菏泽学院本科课程设计（论文）
图1-3 Toplayer层
图1-4 Bottomlayer层
电路的圆形外轮廓是通过CAD画出后导入到PROTEL中的。在保证电流和信号稳定的
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基于ATMEGA16的检测避障智能车
情况下线宽采用0.7mm，焊盘采用直径2mm，过孔0.7mm。固定上下层车盘的螺栓孔半径是1.6mm,螺栓高为20mm。
2 硬件设计
2.1 单片机ATMEGA16的介绍
ATMEGA16AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接同运算逻辑单元(ALU) 相连接，能够使一条指令在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。
ATMEGA16有如下特点:16K字节的系统内可编程而且具有同时读写的能力Flash,512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内的程序调试与编程，三个具有比较模式的定时器/计数器(T/C),有片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC，具有片内振荡器的可编程的看门狗定时器，一个SPI串行通信口，以及六个能够使用软件设置的省电模式。
在空闲模时CPU 不工作，而USART、串行接口、A/D 转换器、可擦出的SRAM、T/C、SPI 通信端口和中断还要工作；晶体振荡器在掉电模式时开始停止工作，芯片的功能中只有中断和硬件复位在工作；异步定时器在省电模式下继续运行，用户允许保持一个时间的基准，但其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。应用Flash存储区在更新时使Flash区(Boot Flash Memory)的程序能够继续运行，完成了RWW 操作。经过将系统内可编程的Flash以及8位RISC CPU集成在一个芯片内，ATMEGA16 成为一个接口资源丰富的单片机，使得越来越多的嵌入式控制应用在使用时获得了最优的解决方案。
我们平常使用的ATMEGA16 有非常全面的的编程与系统的开发工具，包括：GCC语言、AVR编译器、宏定义汇编、程序调试编程器、软件仿真器、仿真下载器等。
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图2-1 贴片ATMEGA16引脚图
图2-2 ATMEGA16内部逻辑结构图
2.2 驱动模块 2.2.1 LM298N简述
L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。一般封装是15引脚的一
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基于ATMEGA16的检测避障智能车
种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2.5～46V。输出电流可达2．5A，可方便的驱动46V、2A以下的直流电机。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
图2-3 直插L298N引脚图
图2-4 驱动电路原理图
L298有两路电源分别为逻辑电源和动力电源，上图中5V为逻辑电源，12V为动力电源。POWER接入逻辑电源和接入动力电源，PROTB分别为单片机控制两个电机的输入端。 ENA与ENB直接接入5V逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态通过OUT接口[7]。
由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。 2.2.2 PWM调速
调制脉冲宽度是一种软件模拟控制方式，它是根据带荷量的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，从而实现改变晶体管或MOS管导通时间，实现开关稳压电源输出的改
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变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，通过高分辨率计数器的使用，调制方波的占空比用作对一个具体模拟信号的电平进行编码。因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF），因此PWM信号依然是数字的。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
图2-5 PWM调节占空比图
输出PWM时，需要调节t1在周期T中的比例，来提高有效电平的占空比，从而控制电机的速度增加和减少。 2.3 稳压模块
7805是三端稳压集成电路，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端，输出为5V的直流稳压芯片。应用在本设计中是稳压锂电池12V电源到5V，以提供单片机ATMEGA16和光电检测模块所需要的直流电压。三端稳压器中最常应用的是TO-220 和TO-202 两种封装，引脚图：
图2-6 稳压芯片7805引脚图
电路图中7805采用的常规输出的电压的电路，输入端接有极性的电容，输出端接的是无极性的钽电容，有利于消除杂波，稳定电压到5V。
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