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【引用】AVR单片机最小系统 基本硬件线路与分析  

2011-02-23 13:26:11|  分类: 单片微机 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://www.avrvi.com/start/guide_avr_hardware_design.html

AVR 基本硬件线路与分析

单片机最小系统  单片机最小系统设计

AVR基本硬件线路设计与分析 (ATmega16功能小板) AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16开发板

本站商城提供本最小系统销售:99元 AVR学习套件 AVR学习板 AVR开发板 easyavr m16ATmega16 开发板 AVR学习板 Mega16 核心板 (特价)

基本的AVR硬件线路,包括以下几部分:

  • 1。复位线路
  • 2。晶振线路
  • 3。AD转换滤波线路
  • 4。ISP下载接口
  • 5。JTAG仿真接口
  • 6。电源
  • 7。串口电路

下面以本网站推荐的AVR入门芯片 ATmega16L-8AI 分析上述基本线路。(-8AI表示8M频率的TQFP贴片封装,工业级,更详细的型号含义资料,请参考:AVR芯片入门知识)


复位线路的设计(下图上面一部分)

复位电路的设计

Mega16已经内置了上电复位设计。并且在熔丝位里,可以控制复位时的额外时间,故AVR外部的复位线路在上电时,可以设计得很简单:直接拉一只10K的电阻到VCC即可(R6)。

为了可靠,再加上一只0.1uF的电容(C13)以消除干扰、杂波。

D3(1N4148)的作用有两个:作用一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+0.5V 左右,另一作用是系统断电时,将R0(10K)电阻短路,让C0快速放电,让下一次来电时,能产生有效的复位。

当AVR在工作时,按下S0开关时,复位脚变成低电平,触发AVR芯片复位。

重要说明:实际应用时,如果你不需要复位按钮,复位脚可以不接任何的零件,AVR芯片也能稳定工作。即这部分不需要任何的外围零件。


晶振电路的设计(下图下面一部分)

晶振电路的设

Mega16已经内置RC振荡线路,可以产生1M、2M、4M、8M的振荡频率。不过,内置的毕竟是RC振荡,在一些要求较高的场合,比如要与RS232通信需要比较精确的波特率时,建议使用外部的晶振线路。

早期的90S系列,晶振两端均需要接22pF左右的电容。Mega系列实际使用时,这两只小电容不接也能正常工作。不过为了线路的规范化,我们仍建议接上。

重要说明:实际应用时,如果你不需要太高精度的频率,可以使用内部RC振荡。即这部分不需要任何的外围零件。


AD转换滤波线路的设计(下图下面部分)

AD转换滤波线路的设计

为减小AD转换的电源干扰,Mega16芯片有独立的AD电源供电。官方文档推荐在VCC串上一只10uH的电感(L1),然后接一只0.1uF的电容到地(C3)。

Mega16内带2.56V标准参考电压。也可以从外面输入参考电压,比如在外面使用TL431基准电压源。不过一般的应用使用内部自带的参考电压已经足够。习惯上在AREF脚接一只0.1uF的电容到地(C2)。

此处跳线JMP1为AD转换跳线,当你使用AD转换时,请连接,否则断开。

重要说明:实际应用时,如果你想简化线路,可以将AVCC直接接到VCC,AREF悬空。即这部分不需要任何的外围零件。


JTAG仿真接口设计(下图上面部分)

仿真接口也是使用双排2*5插座。需要一只10K的上拉电阻(R7)。

重要说明:实际应用时,如果你不想使用JTAG仿真,并且不想受四只10K的上拉电阻的影响,可以将JP1-JP4断开。

 


ISP下载接口设计

AVR单片机最小系统 基本硬件线路与分析 - 孤独的牧羊人 - 嵌入式网络人生

ISP下载接口,不需要任何的外围零件。使用双排2*5插座。由于没有外围零件,故PB5(MOSI)、PB6(MISO)、PB7(SCK)、复位脚仍可以正常使用,不受ISP的干扰。

RST连接倒RESET (9),为了 减小图片大小这里没有画出,你可以从本页顶上的那个图片看出来。

重要说明:实际应用时,如果你想简化零件,可以不焊接2*5座。但在PCB设计时最好保留这个空位,以便以后升级AVR内的软件。


电源设计

电源电路设计

AVR单片机最常用的是5V与3.3V两种电压。本线路以开关切换两种电压,并且以双色二极管指示(5V时为绿灯,3.3V时为红灯)。JP3输入电压为7.5v—9v。

二极管D1防止用户插错电源极性。D2可以允许用户将电压倒灌入此电路内,不会损坏BM1117。

BM1117的特性为1脚会有50uA的电流输出,1-2脚会有1.25V电压。利用这个特点,可以计算出输出电压:

当JMP3开关打向左边时,R4上的电流为 1.25/0.33 = 3.78ma 。R1上的电流为BM1117脚电流加上R3上的电流,即0.05+3.78=3.83ma. 可以计算得R4上的电压为3.84V。 于是得出VCC=1.25+3.83=5.08V。误差在2%以内。

当SW开关打向右边时,R6上的电流为 1.25/0.62 = 2.02ma 。R1上的电流为BM1117脚电流加上R6上的电流,即0.05+2.02=2.07ma. 可以计算得R1上的电压为2.07V。 于是得出VCC=1.25+2.07=3.32V。误差在1%以内。

使用1%精度的电阻,可以控制整个输出电压误差在3%以内。

重要说明:实际应用时,使用BM1117,输入电压可以低至7伏甚至更低。(也可以同时使用低压降的二极管代替1N4007)。

串口电路设计

avr串口电路设计

串口使用一个max232芯片。

使用跳线JMP2—1,不使用串口时,请将其断开,防止串口电路对IO口的干扰。

VCC与R2out之间接串上一个电阻R2和一个发光二极管LED1,特别说明,只有当此二极管闪的时候才说明串口在工作,直接接上的时候,此发光二极管也可能会亮。


总设计图

本站提供PDF和SCH文件原理图下载:【PDF文件格式】 【SCH文件格式】,制作完成的AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16如下图。

AVRdb—core

avrdb—core 详细图解

希望你设计出优秀的AVR电子产品,预祝你成功!

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