壓Uo為78XX穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管VC1穩(wěn)壓值之和VD2是輸出保護(hù)二極管， 一旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓值時(shí)， VD2導(dǎo)通， 將輸出電流旁路， 保護(hù)7800穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。方案選擇：由于LM7805是串連穩(wěn)壓電源模塊，功耗很大，本身發(fā)熱很大，容易燒掉，而用LM2576-5.0V，

33、則好得多，這個(gè)是開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊，用起來也很方便，只要幾個(gè)零件就可以了，這個(gè)電源模塊有5個(gè)引腳，有一個(gè)是ON/OFF引腳，可以控制關(guān)閉輸出。故而選擇方案一。3.3.2穩(wěn)壓電路方案一：LM2576-ADJ是輸出電壓可調(diào)型,其技術(shù)參數(shù)為:輸入電壓3. 540V ;輸出電壓1. 2337V ;輸出電流3A ;振蕩器固定頻率52kHz ;TTL關(guān)閉能力及低功率備用狀態(tài);具有熱關(guān)閉和限流保護(hù)功能。其典型應(yīng)用電路如圖3所示(輸出電壓連續(xù)可調(diào)) ,當(dāng)直流輸出端直接接于控制端4腳時(shí),可輸出固定電壓。LM2576系列產(chǎn)品是現(xiàn)流行的三端線性調(diào)整器的替代品。 圖3-9 LM2576-ADJ電路 交流電經(jīng)電源變壓器隔

34、離降壓再經(jīng)橋式整流濾波后,加到LM2576-ADJ輸入端1腳。穩(wěn)壓器控制端4腳接于電位器W和電阻R組成的分壓電路上,改變W即可改變分壓比,就能調(diào)節(jié)其輸出電壓大小。Vo = UREF(1 +W/R) ,其中UREF為穩(wěn)壓器取樣電路基準(zhǔn)電壓為1. 23V。C1輸入端濾波電容, C2、C3輸出端濾波電容如圖4所示。 圖3-10 高效率輸出連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源 器件選擇：C1的選擇原則可按IOM×1000uF/A經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算,即每輸出1A電流就對應(yīng)于1000uF的電容量,耐壓為63V即可。續(xù)流二極管D的選擇,正向額定電流必須大于負(fù)載電流,耐壓值必須大于輸入電壓。 貯能電感的計(jì)算,按公式計(jì)算。

35、其中Vi為LM2576-ADJ輸入不穩(wěn)定的直流,Iomin為開關(guān)穩(wěn)定器輸出電流的最小值,f開關(guān)管工作頻率。輸出端濾波電容的計(jì)算,按公式計(jì)算。其中Vo為開關(guān)穩(wěn)定器輸出電壓紋波分量。 本電路的使用特點(diǎn)：(1)當(dāng)輸出電壓較低時(shí),其輸出脈寬很窄,占空比很小,將增加輸出電壓的紋波系數(shù)。因此,變壓器次級宜采取高低壓抽頭。 (2)信號地與功率地必須分開布置,因?yàn)楣β实鼐€上流過大電流在印制板上形成壓降若被引入信號端,經(jīng)過開關(guān)穩(wěn)壓器反映到輸出端,將影響穩(wěn)壓性能。 (3)使用中應(yīng)避免輸出端短路,尤其是當(dāng)輸出電壓較高、輸出電流較大時(shí),有可能造成開關(guān)穩(wěn)壓器損壞。 圖3-11 LM2576可調(diào)穩(wěn)壓電路方案二：本方案的可

36、調(diào)穩(wěn)壓電源可以實(shí)現(xiàn)從1.25V30V連續(xù)可調(diào)，輸出電流可到4A左右。采用最常見的可調(diào)穩(wěn)壓集成電路LM317組成電路的核心， 本電路中，由T2、D5、VW1、R5、R6、C10及繼電器K構(gòu)成自適應(yīng)切換動作電路。當(dāng)輸出電路低于14V時(shí)，VW1因擊穿電壓不夠而截止，無電流通過，T2截止，K不吸合，其觸點(diǎn)K在常態(tài)位置，電路輸入電流14V交流電。反之當(dāng)輸出電壓高于14V時(shí)，VW1擊穿導(dǎo)通，T2亦導(dǎo)通，繼電器K吸合，28V交流電接入電路。這樣可以保證輸入電壓與輸出電壓差不會大于15V，此時(shí)，LM317輸出電流典型值為2.2A。圖中采用了兩塊LM317供電，整個(gè)電路輸出電流可在4A以上。由于兩塊LM317參

37、數(shù)不可能一樣，電路中在LM317輸出端串接了小阻值電阻R3、R4，用以均分電流。 輸出電壓調(diào)整由RP1、RP2完成。附加晶體管T1的目的在于避免電位器RP1滑動端接觸不良，使W317調(diào)整公共端對地開路，造成輸出電壓突然變化，損壞電源及負(fù)載。 雙色發(fā)光二極管作為保險(xiǎn)絲熔斷指示器（紅光）兼電源只是器（橙色光）。當(dāng)電源正常時(shí)，兩只發(fā)光二極管均加有正向電壓，紅、綠發(fā)光二極管均發(fā)光，形成橙色光。當(dāng)保險(xiǎn)絲FU2斷開時(shí)，僅紅色發(fā)光管加有正向電壓，故此時(shí)只發(fā)紅光。 為保證穩(wěn)壓準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)電路板時(shí)主電流回路應(yīng)足夠?qū)挘⒑干?mm以上的銅導(dǎo)線或涂錫，以減少紋波電壓。C6、C8盡量靠近LM317的輸入、輸出端，并優(yōu)先

38、采用無感電容。C5如無合適容量，可用幾只電容并聯(lián)。R3、R4可用錳絲自制。 調(diào)試時(shí)，調(diào)整RP1、RP2應(yīng)使繼電器在電源輸出14V左右時(shí)吸合，否則可調(diào)換穩(wěn)壓二極管再試。 圖3-12 LM317穩(wěn)壓電路方案選擇：由于方案二的電路太過復(fù)雜，且芯片LM317的效率也不如LM2576，而LM2576屬于開關(guān)電源型的，效率高，且外圍只需要少量的元器件就可以組成穩(wěn)壓電路，故選擇方案二。3.3.3LM2576LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需

39、極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列包括 LM2576（最高輸入電壓40V）及LM2576HV（最高輸入電壓60V）二個(gè)系列。各系列產(chǎn)品均提供有3.3V（-3.3）、5V（-5.0）、12V（-12）、15V（-15）及可調(diào)（-ADJ）等多個(gè)電壓檔次產(chǎn)品。此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。 LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下： 最大輸出電流：3A； 最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V； 輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選； 振東頻率：52kHz； 轉(zhuǎn)換效率：75%88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）； 控

40、制方式：PWM； 工作溫度范圍：-40 +125 工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制； 工作模式控制：TTL電平兼容； 所需外部元件：僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)）； 器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制； 封裝形式：TO-220或TO-263。 LM2576的內(nèi)部框圖如圖1所示，該框圖的引腳定義對應(yīng)于五腳TO-220封裝形式。 圖3-1 LM2576內(nèi)部結(jié)構(gòu) LM2576內(nèi)部包含52kHz振蕩器、1.23V基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（1.23V），正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同

41、的阻值，其中R1=1k（可調(diào)-ADJ時(shí)開路），R2分別為1.7 k（3.3V）、3.1 k（5V）、8.84 k（12V）、11.3 k（15V）和0（-ADJ），上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23V進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。 由圖1及LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的MCU穩(wěn)壓電源。表3-2 LM2576的管腳功能1腳VIN為了抑制瞬態(tài)電壓以及為穩(wěn)壓器提供開關(guān)電源，需要有

42、一個(gè)合適的輸入旁路電容。2腳輸出這是內(nèi)部開關(guān)的發(fā)射極。這一輸出開關(guān)的典型飽和電壓是15V。要記住與此腳相連的PCB區(qū)域應(yīng)盡可能的小，以使對感應(yīng)電路的耦合最小。3腳地電路接地管腳。4腳反饋這一管腳獲取穩(wěn)壓輸出電壓以完成反饋回路。信號被內(nèi)部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R1、R2所分，并送至內(nèi)部誤差放大器的同相輸入端，在可調(diào)節(jié)型號的LM2576開關(guān)穩(wěn)壓器重，這一管腳是誤差放大器的直接輸入，且電阻網(wǎng)絡(luò)R1、R2從外部鏈接，以允許對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。5腳通/斷它允許用邏輯電平信號來關(guān)閉開關(guān)穩(wěn)壓器，這一使得總輸入電流下降至80A左右。門限電壓典型值是1.4V。加上一個(gè)比它大的電壓會使穩(wěn)壓器關(guān)閉。如果所加電壓小于1.4V或

43、此管腳開路。穩(wěn)壓器將處于“接通”狀態(tài)。 表3-3 器件型號/標(biāo)稱輸出電壓LM2576-3.33.3VLM2576-55.0VLM2576-1212VLM2576-1515VLM2576-ADJ1.23V至37V3.4檢測部分 3.4.1單片機(jī)檢測電路芯片的選擇：ATMEL公司是世界上有名的生產(chǎn)高性能、低功耗、非易失性存儲器和各種數(shù)字模擬IC芯片的半導(dǎo)體制造公司。在單片機(jī)微控制器方面，ATMEL公司有AT89, AT90和ARM三個(gè)系列單片機(jī)的產(chǎn)品。由于8051本身結(jié)構(gòu)的先天性不足和近年來各種采用新型結(jié)構(gòu)和新技術(shù)的單片機(jī)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在的單片機(jī)市場是百花齊放。ATMEL在這種強(qiáng)大市場壓力下，發(fā)揮

44、Flash存儲器的技術(shù)特長，于1997年研發(fā)并推出了個(gè)新配置的、采用精簡指令集RISC(Reduced Instruction Set CPU)結(jié)構(gòu)的新型單片機(jī)，簡稱AVR單片機(jī)。 精簡指令集RISC結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)90年代開發(fā)出來的，綜合了半導(dǎo)體案成技術(shù)和軟例-性能的新結(jié)構(gòu)。AVR單片機(jī)采用RISC結(jié)構(gòu)，具有1MIPS/ MHz的高速運(yùn)行處理能力。為了縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場的時(shí)間，簡化系統(tǒng)的維護(hù)和支持，對于由單片機(jī)組成的嵌入式系統(tǒng)來說，用高級語言編程已成為一種標(biāo)準(zhǔn)編程方法。AVR結(jié)構(gòu)單片機(jī)的開發(fā)日的就在于能夠更好地采用高級語言（例如C語言、BASIC語言）來編寫嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，從而能高效地開發(fā)

45、出目標(biāo)代碼。為了對目標(biāo)代碼大小、性能及功耗進(jìn)行優(yōu)化，AYR單片機(jī)的結(jié)構(gòu)中采用了大型快速存取寄存器組和快速的單周期指令系統(tǒng)。 AVR單片機(jī)運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)，在前一條指令執(zhí)行的時(shí)候就取出現(xiàn)行的指令，然后以一個(gè)周期執(zhí)行指令。在其他的CISC以及類似的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)中，外部振蕩器的時(shí)鐘被分頻降低到傳統(tǒng)的內(nèi)部指令執(zhí)行周期，這種分頻最大達(dá)12倍(8051)。AVR單片機(jī)是用一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的，它是在8位單片機(jī)中第一個(gè)真正的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。 由于AVR單片機(jī)采用了Harvard結(jié)構(gòu)，所以它的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是分開組織和尋址的。尋址空間分別為可直接訪問8M字節(jié)的程序存儲器和8M

46、字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。同時(shí)，由32個(gè)通用工作寄存器所構(gòu)成的寄存器組被雙向映射，因此，可以采用讀寫寄存器和讀寫片內(nèi)快速SRAM存儲器兩種方式來訪問32個(gè)通用工作寄存器。AVR主要有單片機(jī)有ATtiny、AT90和ATmega三種系列，其結(jié)構(gòu)和基本原理都相類似。本次設(shè)計(jì)所用到的Atmega16L芯片便是ATmega系列中的一種，在這里作為充電器的核心部件。它是一種具有40引腳的高性能、低功耗的8位微處理器。其功能特性如下：(1) 8位CPU。(2)先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)：131條指令大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期32個(gè)8 位通用工作寄存器全靜態(tài)工作(3)非易失性數(shù)據(jù)和程序存儲器：16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編

47、程Flash，擦寫壽命可達(dá)到10,000次以上。具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)，通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程。512字節(jié)的EEPROM，可連續(xù)擦寫100,000次。1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM，可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。(4)可通過JTAG接口實(shí)現(xiàn)對FLASH、EEPROM的編程。(5) 32個(gè)可編程的I/O引線，40引腳PDIP封裝。(6)兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。(7)片內(nèi)/片外中斷源。(8)具有一個(gè)10位的AD轉(zhuǎn)換器，能對來自端口A的8位單端輸入電壓進(jìn)行采樣。(9)工作電壓：2.7

48、5.5V。速度等級：08MHz。AVR單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下：1.片內(nèi)集成可擦寫10000次以上的Flash程序存儲器。由于AVR采用16位的指令，所以一個(gè)程序存儲器的存儲單元為16位，即XXXX*1116(也可理解為8位，即2*XXXX*8)。AVR的數(shù)據(jù)存儲器還是以8個(gè)Bit(位)為一個(gè)單元，因此AVR還是屬于8位單片機(jī)。2.采用CMOS工藝技術(shù)，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。AVR的指令執(zhí)行速度可達(dá)50ns (20MHz)。AVR運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)概念，具有預(yù)取指令的特性，即對程序存儲和數(shù)據(jù)存取使用不同的存儲器和總線。當(dāng)執(zhí)行某一指令時(shí)，下一指令被預(yù)先從程序存儲

49、器中取出，這使得指令可以在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。3.高度保密(LOCK)?？啥啻尾翆懙腇LASH具有多重密碼保護(hù)鎖死(LOCK)功能，因此可低成本高速度地完成產(chǎn)品商品化，并且可多次更改程序(產(chǎn)品升級)而不必浪費(fèi)1C或電路板，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及競爭力。4.超功能精簡指令。具有32個(gè)通用作寄存器(相當(dāng)于8051中的32個(gè)累加器)，克服了單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶須現(xiàn)象，1284K字節(jié)SRAM可靈活使用指令計(jì)算，并可用功能很強(qiáng)的C語言編程，易學(xué)、易寫、易移植。5.程序?qū)懭肫骷梢圆⑿袑懭?用編程器寫入)，也可使用串行在線編程(ISP)方法下載寫入，也就是說不必將單片機(jī)芯片從系統(tǒng)上拆下，拿到萬用編

50、程器上燒寫，而可直接在電路板上進(jìn)行程序的修改、燒寫等操作，方便產(chǎn)品升級，尤其是采用SMD封裝，更利于產(chǎn)品微型化。6.工作電壓范圍為2.7V6.0V,電源抗干擾性能強(qiáng)。7.AVR單片機(jī)還在片內(nèi)集成了可擦寫100000次的PROM數(shù)據(jù)存儲器，等于又增加了一個(gè)芯片，可用于保存系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)、固定表格和掉電后的數(shù)據(jù)，既方便了使用，減小了系統(tǒng)的空間，又大大提高了系統(tǒng)的保密性。8.有8位和16位的計(jì)數(shù)器定時(shí)器(C/T)，可作比較器、計(jì)數(shù)器、外部中斷和PWM（也可作D/A）用于控制輸出。 圖3-13單片機(jī)最小系統(tǒng) AVR ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng)：該電路的核心，其實(shí)就是一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)。它由一片單

51、片機(jī)芯片、一個(gè)電源、一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容構(gòu)成。采用了在ATmega16引腳XTAL1和XTAL2上外接由石英晶體和電容組成的諧振回路，并配合片內(nèi)的OSC（Oscillator）振蕩電路構(gòu)成的振蕩源作為系統(tǒng)時(shí)鐘源的。ISP（In-System Programming）在系統(tǒng)可編程，指碼電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下元件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP的方式擦除或再編程。ISP的實(shí)現(xiàn)相對要簡單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲器可以由上位機(jī)的軟件通過串口來進(jìn)行改寫。對于單片機(jī)來講可以通過SPI或其他的串行接口接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲器中。所以即使我們將芯片焊接

52、在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個(gè)串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲器的改寫，而無需再取下芯片。ATmega16采用SPI口實(shí)現(xiàn)ISP在線編程是最常用的方式，因?yàn)檫@樣不會造成AVR的I/O口浪費(fèi)。ATmega16芯片構(gòu)成的AVR最小系統(tǒng)中，并沒有考慮如何實(shí)現(xiàn)對AVR的編程。如果完全按圖完成硬件系統(tǒng)后，要對AVR編程時(shí)，就必須將芯片從PCB板上取下，放到專用的編程設(shè)備上將才能系統(tǒng)的執(zhí)行代碼源下載到芯片中，然后再將芯片插回到PCB上，對于系統(tǒng)調(diào)試和生產(chǎn)都非常不方便。在圖3-13的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)ISP編程下載口，該口的2、3、4、5腳同芯片SPI接口的MOSI(PB5)、MISO(PB6)、SCK(

53、PB7)和RESET引腳相連接。當(dāng)需要改動AVR的熔絲位配置，或?qū)⒕幾g好的運(yùn)行代碼燒入AVR的FlashROM中時(shí)，就不需要將芯片從PCB板上取下了。只要將一根簡單的編程線插在該編程下載口上，利用PC機(jī)就可以方便的實(shí)現(xiàn)上面的操作了。 當(dāng)PC機(jī)對AVR編程是需要先將SUK和RESET引腳拉低，使AVR芯片進(jìn)入SPI編程狀態(tài)，然后通過SPI口進(jìn)行下載操作。所以，在設(shè)計(jì)AVR系統(tǒng)硬件時(shí)，如考慮使用SPI口實(shí)現(xiàn)ISP的功能，圖中的R1電阻不可省略。此時(shí)R1起到了隔離作用，正是有了R1，才能使用戶在外部能夠?qū)ESET腳施加低電平（0伏）。當(dāng)編程下載完成后，外部一旦釋放掉RESET，該引腳通過R1又被拉

54、成高電平，AVR就直接進(jìn)入了正常的工作狀態(tài)。R1的阻值在5K-10K之間，太大和太小都不合適。如果系統(tǒng)不需要支持ISP功能的話，則可以將R1省略掉，把RESET引腳與Vcc連接。AVR的PB5、PB6、PB7與編程下載接口連接，在編程狀態(tài)時(shí)這3個(gè)引腳用于下載操作。編程完成拔掉下載線，芯片進(jìn)入正常工作后，PB5、PB6、PB7仍可作為普通的I/O口或者AVR的SPI口使用，受AVR的控制，這是使用SPI口實(shí)現(xiàn)ISP功能的優(yōu)點(diǎn)之一。需要注意的是，如果系統(tǒng)中使用了這三個(gè)引腳，PCB板上這三個(gè)引腳已經(jīng)與外圍器件連接在一起的情況下，就需要對外圍的連接情況進(jìn)行分析。如果外圍連接在上電情況時(shí)表現(xiàn)為強(qiáng)上拉或者

55、強(qiáng)下拉（最極端的情況為接高電平或GND），那么為了保證AVR的SPI功能的正常工作，應(yīng)該如圖2中所示，串入3個(gè)隔離電阻，阻值在2K左右。3.4.2單片機(jī)AVR ATmega16目前，AVR具有多個(gè)系列，包括ATtiny、AT90和ATmega。雖然在功能和存儲器的容量方面有很大的不同，但基本結(jié)構(gòu)和原理都類似。同傳統(tǒng)的MCS-51單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)的主要特點(diǎn)有：（1）AVR單片機(jī)中，CPU執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)取出將要執(zhí)行的下一條指令放入指令存儲器中，從而避免了傳統(tǒng)MCS-51系列單片機(jī)中多指令周期的出現(xiàn)。（2）傳統(tǒng)的MCS-51系列單片機(jī)所有的數(shù)據(jù)處理都是基于一個(gè)累加器的，因此累加器與程序存儲器

56、、數(shù)據(jù)存儲器之間的數(shù)據(jù)交換就成了單片機(jī)的瓶頸；在AVR單片機(jī)中，寄存器由32個(gè)通用寄存器組成，并且任何一個(gè)寄存器都可以充當(dāng)累加器，從而有效的避免了累加器的瓶頸效應(yīng)，提高了系統(tǒng)的性能。（3）AVR單片機(jī)具有良好的集成性能。AVR單片機(jī)都具備在線編程接口，含有片內(nèi)看門狗電路、片內(nèi)程序Flash、同步串口SPI等；AVR單片機(jī)的I/O接口還具有很強(qiáng)的驅(qū)動能力，灌電流可直接驅(qū)動繼電器、LED等器件，從而省去驅(qū)動電路節(jié)約系統(tǒng)成本。（4）AVR單片機(jī)采用低功率、非揮發(fā)的CMOS工藝制造，除了具有低功耗、高密度的特點(diǎn)外，還支持低電壓的聯(lián)機(jī)Flash、EEPROM寫入功能。（5）AVR單片機(jī)支持BASIC、C等高級語言編程。ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR內(nèi)核具有豐富的