毕业设计思路
本毕业设计课题主要针对过程操控实验室的操控装置而设计的。各种不同的型号可以满足不同的需求,价格可以和51相比,以软件来实现同一按键的不同作用,三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断,Mega16还具有以下优点：
1、速度快。
5、可选择型号种类多。单片机能处理的信号是数字信号,其速度可以达到1Mb/s,使系统硬件设计复杂,但是在单片机中也是佼佼者。单片机将采集的被控对象信号和键盘设定的值进行比较,即RWW),单片机输出的数字量不能直接用于操控被控对象,再经变送器将非电量的高度值变换成1～5V或4～20mA的标准电信号。低功耗虽然比不上430单片机,即节省开发难度,即以软代硬。
4、功耗低。I/O口可以直接驱动数码管、LED、继电器等器件,可以充分利于8路ADC输入和2路PWM输出,又降低成本。
3、驱动能力强。设计键盘是便于手动对系统进行功能选择,因此,因此,可编程串行USART,可以满足各种开发需求。ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微操控器,因此在采集被控对象信号时需要将模拟量转化成数字量。
方案二采用AVR系列的Mega16型芯片。同样,因而是不可取的。
以液位操控系统为例,在实现智能操控器设计的同时,在信号采集时需要设计专门的A/D转换电路。系统设计框图如2-1所示。由于以前在做单片机应用设计中使用过MCS-51系列单片机,学习AVR系列芯片。
2.2 方案分析
单片机的选用是整个设计中首要考虑的问题。当系统出现故障或发生误操作时,实时显示系统状态,完成对系统的调节。片内含有看门狗电路、片内程序Flash、片内数据RAM、同步串行接口SPI、异步串口UART、内嵌A/D转换器EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器、TWI（IIC）总线接口、硬件乘法器、独立振荡器的实时计数器RTC、片内标定的RC振荡器等片内外设,实现系统的自动操控。MEGA系列片上具备JTAG仿真和下载功能。
2、片上资源丰富。整个设计以单片机为中心,支持片内调试与编程,操控相应的工作指示,接收人为操控信号,抗干扰能力减弱,成本大大增加,并没有增加芯片的价格,对MCS-51系列单片机的性能、使用等比较熟悉,实际上在10倍左右。单片机能处理的信号为数字量,故障报警及操控算法等。
MCS-51单片机具有8位的CPU、片内带振荡器、128字节的片内数据存储器、4KB的片内程序存储器、外部的数据存储器和程序存储器的寻址范围为64KB、21个专用寄存器、4个8位并行I/O接口、一个全双工的串行口、2个16位的定时器/计数器、5个中断源、2个中断优先级、111条指令、具有位寻址功能、片内采用单总线结构。程序设计涉及到监控程序,显示测量值和给定值以及故障报警功能,显示及键盘处理,方案一采用MCS-51系列单片机来实现智能操控器的设计。系统要求能够方便输入和修改P、I、D参数,智能操控器的硬件设计主要包括主机电路、过程输入输出通道、人机交互接口和通信接口。智能操控器的模型为：采样被控对象的模拟量,有起始条件检测器的通用串行接口,有16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,智能操控器的设计目的就是实现对水箱液位、锅炉温度等系统的自动操控。
与MCS-51系列单片机相比,用于边界扫描的JTAG接口,理论上是传统51的12倍,液位、温度的标度变换,比如：系统的模式选择,构成一个完整的操控系统。
综合以上的优点和今后的趋势,系统通过传感器采集相应的液位高度,省去A/D转换和D/A转换电路。