硬件集成電路設計熱門培訓內容之基于ATmega2560微控制器外部SRAM擴展鍵盤的應用系統設計

時間:2018-03-23 10:13:00

本文從應用的角度出發,設計了一個基于ATmega2560微控制器外部SRAM擴展鍵盤的應用系統。從硬件的原理框圖到軟件都給出了詳細的設計。
    ATmega2560微控制器是ATmega系列中最為高檔的一款。它在消費電子產品和工業自動控制領域都得到了廣泛的應用。由于開發成本較低,容易上手,功能強大,只需要制作一條簡單的ISP下載線,就能夠把編好的程序寫入它的程序存儲器中進行丌發,可節省很多開發成本。本文通過介紹了ATmega2560微控制器外部SRAM擴展盤的應用設計實例,介紹了靈活應用外部存儲器擴展功能方法,讓初學者能迅速掌握設計難點和要點。
 
    1 ATmega2560微控制器概述
    ATmega2560具有速度快、時鐘頻率高,I/O 口功能強、驅動能力大,存儲功能靈活、外設豐富,低功耗、高度保密行,特別是簡單易上手、開發成本低的特點。
    ATmega2560微控制器Flash容量256 kB,EEPROM容鼉為4 kB,SRAM容量為8 kB,通朋的I/O口有86個,串口USART數目為4個,16個10位的ADC通道,6種睡眠模式,采用TQFP封裝。
    1.1 ATmega2560微控制器編譯軟件
    ATmega2560控制器是ATmega系列AVR單片機中的一款。ATmega2560集成開發環境可選用AVRStudio v4.14.exe.包括了AVR Assemblet編譯器,AVR Studio調試功能,AVR Prog串行、并行下載功能,和JTAG ICE仿真等功能。需要用C語言編程時添加Win AVR-20100110-insta ll.exe軟件。
    1.2 ATmega2560微控制器下載軟件
    選用廣州天河雙龍電子有限公司的下載程序軟件SLISP V1518 PNP.exe。安裝后的MCU下載軟件如圖1所示,該軟件可下載從ATmega8到ATmega2561多款型號微控制器。軟件可通過設置導航或工廠缺省設定很方便的設置熔絲位。設置好下載軟件的各項參數后,點擊圖1中的flash選項,選擇要編寫的執行代碼程序,點擊編程,程序輕松下載到ATmega2560中的flash里。


    
1.3 ATmega2560微控制器下載ISP線制作
    圖2所示為最簡單的ISP并口下載線原理圖,用四個1 kΩ電阻和一個DB25插座即可完成。在沒有仿真器的環境下用該下載器是一個相當不錯的選擇。SCK管腳分別對應ATmega2560的20腳,MISO對應22腳,RESET對應30腳,MOSI對應21腳,GND則連接到ATmega2560的所有接地腳。該ISP并口下載線制作十分簡單。


2 ATmega2560微控制器外部SRAM擴展鍵盤設計
2.1 硬件電路設計
    該硬件電路主要由ATmega2560微控制器、LM1085IS-5.0穩壓器、AHC573鎖存器及可編程外圍接口M82C55A、以及鍵盤輸入電路共同組成。圖3為ATmega2560微控制器主體控制電路,圖4為外部SRAM (數據存儲器)擴展的鍵盤掃描電路。其中圖4中的XP并口為ISP下載接口,通過ISP并口下載器可將執行代碼下載到ATmega2560程序存儲器中。

 


    
    M82C55A的PA口設置為輸出口,PB設置為輸入口,PA和PB口交叉點構成鍵盤掃描電路。
    ATmega2560微控制器的PA口(71~78腳)既作為外部存儲器接口地址低字節,又復用為數據口,PC口(53~60腳)僅作為外部存儲器接口地址的高字節使用。當ALE (70腳)外部存儲器地址鎖存使能信號有效時,PA 口作為16化地址總線的低8位使用,通過鎖存器AH573鎖存地址輸出和PC口的高8位地址共同組成了16位的外部存儲地址空間。當外部存儲器的讀或寫控制信號有效時,即RD (52腳)或WR(51腳)有效時,PA口將作為數據口傳送數據。

2.2 軟件設計
    (1)軟件設計流程圖
    軟件程序的流程框圖如圖5所示。

 
    (2)關鍵程序解析
    

    3 結束語
    本文從應用的角度出發,構建了一個完整的ATmega2560微控制器外部SRAM擴展鍵盤應用設計,從硬件的原理到軟件設計都給出了詳細的解析,在ATmega2560外部SRAM擴展應用中具有一定的應用價值。

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