基于ICCAVR和Proteus软件平台的AVR单片机设计开发流程

1、2010年2月第l期吉林师范大学学报(自然科学版Journal of Jilin Normal University(Natural Science Edition.1Eeb.2010基于ICC AVR和Proteus软件平台的AVR单片机设计开发流程孙丽晶(长春工业大学基础科学学院,吉林长春130012摘要:筒述了AVR单片机的性能和应用软件,并通过实例说明了基于ICC AVR和Pl'oteu8软件平台的AVR单片机设计开发流程.关键词:AVR;ICC AVR;软件开发平台中图分类号:TP368.1文献标识码:A文章编号:1674-3873.(20lo01.0103-03随着单片机技

2、术的不断发展,单片机越来越广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表等领域,使产品的功能、精度和质量大幅度提高,且电路简单、故障率低、可靠性高、成本低廉. ATMEL公司出品的AVR单片机则更是单片机这个大家族中的佼佼者,由于其可靠性高、运算速度快等特点,而被广大单片机使用者所喜爱,而方便快捷的AVR单片机开发平台对于每个单片机使用者来说都是梦寐以求的.基于ICC AVR和Proteus软件平台的AVR单片机设计开发流程就是这样一个平台.1单片机及应用软件简介1.1AVR单片机简介AVR单片机是基于AVR内核的单片机,其产品种类繁多,包括功能较少的用于低端控制的最小封装可达SS

3、OP8的小型单片机和功能复杂的拥有几百个引脚的多功能单片机.此类单片机的选择性很强,可适于多方面的产品,所以广泛应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表等领域.其主流产品包括AT90系列、ATmega系列和ATtiny系列.AVR核为32个通用工作寄存器与丰富指令集的组合,32个寄存器全部直接的与运算逻辑单元(ALU连接,这使得可以通过在一个时钟周期内执行一条指令来访问到两个独立的寄存器这种组合机构具备的代码效率比完成同样处理能力的常规CISC微控制器要快十倍.1.2ICC AVR简介ICC AVR是一种使用符合ANSI标准的c语言来开发微控制器MCU程序的一个工具【2J,它有以下

4、几个主要特点:ICC AVR是一个综合了编辑器和工程管理器的集成工作环境IDE,其可在WINDOWS下工作;源文件全部被组织到工程之中,文件的编辑和工程的构筑也在这个环境中完成编译,错误显示在状态窗口中,并且用鼠标单击编译错误时光标会自动跳转到编辑窗口中引起错误的那一行;这个工程管理器还能直接产生可以直接使用的INTEL HEX 格式文件,INTEL HEX格式文件可被大多数的编程器所支持,用下载程序到芯片中.1.3Proteus简介Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE 仿真【33,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统.Proteus产品系列也包含了我们革命性的V

5、SM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真.用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真.2用ICC AVR建立一个程序并编译通过alrnegal28单片机的捕获功能测试一个脉冲宽度的程序来说明如何用ICC AVR建立一个工程项目并编译的过程.第一步:运行ieeaw,运行project/new,新建一个工程,保存为TTestUseCapture.prj;第二步:运行Tools/Application Builder建立工程收稿日期:2009.12-01作者简介:孙丽晶(1979-,女,吉林省梨树县人,现为长春工业大学基

6、础科学学院讲师,硕士.研究方向:集成电路,半导体器件.103的工具,这个工具可以帮助软件使用者完成单片机资源的设定和初始化程序,CPU的设置如图1所示, Timerl的设置如图2所示,设置点击确认即可生成模块程序,但此程序只包括端口初始化子程序和Timed初始化子程序,还需要在程序中加入主程序和Timerl控制子程序;图1CPU设置图2ttmerl设置第三步:File/Save鹪保存到刚才第一步建立的工程的文件夹中命名为T一嘲IiseCapnIIe.C,之后在TTestUseCapture.c程序中加入主程序main和在程序TimerScaptisr(void内部加入Tunerl控制子程序4;

7、Timerl控制子程序功能是测量Atmega单片机PD4/ICI端口输入脉冲的宽度并在PORTB和PORTE端口上显示出来,其中PORTE为高位, PORTB为低位.通过测试两个上升沿之间的距离来测试脉冲的宽度,用到的硬件资源只有一个定时器(Timerl程序如下:撑pragma interrupthandler timerlcaptisr:12void timerl.eapt.isr(voidswitch(TestFlagcase TestFstP:TestFlag=TestScdP;RoundSpeedT=0x0000;SpeedStop2Ox0000;SpeedBegin=Ox0000;1

8、04TCNTIH=Ox00:TCNTIL=Ox00:PORTE=Ox00;PORTB=0娴O:break;case TestScdP:TestFlag2TestThdP;SpeedSesi.=ICRI;break;ease TestThdP:TCCRSB=0x00;TestFlag2TestFstP;SpeedStop=ICRI:TCNT3H=Ox00;TCNT3L=0x00;RoundSpeedT=SpeedStop-SpeedBegin;PORTE=(RoundSpeedT>>8;/output high 8bitPORTB=(RoundSpeedT;/output low8b

9、itTCCRIB=Ox03:第四步:点击Biuld Project对文件进行编译,编译成功后生成hex文件可在仿真和烧写单片机时使用.3用Proteus建立一个硬件图并进行仿真在Proteus中建立响应的硬件仿真图,单片机加载TTestUseCapture.c编译生成的hex文件进行仿真.第一步:运行Proteus ISIS,运行File/New Design,新建一个图形文件,保存为TTestUseCapture.DSN;第二步:在Proteus ISIS图型界面中放人A1. megal28单片机,脉冲信号发生器Pulse和示波器OSCILLOSCOPE,并连接如图3所示.其中,Pulse用

10、来发送脉冲信号,OSCILLOSCOPE可以显示脉冲波形, Atmegal28则是用来测试脉冲的宽度;第三步:单片机加载程序,右键选中单片机后左键点击弹出对话窗,加载程序,并设置单片机工作时钟.用同样的方法设置脉冲发生器发出频率为1KHz 的脉冲信号.设置单片机如图4所示,设置脉冲发生器如图5所示:第四步:按下仿真开始按钮进行仿真,通过计算可知仿真结果正确,之后可以改变脉冲发生器的频 率进行验证.仿真图如图6所示.4总结图3器件连接图图4单片机设置图随着单片机的应用越来越广泛,单片机的种类越来越多,软件仿真的方法就变的更方便、更快捷,时间和成本都节省了很多.对于使用AVR单片机的设计者来说,这

11、种基于ICC AVB和Proteus软件平台图5脉冲发生器设置图图6仿真图的设计开发是一种非常好的工具.对于初学者来说,使用软件开发流程,可以很快的上手.对于有经验的设计者来说,它可以作为一个很好设计产品的平台.参考文献1金春林.AVR系列单片机c语言编程及应用实例M.北京:清华大学出版社,2001.2何立民.单片机高级教程M.北京:北京航空航天大学出版社,2007.3马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践M.北京:北京航空航天大学出版社,2007.4倪云峰.单片机原理与应用M.西安:西安电子科技大学出版社,2009.5迟耀丹.单片机原理与应用课程教学改革探讨J.吉林师范大学学报(自然科学

12、版,2007,28(3:128一130.6徐亚范.软件系统序贯验后加权检验模型J.吉林师范大学学报(自然科学版,2006,27(3:30。32.Design and Exploitation Flow of AVRSingle Chip basedonICC AVR and Proteus Software Flat RoofSUNu-ji昭(Schoolof Basic Science,Changchl_m University ofTechnology,Changchun130012.Cl1illaAbstract:The property and application software

13、 of AVR single chip we:re depicted,the design and exploitation flow of AVR single chip basedonICC AVR and Proteus software flat roof were explained.via actual example.Key words:AVR;ICC AVR;Proteus software exploitation flat roof 基于ICC AVR和Proteus软件平台的AVR单片机设计开发流程作者:孙丽晶, SUN Li-jing作者单位:长春工业大学,基础科学学院

14、,吉林,长春,130012刊名:吉林师范大学学报(自然科学版英文刊名:JILIN NORMAL UNIVERSITY JOURNAL(NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2010,31(1被引用次数:0次参考文献(6条1.金春林AVR系列单片机C语言编程及应用实例 20012.何立民单片机高级教程 20073.马潮AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 20074.倪云峰单片机原理与应用 20095.迟耀丹.王蓉晖.王超.王琮泽.王亚娟.杨小天单片机原理及应用课程教学改革探讨期刊论文-吉林师范大学学报(自然科学版 2007(36.徐亚范.张美丽软件系统序贯验后加权检验模型期

15、刊论文-吉林师范大学学报(自然科学版 2006(3相似文献(10条1.学位论文凌清平关节臂式坐标测量机数据采集系统的研究2009本文的研究对象是以单片机和CPLD为核心的关节臂式柔性三坐标测量机数据采集系统。测量机采用高精度的角度传感器测量各个关节的旋转角度,再根据杆件长度,通过系统模型方程得出测头的中心坐标,具有结构简单、量程大、体积小、价格低廉、安装方便、易于操作、可在线使用、便于携带等优点。数据采集系统主要对硬件和软件进行了分析和设计,并在最后经过实验验证了设计的正确性。在充分分析了传统关节臂数据采集系统的缺点后,提出了精度更高、成本更低的数据采集系统;可编程逻辑器件(CPLD与单片机的

16、结合,使得系统更具柔性化;C语言与Verilog HDL语言的结合使得系统调试灵活,方便整个系统的功能扩展。实验证明,本系统能够准确完成测量机的数据采集任务。本论文研究的课题是国家自然科学基金项目,项目编号是50475116,主要工作包括以下几个方面:1、参照了国内外的设计,根据测量机整体要求,确定了数据采集系统的整体方案;2、为了满足系统的速度、精度及可靠性要求,选取AVR单片机和CPLD作为硬件核心,对整个数据采集系统的硬件进行了设计;3、绘制数据采集系统PCB板,并对焊接后的电路进行了调试,经过两次改版,顺利完成了系统要求的调试任务;4、在Quartus环境下,采用Verilog HDL

17、语言对CPLD编程,实现了信号的差分处理、4细分、辨向、可逆计数、锁存等功能;5、在ICC AVR环境下,对AVR单片机编程,实现了各电路板间的多机通信、读取并发送CPLD数据、实时显示等功能;6、在实验室仿真条件下,利用CPLD模拟的A、B、Z信号,对计数的准确性、同步锁存性、辨向可逆计数进行了验证,实验证明,系统可以达到设计的要求;7、在现场环境下对底部关节进行了实验,验证了系统计数的准确性、同步锁存性和辨向可逆计数,并对对径读数的必要性进行了验证。关键词:关节臂,坐标测量机,同步锁存,对径读数,实时显示,数据采集2.学位论文李聪激光衍射光栅测试仪的设计与实现2008DVD、VCD以及CD

18、播放机等设备的应用异常广泛,而激光读写头是这些设备的核心部件,衍射光栅又是激光读写头的重要组成部分。应用于激光读写头的光栅,影响其质量的参数有两个±1级和0级亮光斑的光强比以及光栅透过率。对这两个参数的测试是检验光栅是否合格的重要手段。本文设计了一种基于ATmega16L单片机的激光衍射光栅测试仪,用来测量光栅的±1级和0级亮光斑的光强比以及光栅透过率。设计思想是将光信号转换为电信号后经过单片机处理得出参数的值,并通过LED数码管实时显示。论文重点阐述了系统各硬件模块和各软件模块的设计。硬件设计主要包括激光二极管恒流驱动电路、光电转换以及微小电流采样放大电路。激光二极管恒流

19、驱动电路由提供参考电压的稳压电路、电压变换电路和电压负反馈电路组成,实现了稳定的恒流驱动。电流采样和放大电路中设计了继电器,测试中实现了两个电压档的切换,提高了测试精度。单片机软件的编程采用C语言,编译软件为ICC AVR,实时仿真软件为AVR Studio。软件设计主要包括AD转换、软件校零、报警、LED动态扫描程序和按键程序的设计等等。软件校零是通过在测试过程中,将激光和外界光组成的混合光转换来的电压值减去由外界光转换来的电压值,达到剔除外界光的目的;系统的测试流程都是通过LED显示特殊字符和数字来提示操作者对4个外部按键进行操作来完成的。测试参数的系统相对误差小于2%,均方差小于2.2&

20、#215;10-3。具有自动报警功能,测试过程中光栅不合格,系统自动通过LED显示特殊字符来报警。3.期刊论文郭祥军.Guo Xiangiun基于ATmega128单片机的交通信号机的设计与实现-工业控制计算机2006,19(7 针对传统MCS-51单片机设计交通信号机存在的不足,在进行设计需求分析和功能分析的基础上,选用ATMEL公司的ATmega128单片机进行新型智能交通协调控制.4.学位论文苏立娟基于CAN总线的关节模块化机器人控制系统研究2007机器人是飞速发展的综合学科,代表了机电一体化的最高成就,是目前科技发展最活跃的领域之一。人们对机器人的性能提出了更多更高的要求,开发具有开放

21、式结构的、模块化、标准化机器人控制系统是当前机器人控制系统的一个发展方向。本课题来源于国家自然科学基金项目工程中的广义同步的非线性理论和若干关键问题,课题顺应当前机器人控制系统的发展趋势,针对实验台-关节模块化机器人,研究和设计具有开放式体系结构的模块化、标准化机器人控制系统。本文重点研究基于CAN总线关节模块化机器人控制系统的体系结构,解决关节控制模块的硬件实现和控制系统软件设计等相关技术问题。本文主要完成了如下几个方面的工作:(1介绍了当前国内外机器人控制系统的研究发展现状,分析了关节模块化机器人控制系统的基本功能及控制要求,论证了利用现场总线技术构建模块化机器人控制系统的可行性。提出了基

22、于cAN总线的关节模块机器人控制系统结构,构建了用于广义同步理论实验研究的机器人实验平台的控制系统。(2构建了基于CAN总线的模块化机器人控制系统的硬件结构,详细设计了机器人关节控制模块的硬件。关节控制模块可实现各独立关节的驱动控制、信号采集处理、数据存储和与上位机通信4个基本功能。控制模块硬件采用ATmega64单片机为核心控制器,利用ATmega64片内的AD转换器和I/O接口实现数据采集和驱动控制功能,以CAN总线进行数据通信,采用存储器FM256进行本地存储,关节控制模块具有结构简单、成本低、可扩展性强、高稳定性等特点。(3采用分层和模块化软件设计技术对上位机主控软件和下位机关节模块软

23、件进行设计开发。上位机主控软件是在CAN接口卡提供的ZLGVCI接口函数的基础上进行开发,采用Borland c+Builder 6.0语言在Windows环境下编写;下位机关节模块的软件采用ICC AVR的集成开发环境和AVR Studio的在线仿真调试工具进行开发,用标准C语言进行编程。整个控制系统软件具有开发周期短、可读性强、可移植性好的特点。(4本文对控制系统的各项功能进行了实验验证,实验结果表明基于CAN总线的机器人控制系统具有较高的可靠性、实时性和开放性,满足了关节模块化机器人实验平台的控制要求。5.期刊论文华凯.张茂青.周艳荣.宦宏才.HUA Kai.ZHANG Mao-qing

24、.ZHOU Yan-rong.HUAN Hong-cai ICC高级语言编程及其在液晶显示中的应用-江苏电器2005,""(3采用美国ImageCraft公司的基于AVR的C语言高级编译器ICC AVR,开发了基于ATMEGA32为核心的高压测控系统,详细介绍了在系统开发中使用ICC编程的特点和它在开发AVR时相对于汇编语言的高效性.并介绍了对TRULY公司液晶显示模块进行显示控制的实例,验证了ICC在实际应用中的强大和快捷.6.学位论文邹喜电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法2007电动摩托车具有零排放、低噪声等优点,是真正的绿色环保轻型交通工具,它以方便j快捷等特点被越

25、来越多的人们所接受,成为大中城市公共交通的理想补充。而无刷直流电动机以其控制简单、可靠性高、输出转矩大等优点,被大量地用作电动摩托车驱动电机。本文主要研究基于AVR单片机的电动摩托车控制技术。首先,分析了电动摩托车的发展趋势,以及无刷直流电动机能在电动摩托车驱动领域得到广泛应用的原因,并探讨了电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法。其次,在分析无刷直流电动机工作原理的基础上,构造了无刷直流电动机的数学模型,确立了通过PWM调节改变电枢电压的大小来调节转速的控制策略。第三,采用ATMEL公司的ATmega88单片机为控制核心,设计了包括电流检测与保护、位置信号检测、功率开关管驱动、电源转换和电压采

26、样与欠压保护等一系列硬件电路,充分利用了ATmega88单片机成本低、功能丰富、运算能力强等优点,简化了控制电路,提高了控制系统的可靠性,降低了控制成本。第四,采用C语言编写了控制程序,完善了控制功能,实现了软、硬件控制方法的结合。使用ICC-AVR集成开发环境和SL-ISP在线编程,降低了开发成本;采用模块化设计方法设计控制程序,提高了程序的可维护性。完成的功能模块主要包括启动与换相模块、电动机转速调节模块、过电流与堵转保护模块、欠电压保护模块和定速巡航模块等。最后,对开发的控制系统进行了调试,并对实验结果进行了分析。结果表明,控制系统运行可靠、实时性好,证明ATmega88单片机适合用作电

27、动摩托车驱动电机的控制芯片。7.期刊论文傅明.邱飞岳.Fu Ming.Qiu Feiyue数字化视力检查仪的遥控显示系统设计-计算机与数字工程2009,37(4传统数字化视力检查仪的遥控器系统设计,存在按键操作复杂,可视化程度低等缺点,其原因主要采用键盘加红外构建遥控控制系统,在按键上印制简单图形显示对应的视标.文章提出一种无线智能遥控显示系统的设计方案,采用LCM液晶显示模块设计显示系统,选择AVR单片机为微控制器,通过ICC AVR语言编写控制程序,对液晶显示指令时序进行控制,从而达到按键响应和液晶提示协同工作,增加了人机交互的便利性和生动性,降低医生控制的复杂度,使视力检查更加灵活,简便

28、.8.学位论文林志锋基于MEGA128微处理器与C/OS-实时操作系统的汽车导航定位与防盗系统研究2004在汽车业高度发达的今天,汽车的导航定位与防盗技术变得越来越重要;这方面的研究也紧随新的电子技术的发展而进行.今天,GPS和GSM技术都已经发展的很成熟了,将这些技术融入汽车的导航定位与防盗已经成为研究发展的方向.该文介绍了这个系统的硬件构成,包括系统的微处理器ATMEGA128、GSM无线接收模块TC35T、GPS接收模块以及外围电路;系统的操作系统,源代码开放的实时嵌入式操作系统 C/OS-;详细分析了系统数据信息处理中用到的通信协议GSM短消息协议(SMS 07.05和国际航海电子协会

29、标准导航协议NMEA0813协议.该设计采用了爱特美尔公司的高档AVR高速单片机ATMEGA128作为系统的微处理器;同时在软件设计上采用了源代码开放的实时嵌入式多任务操作系统 C/OS-,将 C/OS-操作系统移植到单片机上,将系统所要实现的功能分成多个任务分别设计任务程序,在操作系统的调度管理下进行系统的运行.具体的工作还涉及到对短消息通信协议和NMEA0813协议的详细分析,根据ICC AVR编译器与ATMEGA128单片机进行操作系统的移植,以及多任务之间优先级分配与多任务之间数据通信方式等工作;软件用C语言来编写.该研究涉及到单片机、无线通讯、GPS定位、源代码开放的实时嵌入式多任务

30、操作系统 C/OS-等多个方面的知识,这对基于GSM网的远程遥控系统、GPS定位导航系统、以及操作系统在嵌入式系统的应用都有一定的参考价值.9.外文会议Qingkai Han.Li Wang.Yunpeng Ren.Tianxia Zhang.Bangchun Wen A CAN Bus Based Control Systemfor Joint Modular RobotThis paper is mainly about a new robot control system, which has open structures, and whose architecture is based on CAN bus for a joint modular robot. The hardware system of the joint control module is designed for signal sampling and processing, data storage and communication. ATmega64 SCM is selected as the core processor. A CAN card is used f