2系統(tǒng)硬件設計
2.1 單片機選型
單片機也被稱為微控制器，它在很多智能控制系統(tǒng)都有廣泛的應用。單片機是電腦CPU的小型化。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。ATmega16 具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線， 32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程“看門狗”定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式。
本系統(tǒng)采用ATmega16芯片作為核心，ATmega16 是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。AVR有一個靈活的中斷模塊?？刂萍拇嫫魑挥贗/O空間。狀態(tài)寄存器里有全局中斷使能位。每個中斷在中斷向量表里都有獨立的中斷向量。各個中斷的優(yōu)先級與其在中斷向量表的位置有關，中斷向量地址越低，優(yōu)先級越高。I/O 存儲器空間包含64 個可以直接尋址的地址，作為CPU 外設的控制寄存器、SPI，以及其他I/O 功能。映射到數(shù)據(jù)空間即為寄存器文件之后的地址0x20-0x5F。