基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计

基于ATmega128单片机的时序控制器的设计

探空火箭主要用于近地空间的探测和科学试验，探空火箭一般为无控火箭，其自身无飞行控制和制导设备，结构简单、成本低廉。时序控制器为箭上火工品提供点爆时序，使探空火箭在预定高度释放有效载荷进行探测，或实现多级探空火箭箭体的分离。作为探空火箭上唯一的控制器，要求时序控制器必须准确、可靠地进行点爆控制，保障试验过程的安全性。为满足某探空火箭上火工品的准确、可靠点爆，用ATmega128单片机设计了一种时序控制器，对其软、硬件及可靠性设计等进行了阐述。

1 系统硬件设计

时序控制系统由地面测发控台和箭上时序控制器组成。地面测发控台在地面测试时向箭上时序控制器发送一系列测试指令，并将任务要求的箭上火工品点爆时间发给时序控制器储存，即时序装订。时序控制器在地面测试时检测自身状态，在收到每一条测试指令后向地面测发控台返回应答信息，以保证双方通信的可靠性，并完成时序装订、转电、模拟测试等功能；在火箭飞行过程中，时序控制器在装订时刻发出控制信号，完成箭上各火工品的起爆。

时序控制器主要由RS422通讯接口、单片机、转电控制、点爆控制电路等组成，系统的功能框图如图1所示。RS422通讯接口主要由带有电气隔离功能的RS422驱动器MAX1490B实现。具有限摆率特性的MAX1490B驱动器可以降低电磁辐射，并减小因错误的终端连线造成的影响，允许数据无误传输的最高速率为250kbps。

1.1 单片机模块

时序控制器的控制核心是单片机。选用的ATmega128是ATMEL公司基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，其外设包括2个16位的计数器/定时器，2个可编程的串行USART，8路10位ADC等；具有上电复位以及可编程的掉电检测功能，省去了外部复位电路，增加了复位的可靠性；具有128K字节的系统内可编程Flash 和4K字节的EEPROM非易失性数据存储器，均可用于数据存储，EEPROM寿命可达100,000次写/擦除周期[1]。设计中主要用到单片机的UART进行串行数据的收发，EEPROM和FLASH用于存储点爆时间，ADC采集箭上电池电压，定时器控制点爆时序的输出。ATmega128单片机内嵌的外设部件及其特点足以满足时序控制器的功能需求，大大减少了芯片外围的分立元件，简化了电路，增加了系统的可靠性。

趋测与控制　

・机械研究与应用・　

基于Ａｔｍｅｇａ１２８电动工具锂电池监控系统的设计　

陈　伎　（江苏苏美达五金工具有限公司，江苏南京２１００６１）　

摘要：以电动工具的锂电池组为研究对象，以ＡＴｍｅｇａ１２８单片机为核心控制器，设计一个智能监控系统，对锂电池　组电压、电流、温度等参数进行实时动态监测，同时根据监测的电压、电流参数，采用合理的算法对电池组剩余　电量进行估算。　关键词：单片机；锂电池；电动工具　中图分类号：ＴＭ９１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４４１４（２０１１）ｏ２一Ｏ０８０—０５　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｔｏｏｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｔｍｅｇａ１２８　

Ｃｈｅｎ　Ｔａｏ　

（Ｊｉａｎｇｓｕ　ＳＵＭＥＣ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｔｏｏｌｓ　ＣＯ．，Ｌｔｄ．。Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１００６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｔｏｏｌ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｏｂｊｅｃｔ，Ａｔｍｅｇａ１２８　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ髓ＣＯｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｌｌ　ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｍ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｖｏｌｔａｇｅ，ｃＢｎ＇ｅｎｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｆ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ａｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ　ｂｙ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐａ－　ｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｄｕｍｐ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ｂａａｅｆｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂａｔｔｅｒｙ；ｐｏｗｅｒ　ｔｏｌ　

ATmega128 单片机硬件电路设计

在本系统中，本小节主要讲 ATmega128 单片机的内部资源、工作原理和硬 件电路设计等。 2.5.1 ATmega128 芯片介绍 ATmega128 为基于AVR RISC 结构的8 位低功耗CMOS 微处理器。片内 ISP Flash 可以通过SPI 接口、通用编程器，或引导程序多次编程。引导程序可以使 用任何接口来下载应用程序到应用Flash 存储器。通过将8 位RISC

CPU 与系统 内可编程的Flash 集成在一个芯片内，

ATmega128 为许多嵌入式控制应用提供 了灵活而低成本的方案。 ATmega128 单片机的功能特点如下： （1）高性能、低功耗的AVR 8 位微处理器 （2）先进的RISC 结构 ①

133 条指令大多数可以在一个时钟周期内完成 ② 32x8 个通用工作寄存器+外设控制寄存器 ③ 全静态工作 ④ 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS ⑤ 只需两个时钟周期的硬件乘法器 （3）非易失性的程序和数据存储器 ① 128K 字节的系统内可编程Flash ② 寿命: 10，000 次写/ 擦除周期

③ 具有独立锁定位、可选择的启动代码区 （4）通过片内的启动程序实现系统内编程 ① 4K 字节的EEPROM ② 4K

字节的内部SRAM ③ 多达64K 字节的优化的外部存储器空间 ④ 可以对锁定位进行编程以实现软件加密 ⑤ 可以通过SPI 实现系统内编程 （5）JTAG 接口（ 与IEEE 1149.1

标准兼容） ① 遵循JTAG 标准的边界扫描功能 ② 支持扩展的片内调试 ③ 通过JTAG 接口实现对Flash， EEPROM，

熔丝位和锁定位的编程 （6）外设特点 ① 两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 ② 两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器

③ 具有独立预分频器的实时时钟计数器 ④ 两路8 位PWM ⑤ 6 路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM ⑥ 输出比较调制器 ⑦ 8 路10 位ADC ⑧ 面向字节的两线接口 ⑨

第ｌ２卷第１期　

２００７年２月　哈尔滨理工大学学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＨＡＲＢＩＮ　ＵＮＩＶ．ＳＣＩ．＆ＴＥＣＨ．　ＶｏＬ　ｌ２　Ｎｏ．１　

Ｆｅｂ．，２００７　

基于ＡＴＭＥＧＡ１２８的焊机智能控制系统设计　

陈斌斌，　牛　滨，　周欣荣　

（哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）　

摘要：以实现焊机智能控制为目的，研制了具有电流和电压测控、故障检测、主机通信等功　

能的焊机智能控制系统．给出其设计方案、硬件结构框图、软件流程图，并着重介绍了用ＰＷＭ实现　

Ｄ／Ａ的实际电路、参数计算及测试数据．该系统运行正常，达到了预期设计指标．　关键词：ＰＷＭ；ＡＴＭＥＧＡ１２８；焊机　中图分类号：ＴＭ９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７－２６８３（２００７）Ｏ１—００９３—０４　

●　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｏｄｕｌｅ　ｏｆ　Ｗｅｌｄｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｔｍｅｇａ１　２８　

ＣＨＥＮＢｉｎ—ｂｉｎ，ＮＩＵＢｉｎ，ＺＨＯＵＸｉｎ—ｒｏｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｍｅａｓｕｒｅ—ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｕｎｉｖ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，Ｈａｒｂｉｎ　１５００４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍａｔｅｒｉａｌｉｚｅ　ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｗｅｌｄｅｒ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅ．　ｒｎｌ　ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｏｆ　ｆａｉｌｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕ—　

ｎｉｃａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｍａｉｎｆｒａｍｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ．ｆｒａｍｅ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　Ｄ／Ａ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　ＰＷＭ．ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｉｎ‘ｄｅｔａｉｌｓ．