基于ATmega8单片机多功能实验仪设计

2 硬件电路的设计
2．1 CPU模块的设计
ATmegs8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。ATmegs8内部集成有丰富的硬件接口电路，2个具有比较模式的预分频器(Separate Prescale)的8位定时／计数器。1个预分频器(Separat Prescale)，具有比较和捕获模式的16位定时／计数器，1个具有独立振荡器的异步实时时钟(RTC)，3个PWM通道，可实现任意16位、相位和频率可调的PWM脉宽调制输出，8通道A／D转换(TQFP、MLF封装)，6路10位A／D+2路8位A／D，6通道A／D转换(PDIP封装)，4路10位A／D+2路8位A／D，1个I2C的串行接口，支持主／从、收发四种工作方式，支持自动总线仲裁，1个可编程的串行USART接口，支持同步、异步以及多机通信自动地址识别，1个支持主／从(Master／Slave)、收／发的SPI同步串行接口，带片内RC振荡器的可编程看门狗定时器，片内模拟比较器。围绕核心芯片所设计的CPU模块如图2所示。

图中的复位电路RESET有二种选择：外部复位，J10必须插上短路块；或PC6作I／O口用，J10拔出短路块。
图中的晶振电路XTAL1和XTAL2分别是片内振荡器的反向放大器的输入、输出端，外接一个晶体振荡器，通过对熔丝位CKOPT编程和设定C9、C10的取值范围(12μm～22 μm)使ATmega8有较宽的工作频率范围(3．O MHz～8．0 MHz)。晶振有两种选择：外接8 MHz无源晶振，(也可外接8 MHz有源晶振，当外接无源晶振不能起振时，用有源晶振就能解决问题，超频也能起振)，或用内部RC振荡器。当J11与J12插上短路块时，为用外接无源晶振；当J11与J12不插短路块时，则用ATmega8内部振荡器。
另外，模块还设计有JTAG接口和ISP编程接口(ISP即in-System Programmable)。JTAG接口可以通过下载器将单片机与微型计算机的并行接口连接。ISP编程接口是在线下载或读取芯片内部程序时用的，各引脚的含义如图3所示。其中l脚与ATmega8的PB3连接。4、6、8、lO接地，5脚与ATmega8的PC6连接，7脚与ATmesa8的PB5连接，9脚与ATmega8的PB4连接。

2．2 下载器模块
下载器由接口板和连接电缆组成。接口板的原理图见图4。图中U201是8缓冲器74HC244电路，用作计算机并口和单片机的缓冲隔离。连接器CN202是通用的DB25针插头，与上位机连接，进行通信；其中4、5脚控制U201芯片，在其低电平时允许数据正常传输，高电平时74HC244的输出呈高阻状态；7脚输出数据到单片机；6脚是时钟信号；9脚是输出复位信号；10脚是接收从单片机读出的数据。下载电缆采用10芯扁平电缆，两头压有IDC插头。一端接下载器，另一端接最小系统板上的ISP口JP1。