某信息工程学院毕业设计调研报告fcfy.docx

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1、大连交通通大学信信息工程程学院毕业设计计(论文文)调研研报告学生姓名名宋昱专业业班级自自动化007-44指导教师师薛 旭职 称称工程师师所在单位位 自自动化教教研室 教研室主主任魏庆庆涛完成日期期 220111年044月8日调研报告告1.AVVR单片片机简介介AVR单单片机是是ATMMEL公公司研制制开发的的一种新新型单片片机，它它与511单片机机、PIIC单片片机相比比具有一一系列的的优点：1：在在相同的的系统时时钟下AAVR运运行速度度最快；2: 芯片内内部的FFlassh、EEEPRROM、SSRAMM容量较较大；33：所有有型号的的Flaash、EEEPRROM都都可以反反复烧写写、全

2、部部支持在在线编程程烧写(ISPP)；44：多种种频率的的内部RRC振荡荡器、上上电自动动复位、看看门狗、启启动延时时等功能能，零外外围电路路也可以以工作；5：每每个IOO口都可可以推换换驱动的的方式输输出高、低低电平，驱驱动能力力强； 6：内内部资源源丰富，一一般都集集成ADD、DAA模数器器；PWWM；SSPI、UUSARRT、TTWI、II2C通信信口；丰丰富的中中断源等等。目前前支持AAVR单单片机编编译器的的语言主主要有汇汇编语言言、C语语言、BBASIIC语言言等。其其中C编编译器主主要有CCodeeVissionnAVRR、AVVRGCCC、IIAR、IICCAAVR等等，C语语

3、言编译译器由于于它具有有功能强强大、 运用灵灵活、代代码小、运运行速度度快等先先天性的的优点，使使得它在在专业程程序设计计上具有有不可代代替的地地位。AAVR单单片机是是19997年由由ATMMEL公公司研发发出的增增强型内内置Fllashh的RIISC(Redduceed IInsttrucctioon SSet CPUU) 精精简指令令集高速速8位单单片机。AAVR的的单片机机可以广广泛应用用于计算算机外部部设备、工工业实时时控制、仪仪器仪表表、通讯讯设备、家家用电器器等各个个领域。2.AVR的主要特性高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机

4、占领市场、赖以生存的必要条件。早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案：即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，

5、又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。提高了指令执行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶颈现象，增强了功能；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新、以

6、及嵌长寿命的EPROM可长期保存关键数据，避免断电丢失。片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使的得I/O口的资源灵活、功能强大、可充分利用。AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器，分别供URAT、I2C、SPI使用。其中与8/16位定时器配合的具有多达10 位的预分频器，可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。AVR单片机独有的“以定时器/计数器（单）双向计

7、数形成三角波，再与输出比较匹配寄存器配合，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。增强性的高速同/异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能，提高了通信的可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用，串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中断服务时间短，故可实现高波特率通讯。面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与I2C接口兼容，具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能，能实现主/从机的收/发全

8、部4种组合的多机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD，多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位)，可设置的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可靠性。AVR单片机具有多种省电休眠模式，且可宽电压运行（5-2.7V），抗干扰能力强，可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。 AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠

9、模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口 )于一身，充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统Sac”过渡的发展方向。3.热电电阻工作作原理热电阻是是中低温温区最常常用的一一种温度度检测器器。它的的主要特特点是测测量精度度高，性性能稳定定。其中铂铂热是阻阻的测量量精确度度是最高高的，它它不仅广广泛应用用于工业业测温，而而且被制制成标准准的基准准仪。与热电偶偶的测温温原理不不同的是是，热电电阻是基基于电阻阻的热效效应进行行温度测测量的，即即电阻体体的阻值值随温度度的变化化而变化化的特性性。因此此，只要要测量出出感温热热电阻的

10、的阻值变变化，就就可以测测量出温温度。目目前主要要有金属属热电阻阻和半导导体热敏敏电阻两两类。金属属热电阻阻的电阻阻值和温温度一般般可以用用以下的的近似关关系式表表示，即即Rtt=Rtt0*1+*（t-tt0）式式中，RRt为温温度t时时的阻值值；Rtt0为温温度t00（通常常t0=0）时对对应电阻阻值；为温度度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=A。e*B/t式中Ret为温度为t时的阻值；Ace、B取决于半导体材料的结构的常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右，大量用于家电和汽车用温度检

11、测和控制。金属热电阻一般适用于-200500范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。4.I22C总线线介绍：由于于大规模模集成电电路技术术的发展展，在单单个芯片片集成CCPU以以及组成一一个单独独工作系系统所必必须的RROM、RRAM、II/O端端口、AA/D、DD/A等等外围电电路和已已经实现现，这就就是常说说的单片片机或微微控制器器。目前前，世界界上许多多公司生生产单片片机，品品种很多多：包括括各种字字长的CCPU，各各种容量量和品种种的ROOM、RRAM，以以及功能能各异的的I/OO等等。但但是，单单片机品品种规格格有限，所所以只能能选用某某种单

12、片片机再进进行扩展展。扩展展的方法法有两种种：一种种是并行行总线，另另一种是是串行总总线。由由于串行行总线连连线少，结结构简单单，往往往不用专专用的母母板和插插座而直直接用导导线连接接各个设设备即可可。因此此，采用用串行总总线大大大简化了了系统硬硬件设计计。PHHILIIPS公公司早在在十几年年就前推推出了II2C串行行总线，它它是具备备多主机机系统所所需的包包括裁决决和高低低速设备备同步等等功能的的高性能能串行总总线。4.1编编辑本段段I2CC总线定定义 I2CC(InnterrInnteggratted Cirrcuiit)总总线是一一种由PPHILLIPSS公司开开发的两两线式串串行总线

13、线，用于于连接微微控制器器及其外外围设备备。I22C总线线产生于于在800年代，最最初为音音频和视视频设备备开发，如如今主要要在服务务器管理理中使用用，其中中包括单单个组件件状态的的通信。例例如管理理员可对对各个组组件进行行查询，以以管理系系统的配配置或掌掌握组件件的功能能状态，如如电源和和系统风风扇。可可随时监监控内存存、硬盘盘、网络络、系统统温度等等多个参参数，增增加了系系统的安安全性，方方便了管管理。4.2编编辑本段段I2CC总线特特点 I22C总线线最主要要的优点点是其简简单性和和有效性性。由于于接口直直接在组组件之上上，因此此I2CC总线占占用的空空间非常常小，减减少了电电路板的的空

14、间和和芯片管管脚的数数量，降降低了互互联成本本。总线线的长度度可高达达25英英尺，并并且能够够以100Kbpps的最最大传输输速率支支持400个组件件。I22C总线线的另一一个优点点是，它它支持多多主控， 其中任任何能够够进行发发送和接接收的设设备都可可以成为为主总线线。一个个主控能能够控制制信号的的传输和和时钟频频率。当当然，在在任何时时间点上上只能有有一个主主控。编辑本段段I2CC总线工工作原理理4.3 总线的的构成及及信号类类型 I22C总线是是由数据据线SDDA和时时钟SCCL构成成的串行行总线，可可发送和和接收数数据。在在CPUU与被控控IC之之间、IIC与IIC之间间进行双双向传送

15、送，最高高传送速速率1000kbbps。各各种被控控制电路路均并联联在这条条总线上上，但就就像电话话机一样样只有拨拨通各自自的号码码才能工工作，所所以每个个电路和和模块都都有唯一一的地址址，在信信息的传传输过程程中，II2C总线线上并接接的每一一模块电电路既是是主控器器（或被被控器），又又是发送送器（或或接收器器），这这取决于于它所要要完成的的功能。CCPU发发出的控控制信号号分为地地址码和和控制量量两部分分，地址址码用来来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。 I22C

16、总线线在传送送数据过过程中共共有三种种类型信信号， 它们分分别是：开始信信号、结结束信号号和应答答信号。 开始始信号：SCLL为高电电平时，SSDA由由高电平平向低电电平跳变变，开始始传送数数据。 结束束信号：SCLL为高电电平时，SSDA由由低电平平向高电电平跳变变，结束束传送数数据。 应答答信号：接收数数据的IIC在接接收到88bitt数据后后，向发发送数据据的ICC发出特特定的低低电平脉脉冲，表表示已收收到数据据。CPPU向受受控单元元发出一一个信号号后，等等待受控控单元发发出一个个应答信信号，CCPU接接收到应应答信号号后，根根据实际际情况做做出是否否继续传传递信号号的判断断。若未未收

17、到应应答信号号，由判判断为受受控单元元出现故故障。 这些些信号中中，起始始信号是是必需的的，结束束信号和和应答信信号，都都可以不不要。 目前前有很多多半导体体集成电电路上都都集成了了I2CC接口。带带有I22C接口口的单片片机有：CYGGNALL的 CC80551F00XX系系列，PPHILLIPSSP877LPCC7XXX系列，MMICRROCHHIP的的PICC16CC6XXX系列等等。很多多外围器器件如存存储器、监监控芯片片等也提提供I22C接口口 I22C 总总线是一一种用于于IC器器件之间间连接的的双向二二线制总总线，所所谓总线线它上面面可以挂挂多个器器件，并并且通过过两根线线连接，

18、占占用空间间非常的的小，总总线的长长度可长长达255英尺，并并且能够够以100Kbpps的最最大传输输速率支支持4个个组件。它它的另一一优点是是多主控控，只要要能够进进行接收收和发送送的设备备都可以以成为主主控制器器，当然然多个主主控不能能同一时时间 工工作。 I22C总线线有两根根信号线线，一根根为SDDA（数数据线），一一根为SSCL（时时钟线）。任任何时候候时钟信信号都是是由主控控器件产产生。编辑本段段I2CC总线操操作 I22C规程程运用主主/从双双向通讯讯。器件件发送数数据到总总线上，则则定义为为发送器器，器件件接收数数据则定定义为接接收器。主主器件和和从器件件都可以以工作于于接收和

19、和发送状状态。 总线必必须由主主器件（通通常为微微控制器器）控制制，主器器件产生生串行时时钟（SSCL）控控制总线线的传输输方向，并并产生起起始和停停止条件件。SDDA线上上的数据据状态仅仅在SCCL为低低电平的的期间才才能改变变，SCCL为高高电平的的期间，SSDA状状态的改改变被用用来表示示起始和和停止条条件。 控制制字节 在起起始条件件之后，必必须是器器件的控控制字节节，其中中高四位位为器件件类型识识别符（不不同的芯芯片类型型有不同同的定义义，EEEPROOM一般般应为110100），接接着三位位为片选选，最后后一位为为读写位位，当为为1时为为读操作作，为00时为写写操作。 写操操作 写

20、操操作分为为字节写写和页面面写成两种操操作，对对于页面面写根据据芯片的的一次装装载的字字节不同同有所不不同。 读操操作 读操操作有三三种基本本操作：当前地地址读、随随机读和和顺序读读。图44给出的的是顺序序读的时时序图。应应当注意意的是：最后一一个读操操作的第第9个时时钟周期期不是“不不关心”。为为了结束束读操作作，主机机必须在在第9个个周期内内发出停停止条件件或者在在第9个个时钟周周期内保保持SDDA为高高电平、然然后发出出停止条条件。编辑本段段I2CC总线应应用 目前前有很多多半导体体集成电电路上都都集成了了I2CC接口。带带有I22C接口口的单片片机有：CYGGNALL的 CC80551

21、F00XX系系列，PPHILLIPSSP877LPCC7XXX系列，MMICRROCHHIP的的PICC16CC6XXX系列等等。很多多外围器器件如存存储器、监监控芯片片等也提提供I22C接口口。44 功能和和如何实实现I2C总总线控制制器和II2C设备备。I22C总线线控制器器为微控控制器或或微处理理器提供供控制II2C总线线的接口口，它控控制所有有I2CC总线的的特殊序序列、协协议、仲仲裁、时时序，这这里指MMPC882500提供的的I2CC总线控控制接口口。I22C设备备是指通通过I22C总线线与微控控制器或或微处理理器相连连的设备备，如EEEPRROM、LLCD驱驱动器等等，这里里指E

22、EEPROOM。 在一个个串行数数据通道道中.II2C总线线控制器器可以配配置成主主模式或或从模式式。开发发过程中中，MPPC82250的的I2CC总线控控制器工工作在主主模式，作作为主设设备；与与总线相相连的II2C设备备为ATT24CC01AA型EEEPROOM，作作为从设设备。主主设备和和从设备备都可以以工作于于接收和和发送状状态。总总线必须须由主设设备控制制，主设设备产生生串行时时钟控制制总线的的传输方方向，并并产生起起始和停停止条件件。5进度表表日期计划完成成内容第1周查阅资料料，分解解课题任任务，完完成进度度表第2周整理完成成30000字调调研报告告第3周完成30000字字的外文文

23、翻译第4周熟悉AVVR系列列ATmmegaa1688单片机机的指令令和硬件件结构第5周熟悉传感感器PTT1000型热电电阻测温温原理和和I2CC总线第6周温度控制制系统的的总体方方案设计计第7周进行电路路的电子子器件选选型第8周温度控制制系统硬硬件电路路设计第9周进行电路路模块的的测试第10周周对设计的的总电路路进行调调试第11周周整理资料料，写毕毕业设计计说明书书第12周周修改并完完善毕业业设计说说明书第一三周周修改并完完善毕业业设计说说明书第14周周制作POOWERRPOIINT,准备论论文答辩辩6参考文文献1 秦曾煌煌.电工工学电子技技术.北北京:高高等教育育出版社社，20004.2 赵

24、家贵贵.电子子电路设设计. 北京:中国计计量出版版社，2200553 王魁汉汉.温度度测量技技术的发发展.世世界仪表表与自动动化编，1997，1(1)：25-294 蔡萍，赵赵辉. 现代检检测技术术与系统统. 北北京：高高等教育育出版社社，200025 周培森森. 自自动检测测与仪表表.北京京：清华华大学出出版社，1199666 李华. MCCS-551系列列单片机机实用接接口技术术. 北北京：北北京航空空航天大大学出版版社，2200117 李维计计,郭强强.液晶晶显示应应用技术术. 北北京:电电子工业业出版社社, 2200008 江海波波,王卓卓然,耿耿德根.深入浅浅出AVVR单片片机从ATTmegga488/888/1668开始始.北京京:中国国电力出出版社,20008.9曹曹越.刘刘超.冯冯进良.基于AAVR单单片机的的精明温温度计控控制系统统设计.仪表用用户，220088.610AtmmelCCorpporaatioon AAtmeega88DattaShheett.2000811.18.202215:4215:42:2722.11.183时42分3时42分27秒11月. 18, 2218 十一月 20223:42:27 下午15:42:272022年11月18日星期五15:42:27