用ATmega128控制的电子万能试验机测控系统

　　当前类似系统大都采用C51 系列单片机作为主控制器，由于C51系列单片机机器周期为12 个时钟周期，工作频率为12MHz时指令执行速率仅为1MIPS，所以在速度上难以达到理想效果，而且器件的捏合性、系统整体可靠性上都难以达到理想需求。我们设计的这套系统第采用AVR单片机系列功能最强大的ATmega128，取代C51 系列单片机，使系统的工作速度提高了数十倍。

　　1 ATmega128简介

　　ATm e ga128 是 ATMEL 于 2001 年推出的 m e ga 系列 AVR 单片机中的代表性产品之一，是目前为止AVR系列中功能最强大的单片机。

　　其特性为：

　　1.1 先进的 R ISC 精简指令集结构

　　- 高性能低功耗的 AVR8 位微控制器 /133 条功能强大的指令大部分在单时钟周期内执行，工作在16MHz 下，具有 16MIPS 的性能，32 x8 个通用工作寄存器 + 外设控制寄存器;

　　- 片内带有执行时间为两个时钟周期的硬件乘法器;

　　- 128K字节在线可重复编程 Flas h/ 可通过片内的引导程序实现在线系统编程，写操作时真正可读。

　　1.2 内部配置

　　J TAG (符合 IEEE s td. 1149.1 标准) 接口，通过 J TAG 接口对Flas h、EEPROM、熔丝位和加密位编程以及 ISP 下载接口;实时计数器(RTC)、4 个具有比较模式和PWM 的定时器/计数器(两个带预分频器和一种比较模式的8 位定时/计数器、两个扩充的带预分频器和比较模式捕获模式的16 位定时/计数器);两个USART、一个两线 (I2C) 串行接口、一个 8 通道 10 位具有可选增益差分输入的 A/D转换器、一个 SPI口、片内模拟比较器、一个带内部振荡器的可编程看门狗定时器;

　　1.3 特殊的 MCU 特点

　　上电复位和可编程的低电压检测，内部可校准的RC振荡器，外部和内部中断源，可软件选择时钟频率，全局上拉禁止;

　　6 种可通过软件选择的省电模式。

　　1.4 I/ O 和封装

　　53 个可编程的 I/O 脚，具有内部上拉，是真正的 I/O 口， 64 脚TQFP 封装。

　　1.5 工作电压 / 速度等级

　　2.7 - 5.5VATm e ga128L/4.5 - 5.5VATm e ga128

　　0 - 8 MHzATm e ga128L/0 - 16 MHzATm e ga128

　　向后兼容ATmega103，可工作于ATmega103 兼容模式。2

　　电子万能试验机介绍

　　电子万能试验机广泛用于金属、非金属材料的拉、压、弯剪等力学性能试验。配以种类繁多的附具，还可用于型材和构件的力学性能试验。在试样变形大，试验速度快的绳、带、丝、橡胶、塑料等材料试验领域，同样具有非常广泛的应用前景。

　　3 ATmega128控制的电子万能试验机测控系统结构原理

　　以AVR单片机ATmega128 作为控制核心的电子万能试验机测控系统主要由两路模拟量的放大、采集，一路光电编码器信号的倍频判向采集，一路D/A输出控制伺服控制器，及USB接口电路组成。系统结构框图如下图所示：