基于ATmega103微控制器的家庭信息終端的設(shè)計
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終端以Atmega103為主控單片機(jī)。Atmega103是一種高性能的AV_R系列單片機(jī)，實現(xiàn)了每兆赫茲晶振頻率處理能力1MIPS、內(nèi)部有128K字節(jié)的Flash Memory、4K字節(jié)的SRAM、還帶有4K字節(jié)在線可編程EEPROM、支持ISP功能。本終端系統(tǒng)中的單片機(jī)任務(wù)十分繁重，在完成驅(qū)動LCD顯示和觸摸屏的同時，還要完成與nRF401無線數(shù)傳模塊的接口并通過它實現(xiàn)與室內(nèi)控制器RC的交互。Atmega103內(nèi)部資源豐富且功能強(qiáng)大，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計，提高系統(tǒng)可靠性，非常適用于本系統(tǒng)。
2．1 觸摸屏控制器
實際應(yīng)用中，終端采用的觸摸屏控制器是AD7843。AD7843是AD公司生產(chǎn)的一款專用于4線電阻式觸摸屏的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器。AD7843有12位或8位可選的兩種工作模式，具有單一電源供電、完全低功耗模式、轉(zhuǎn)換速度快等特點。圖3是AD7843與4線電阻式觸摸屏典型接口圖。
圖3中，PENIRQ引腳在觸摸屏被點擊后立即產(chǎn)生一個寬度約為4個DCLK的負(fù)脈沖向主控單片機(jī)申請中斷。主控單片機(jī)響應(yīng)此中斷后，通過DIN引腳將控制字寫入AD7843的控制寄存器，以啟動一次轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，BUSY也將產(chǎn)生一個負(fù)脈沖向主控單片機(jī)申請中斷，響應(yīng)中斷后主控單片機(jī)將轉(zhuǎn)換結(jié)果由DOUT引腳讀出。讀出的結(jié)果經(jīng)過轉(zhuǎn)換后就是觸摸屏上被點擊點的坐標(biāo)。
在終端設(shè)計中，采用功能圖標(biāo)表示終端具體功能操作。這樣通過點擊觸摸屏對應(yīng)位置下LCD上顯示的功能圖標(biāo)，可以選擇相應(yīng)的功能操作，從而可以對終端進(jìn)行相應(yīng)的操作。
2．2 LCD接口電路
終端采用160x160(dots)的LCD作為顯示界面。LCD控制器選用SEIKOEPSON公司的SED1335。SED1335具有較強(qiáng)功能的I／O緩沖器、指令豐富、4位數(shù)據(jù)并行發(fā)送且驅(qū)動能力強(qiáng)，可實現(xiàn)圖形和文本混合顯示。
單片機(jī)對LCD采用直接訪問方式，將LCD作為存儲器直接與單片機(jī)的總線相連接。LCD控制器的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，并且由單片機(jī)給出控制器的片選及寄存器選擇信號。此外，LCD的單片機(jī)接口時序與SED1335接口電路的時序采用Intel8080時序。
2．3 無線數(shù)據(jù)傳輸
終端將選擇的具體功能操作按通信協(xié)議的規(guī)定組織成數(shù)據(jù)命令幀通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送至室內(nèi)控制器RC。系統(tǒng)采用nRF401作為無線數(shù)據(jù)收發(fā)的控制芯片。nRF401是Nordic公司推出的一款工作在433MHz、具有雙通道的、數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)20kbps的無線射頻數(shù)據(jù)收發(fā)芯片。而且nRF401做到了單個芯片實現(xiàn)FSK信號的收發(fā)，其引腳電平為CMOS電平，可以直接與單片機(jī)串行口通信。
無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)采用5-wire接口的方式。圖4是Atmega103與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的連接電路。
圖4中，PB4、PBS、PB6分別控制無線數(shù)傳模塊的電源控制端(PWR_UP)、工作頻率選擇端(CS)以及工作模式選擇端(TXEN)。其中，當(dāng)TXEN=l時，nRF401工作于發(fā)送狀態(tài)；當(dāng)TXEN=0時，nRF401工作于接收狀態(tài)。另外，單片機(jī)的串行口(TXD／RXD)與無線數(shù)傳模塊的數(shù)據(jù)輸入／輸出端(DIN／DOUT)直接通信。
保證無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性是終端開發(fā)的關(guān)鍵之一。在終端設(shè)計的軟、硬件兩方面，增加了抗干擾措施。硬件上，在單片機(jī)的串行口與無線數(shù)傳模塊數(shù)據(jù)端之間加上隔離電路并對無線數(shù)傳模塊的電源電路設(shè)置去耦濾波電路，以減小單片機(jī)對無線數(shù)傳模塊的電磁干擾。軟件上，采用了適當(dāng)?shù)男畔⒋a組合方式以及數(shù)據(jù)幀校驗的方法來減小數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率以及錯誤數(shù)據(jù)幀對終端整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?
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