基于AVR和振弦式渗压计的大坝监测系统设计
2 ATmega128微处理器
ATmega128作为数据端的控制核心，是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega128的数据吞吐率高达1 MIPS／MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。该芯片采用5 V供电，其最高工作频率可达16 MHz；4 K字节的SRAM、4 K字节的EZPROM(其寿命可达100 000次写／擦除周期)；4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器／计数器(T／C)。支持外部存储器扩展，为编写和运行程序提供了强力的保证。
特别的，T／C的输入捕捉单元可用来捕获外部事件，并为其赋予时间标记，以说明此时间的发生时刻。外部事件发生的触发信号由引脚ICPn输入，也可以通过模拟比较器单元来实现。本文采用通过模拟比较器单元触发方式，可以将放大滤波后的模拟信号直接转换为数字信号并被单片机检测。模拟比较器的框图如图2所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/172688.htm
其中，ACIC置位后允许通过模拟比较器来触发T／C1的输入捕捉功能。此时比较器的输出被直接连接到输入捕捉的前端逻辑，从而使得比较器可以利用T／C1输入捕捉中断逻辑的噪声抑制器及触发沿选择功能。ACIC为“0”时模拟比较器及输入捕捉功能之间没有任何联系。为了使比较器可以触发T／C1的输入捕捉中断，定时器中断屏蔽寄存器TIMSK的TICIE1必须置位。
ATmega128有一个10位的逐次逼近型ADC。ADC包括一个采样保持电路，以确保在转换过程中输入到ADC的电压保持恒定。ADC通过逐次逼近的方法将输入的模拟电压转换成一个10位的数字量。最小值代表GND，最大值代表AREF引脚上的电压再减去1LSB。通过写ADMUX寄存器的REFn位可以把AVCC或内部2．56 V的参考电压连接到AREF脚。在AREF上外加电容可以对片内参考电压进行解耦，以提高噪声抑制性能。如果使用单端通道，则绕过增益放大器。因此电路在设计时，将激振输出的信号进行放大并滤除直流信号，进而进行ADC转换。转换结束后(ADIF为高)，转换结果被存入ADC结果寄存器(ADCL、ADCH)。单次转换的结果如下：
式中，VIN为被选中引脚的输入电压(PF0)，VREF为参考电压。0x000代表模拟地电平，0x3FF代表所选参考电压的数值减去1LSB。
3系统设计与实现
根据上述基本原理，设计的监测系统的整体框图如图3所示。主要由防雷击电路、激振电路、检测电路、单片机控制电路等几部分组成。工作过程是由单片机产生PWM信号完成对渗压计的激振，线圈中产生的感应电动势经放大滤波电路送给单片机，运用其模拟比较器进行数据捕捉处理，在人工采集数据时直接送显示电路显示。但在远程监控时，可通过Zigbee通信模块进行无线传输，从而完成对数据的采集处理。
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