基于AVR單片機的智能信息記錄儀設(shè)計

摘要：給出了基于AVR單片機ATMEGA64來設(shè)計智能信息記錄系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法，該方法通過外加液晶和USB接口，并通過U盤直接存儲信息，然后在液晶上顯示，從而完成對儀器的開關(guān)機時間等信號的智能存儲。

關(guān)鍵詞：信息記錄；單片機；ATMEGA64；PB375A；DSl302；U盤讀寫

0 引言

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，對各種儀器的使用情況的監(jiān)控也越來越智能化。針對目前市場上時間記錄儀成本高、可擴展性差、存儲容量小、編程復(fù)雜等缺點，本文通過以AVR單片機為核心控制器，以高亮度液晶為顯示器，以USB移動硬盤為存儲設(shè)備，設(shè)計了一種智能時間記錄儀。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1．1 系統(tǒng)總體組成

智能信息記錄儀由單片機、電源、液晶顯示、鍵盤輸入和USB模塊幾部分組成，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)中的電源包括外部電源和鋰電池。開機后，系統(tǒng)主電源一邊給電路供電，一邊對鋰電池充電。關(guān)機后，則由鋰電池給USB供電完成數(shù)據(jù)的保存。液晶顯示部分的主要任務(wù)是完成開關(guān)機時間的查詢顯示，在空閑時顯示當(dāng)前的系統(tǒng)時間。時鐘模塊使用的是DSl302芯片，它是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，片內(nèi)含有一個實時時鐘／日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM。它可通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘／日歷電路可提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整。USB模塊采用的U盤讀寫芯片PB375A是一個比較簡單的U盤讀寫解決方案。使用它無需了解繁瑣的USB HOST底層協(xié)議和FAT文件系統(tǒng)(支持FATl2和FATl6及FAT32文件系統(tǒng))，而只需要將MCU與模塊通過SPI接口或者UART通信，通過執(zhí)行幾個簡單命令，便可完成文件的新建、讀寫、刪除等功能，使用十分簡單方便。另外，對于單片機來說，基本不占用單片機系統(tǒng)的存儲空間，只需要幾個字節(jié)的RAM和幾百字節(jié)的代碼就可完成。它的串口支持9600、4800和2400bit／s三種波特率的選擇，由于其內(nèi)置5 V轉(zhuǎn)3．3 V電路，故可大大簡化外圍電路的設(shè)計。

1．2 硬件電路設(shè)計

該信息記錄儀器采用一款高性能低功耗的處理器ATmega64作為中央控制器，它的工作電壓為3．3 V，具有豐富的內(nèi)部資源：包括53個可編程的I／O口、7個外部中斷、2個16位定時器、2個8位定時器、4 KB的片內(nèi)SRAM和64 KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash存儲器，而且擦寫壽命長，可滿足系統(tǒng)要求。ATmega64及其外圍接口電路如圖2所示。

該儀器的中斷接口電路包括開機時的上電中斷和關(guān)機時的掉電中斷，它們都由光電耦合芯片6N137和非門74LVT04組成，圖3所示是其中斷電路。電源VC經(jīng)過7805后接到光耦的輸入端，輸出接單片機的INT0和非門的l腳，非門的2腳接INTl。因此，在開機時，光耦輸入端Vin+為高電平，輸出端Vo為低電平，故產(chǎn)生上電中斷(INT0)；而關(guān)機時，光耦的輸入是低電平，而輸出為高電平。故在經(jīng)過非門2腳后，輸出低電平以產(chǎn)生掉電中斷(INTl)。

電源切換電路主要的功能是在系統(tǒng)關(guān)機時，轉(zhuǎn)由鋰電池給USB供電并完成數(shù)據(jù)的保存，其電源切換如圖4所示。圖中，當(dāng)外部開機后，V為高電平使三極管Q2導(dǎo)通，同時把Q1的基極拉至低電平，使其導(dǎo)通。外部電源V經(jīng)過二極管D1后(VC)給單片機電路和USB供電。由于程序在初始時把POWER置高，所以，此時Q2也是導(dǎo)通的。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)機后，V變成低電平，三極管Q2截止。但是，由于此時Q3是導(dǎo)通的，所以Q1仍導(dǎo)通，只是此時是由鋰電池供電來完成數(shù)據(jù)的保存，這時，單片機的定時器l開始工作，并在延時10 s后，使POWER的輸出為低電平，從而使Q3關(guān)斷，并最終使Q1的基極變高，整個記錄儀關(guān)閉。

作者：馬 飛，馬彥青，駱 育，羅 偉 西安電子科技大學(xué) 來源：電子元器件應(yīng)用