硬件集成电路设计热门培训内容之基于ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘的应用系统设计

时间:2018-03-23 10:13:00

本文从应用的角度出发,设计了一个基于ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘的应用系统。从硬件的原理框图到软件都给出了详细的设计。
    ATmega2560微控制器是ATmega系列中最为高档的一款。它在消费电子产品和工业自动控制领域都得到了广泛的应用。由于开发成本较低,容易上手,功能强大,只需要制作一条简单的ISP下载线,就能够把编好的程序写入它的程序存储器中进行丌发,可节省很多开发成本。本文通过介绍了ATmega2560微控制器外部SRAM扩展盘的应用设计实例,介绍了灵活应用外部存储器扩展功能方法,让初学者能迅速掌握设计难点和要点。
 
    1 ATmega2560微控制器概述
    ATmega2560具有速度快、时钟频率高,I/O 口功能强、驱动能力大,存储功能灵活、外设丰富,低功耗、高度保密行,特别是简单易上手、开发成本低的特点。
    ATmega2560微控制器Flash容量256 kB,EEPROM容鼍为4 kB,SRAM容量为8 kB,通朋的I/O口有86个,串口USART数目为4个,16个10位的ADC通道,6种睡眠模式,采用TQFP封装。
    1.1 ATmega2560微控制器编译软件
    ATmega2560控制器是ATmega系列AVR单片机中的一款。ATmega2560集成开发环境可选用AVRStudio v4.14.exe.包括了AVR Assemblet编译器,AVR Studio调试功能,AVR Prog串行、并行下载功能,和JTAG ICE仿真等功能。需要用C语言编程时添加Win AVR-20100110-insta ll.exe软件。
    1.2 ATmega2560微控制器下载软件
    选用广州天河双龙电子有限公司的下载程序软件SLISP V1518 PNP.exe。安装后的MCU下载软件如图1所示,该软件可下载从ATmega8到ATmega2561多款型号微控制器。软件可通过设置导航或工厂缺省设定很方便的设置熔丝位。设置好下载软件的各项参数后,点击图1中的flash选项,选择要编写的执行代码程序,点击编程,程序轻松下载到ATmega2560中的flash里。


    
1.3 ATmega2560微控制器下载ISP线制作
    图2所示为最简单的ISP并口下载线原理图,用四个1 kΩ电阻和一个DB25插座即可完成。在没有仿真器的环境下用该下载器是一个相当不错的选择。SCK管脚分别对应ATmega2560的20脚,MISO对应22脚,RESET对应30脚,MOSI对应21脚,GND则连接到ATmega2560的所有接地脚。该ISP并口下载线制作十分简单。


2 ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘设计
2.1 硬件电路设计
    该硬件电路主要由ATmega2560微控制器、LM1085IS-5.0稳压器、AHC573锁存器及可编程外围接口M82C55A、以及键盘输入电路共同组成。图3为ATmega2560微控制器主体控制电路,图4为外部SRAM (数据存储器)扩展的键盘扫描电路。其中图4中的XP并口为ISP下载接口,通过ISP并口下载器可将执行代码下载到ATmega2560程序存储器中。

 


    
    M82C55A的PA口设置为输出口,PB设置为输入口,PA和PB口交叉点构成键盘扫描电路。
    ATmega2560微控制器的PA口(71~78脚)既作为外部存储器接口地址低字节,又复用为数据口,PC口(53~60脚)仅作为外部存储器接口地址的高字节使用。当ALE (70脚)外部存储器地址锁存使能信号有效时,PA 口作为16化地址总线的低8位使用,通过锁存器AH573锁存地址输出和PC口的高8位地址共同组成了16位的外部存储地址空间。当外部存储器的读或写控制信号有效时,即RD (52脚)或WR(51脚)有效时,PA口将作为数据口传送数据。

2.2 软件设计
    (1)软件设计流程图
    软件程序的流程框图如图5所示。

 
    (2)关键程序解析
    

    3 结束语
    本文从应用的角度出发,构建了一个完整的ATmega2560微控制器外部SRAM扩展键盘应用设计,从硬件的原理到软件设计都给出了详细的解析,在ATmega2560外部SRAM扩展应用中具有一定的应用价值。