AVR單片機最小系統 基本硬件線路與分析

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AVR基本硬件線路設計與分析 (ATmega16功能小板) AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16開發板

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基本的AVR硬件線路，包括如下幾部分：

• 1。復位線路
• 2。晶振線路
• 3。AD轉換濾波線路
• 4。ISP下載接口
• 5。JTAG仿真接口
• 6。電源
• 7。串口電路

下面以本網站推薦的AVR入門芯片 ATmega16L-8AI 分析上述基本線路。(-8AI表示8M頻率的TQFP貼片封裝，工業級，更詳細的型號含義資料，請參考：AVR芯片入門知識)

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復位線路的設計（下圖上面一部分）

Mega16已經內置了上電覆位設計。而且在熔絲位裏，能夠控制復位時的額外時間，故AVR外部的復位線路在上電時，能夠設計得很簡單：直接拉一隻10K的電阻到VCC便可(R6)。

爲了可靠，再加上一隻0.1uF的電容(C13)以消除干擾、雜波。

D3(1N4148)的做用有兩個：做用一是將復位輸入的最高電壓鉗在Vcc+0.5V 左右，另外一做用是系統斷電時，將R0(10K)電阻短路，讓C0快速放電，讓下一次來電時，能產生有效的復位。

當AVR在工做時，按下S0開關時，復位腳變成低電平，觸發AVR芯片復位。

重要說明：實際應用時，若是你不須要復位按鈕，復位腳能夠不接任何的零件，AVR芯片也能穩定工做。即這部分不須要任何的外圍零件。

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晶振電路的設計（下圖下面一部分）

Mega16已經內置RC振盪線路，能夠產生1M、2M、4M、8M的振盪頻率。不過，內置的畢竟是RC振盪，在一些要求較高的場合，好比要與RS232通訊須要比較精確的波特率時，建議使用外部的晶振線路。

早期的90S系列，晶振兩端均須要接22pF左右的電容。Mega系列實際使用時，這兩隻小電容不接也能正常工做。不過爲了線路的規範化，咱們仍建議接上。

重要說明：實際應用時，若是你不須要過高精度的頻率，可使用內部RC振盪。即這部分不須要任何的外圍零件。

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AD轉換濾波線路的設計（下圖下面部分）

爲減少AD轉換的電源干擾，Mega16芯片有獨立的AD電源供電。官方文檔推薦在VCC串上一隻10uH的電感（L1），而後接一隻0.1uF的電容到地（C3）。

Mega16內帶2.56V標準參考電壓。也能夠從外面輸入參考電壓，好比在外面使用TL431基準電壓源。不過通常的應用使用內部自帶的參考電壓已經足夠。習慣上在AREF腳接一隻0.1uF的電容到地（C2）。

此處跳線JMP1爲AD轉換跳線，當你使用AD轉換時，請鏈接，不然斷開。

重要說明：實際應用時，若是你想簡化線路，能夠將AVCC直接接到VCC，AREF懸空。即這部分不須要任何的外圍零件。

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JTAG仿真接口設計(下圖上面部分)

仿真接口也是使用雙排2＊5插座。須要一隻10K的上拉電阻（R7）。

重要說明：實際應用時，若是你不想使用JTAG仿真，而且不想受四隻10K的上拉電阻的影響，能夠將JP1－JP4斷開。

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ISP下載接口設計

ISP下載接口，不須要任何的外圍零件。使用雙排2＊5插座。因爲沒有外圍零件，故PB5（MOSI）、PB6（MISO）、PB7（SCK）、復位腳仍能夠正常使用，不受ISP的干擾。

RST鏈接倒RESET （9），爲了 減少圖片大小這裏沒有畫出，你能夠從本頁頂上的那個圖片看出來。

重要說明：實際應用時，若是你想簡化零件，能夠不焊接2＊5座。但在PCB設計時最好保留這個空位，以便之後升級AVR內的軟件。

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電源設計

AVR單片機最經常使用的是5V與3.3V兩種電壓。本線路以開關切換兩種電壓，而且以雙色二極管指示（5V時爲綠燈，3.3V時爲紅燈）。JP3輸入電壓爲7.5v—9v。

二極管D1防止用戶插錯電源極性。D2能夠容許用戶將電壓倒灌入此電路內，不會損壞BM1117。

BM1117的特性爲1腳會有50uA的電流輸出，1－2腳會有1.25V電壓。利用這個特色，能夠計算出輸出電壓：

當JMP3開關打向左邊時，R4上的電流爲 1.25/0.33 = 3.78ma 。R1上的電流爲BM1117腳電流加上R3上的電流，即0.05+3.78=3.83ma. 能夠計算得R4上的電壓爲3.84V。 因而得出VCC=1.25+3.83=5.08V。偏差在2%之內。

當SW開關打向右邊時，R6上的電流爲 1.25/0.62 = 2.02ma 。R1上的電流爲BM1117腳電流加上R6上的電流，即0.05+2.02=2.07ma. 能夠計算得R1上的電壓爲2.07V。 因而得出VCC=1.25+2.07=3.32V。偏差在1%之內。

使用1%精度的電阻，能夠控制整個輸出電壓偏差在3%之內。

重要說明：實際應用時，使用BM1117，輸入電壓能夠低至7伏甚至更低。（也能夠同時使用低壓降的二極管代替1N4007）。

串口電路設計

串口使用一個max232芯片。

使用跳線JMP2—1，不使用串口時，請將其斷開，防止串口電路對IO口的干擾。

VCC與R2out之間接串上一個電阻R2和一個發光二極管LED1，特別說明，只有當此二極管閃的時候才說明串口在工做，直接接上的時候，此發光二極管也可能會亮。

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總設計圖

本站提供PDF和SCH文件原理圖下載：【PDF文件格式】 【SCH文件格式】，製做完成的AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16以下圖。

但願你設計出優秀的AVR電子產品，預祝你成功！