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AVR单片机在试验机设备开发中的应用

2020-11-30阅读(823)

AVR单片机在试验机设备开发中的应用

论文摘要

试验机设备是检测设备的一个分支,多数属于计量产品。我国的试验机设备绝大部分属于中低档技术水平,可靠性、稳定性等关键性指标尚未全部达到要求,在科技创新方面跟国际潮流相比滞缓太多,形势非常严峻。为了弥补国内该行业的不足,我们选择了先进的AVR单片机构建试验机设备的开发平台。在国内试验机设备开发中,偏重于使用51系列单片机和16位、32位嵌入机。随着设备功能的扩展、外围芯片性能的提高以及提升试验设备整体性能的要求,51单片机已经不能满足开发要求;而高档嵌入式处理器应用到试验设备又过于复杂,大材小用,不能满足实时性的要求,平台不完善,对旧机器兼容不好,成本过高。ATMEL公司的AVR单片机是快速低功耗的新型单片机,它的各项性能指标更适合当前试验设备的开发需要。使用AVR单片机的试验设备开发平台在国内还没有公开的先例,本文的研究对国内试验设备的开发具有非常重要的意义。本文在详细了解AVR单片机的结构及各相关模块的基础上,应用AVR单片机完成了试验设备的人机界面、数据采集系统、以及相关控制等功能模块的设计方案,设计了硬件电路及软件系统。利用ATMEGA64和触摸屏设计的新型试验设备人机界面,显示信息量大,数据显示快捷,触摸按键响应快,可靠性好,充分满足了现代试验设备对人机界面的要求。利用ATMEG169设计的试验设备数据采集系统,有效地减少外围芯片数量,实现多路高效率的数据转换,同时提高了数据处理速度。利用AVR单片机的PWM功能实现了热变形维卡软化点测定仪中对加热功率的控制,以及滴灌综合试验设备中实现恒定压力源。最后探讨了AVR单片机在开发过程中采用的抗干扰技术。通过对上述各模块的开发,构建了一套以AVR单片机为核心的试验设备开发平台,提高了系统整体性能。承继了原有51开发平台的模块,大大缩短了s新机型的开发周期。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • §1-1 AVR单片机简介
  • §1-2 中国试验机设备的发展现状与趋势
  • 1-2-1 试验机设备简介
  • 1-2-2 中国试验机设备发展现状
  • 1-2-3 试验机设备的发展趋势
  • 1-2-4 课题研究的意义
  • §1-3 论文完成的主要工作
  • 第二章 AVR单片机结构及功能模块介绍
  • §2-1 AVR CPU 内核
  • §2-2 AVR存储器组织
  • 2-2-1 简介
  • 2-2-2 在线FLASH存储器
  • 2-2-3 SRAM数据存储器
  • 2-2-4 EEPROM存储器
  • 2-2-5 I/O存储器
  • §2-3 AVR 功能模块简介
  • 2-3-1 电源管理及睡眠模式
  • 2-3-2 系统控制和复位
  • 2-3-3 中断模块
  • 2-3-4 I/O 端口
  • 2-3-5 模数转换器
  • §2-4 AVR 开发工具
  • 2-4-1 STK500
  • 2-4-2 AVR Studio
  • 2-4-3 汇编语言编译
  • 2-4-4 C编译器
  • 2-4-5 串行在线编程软件PonyProg与简易编程线
  • 第三章 基于ATMEGA64 的人机界面设计
  • §3-1 人机界面设计中存在的问题及改进思路
  • 3-1-1 人机界面设计中存在的问题
  • 3-1-2 改进思路
  • §3-2 触摸屏原理
  • 3-2-1 触控屏的基本原理
  • 3-2-2 液晶显示器
  • §3-3 基于ATMEGA64 人机界面硬件设计
  • 3-3-1 CA320240F触摸屏功能介绍
  • 3-3-2 硬件接口设计
  • §3-4 软件系统设计
  • 3-4-1 液晶屏显示软件设计
  • 3-4-2 触控软件设计
  • §3-5 结论
  • 第四章 AVR在材料试验机设备数据采集系统中的应用研究
  • §4-1 背景介绍
  • §4-2 系统设计时遵循的原则
  • §4-3 系统硬件设计
  • 4-3-1 数据采集原理
  • 4-3-2 数据采集系统设计方案
  • 4-3-3 Atmega系列的SPI功能
  • 4-3-4 AD7705 功能介绍
  • 4-3-5 信号调理放大电路
  • 4-3-6 AVR与AD转换电路的连接
  • §4-4 系统软件设计
  • §4-5 结论
  • 第五章 AVR单片机PWM功能在材料试验机设备中的应用研究
  • §5-1 材料试验机设备中的 PWM 控制
  • §5-2 AVR芯片的PWM功能
  • 5-2-1 快速PWM模式
  • 5-2-2 相位修正PWM模式
  • §5-3 PWM功能应用实例
  • 5-3-1 热变形软化点测定仪中的升温速率控制
  • 5-3-2 在滴灌综合试验设备中利用快速PWM实现恒定压力源
  • §5-4 结论
  • 第六章 AVR单片机在试验机设备中的抗干扰技术
  • §6-1 干扰对试验机设备的影响
  • §6-2 硬件抗干扰技术
  • 6-2-1 选择良好的元器件与单片机
  • 6-2-2 抑制电源干扰
  • 6-2-3 数字信号传输通道的抗干扰技术
  • 6-2-4 AVR芯片抗干扰设计
  • 6-2-5 印制板电路合理布线
  • §6-3 软件抗干扰原理及方法
  • 6-3-1 数字滤波方法
  • 6-3-2 输入信号重复检测方法
  • 6-3-3 输出端口数据刷新方法
  • 6-3-4 软件拦截技术
  • 6-3-5“软件看门狗”技术
  • §6-4 结论
  • 第七章 总结与展望
  • §7-1 论文总结
  • §7-2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间所取得的相关科研成果

    • 相关论文文献

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