Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại vi điều khiển khác nhau, có thể kể ra một loạt các vi điều khiển thông dụng như: họ 8051, họ vi điều khiển AVR của hãng Atmel, họ PIC của hãng Microchip … Căn cứ vào các yêu cầu của hệ thống điều khiển, tác giả quyết định chọn vi điều khiển ATMEGA16 để xây dựng mạch xử lí trung tâm cho bộ điều khiển.
Vi điều khiển ATMEGA16 là một trong những vi điều khiển thuộc họ AVR. Đây là một con vi điều khiển có cấu trúc khá phức tạp, có đầy đủ chức năng của họ AVR. ATMEGA16 là một vi điều khiển CMOS 8 bit công suất thấp trên nền kiến trúc AVR kiểu RISC với nhiều tính năng được xem là nổi bật so với nhiều vi điều khiển khác. Trên ATMEGA16 tích hợp nhiều bộ phận ngoại vi, với 32 đường dẫn I/O lập trình được, 2 bộ truyền nhận UART, một bộ giao diện SPI đồng bộ, một giao diện TWI đồng bộ tương thích I2C, 3 bộ Timer/Counter 8 bit, 1 bộ Timer/Counter 16 bit với chức năng so sánh và bắt mẫu, 4 lối ra điều biến độ rộng xung, một đồng hồ thời gian thực (RTC-Timer), một bộ biến đổi ADC 10 bit 8 kênh lối vào, một bộ phát hiện trạng thái sụt nguồn nuôi, một bộ so sánh Analog, một bộ định thời Watchdog.
So với các vi điều khiển khác thì ATMEGA16 có tốc độ xung nhịp tương đối cao, xung nhịp bộ tạo dao động cũng là xung nhip của hệ thống nên tốc độ xử lí là tương đối caọ Kết hợp với khả năng thực hiện lệnh trong 1 chu kỳ xung nhịp, ATMEGA16 có thể đạt đến tốc độ xử lí 1 triệu lệnh/giây ở tần số 1 MHz.
Bộ nhớ chương trình và dữ liệu được tích hợp ngay trên chip với 3 công nghệ nhớ khác nhau: bộ nhớ EPROM xóa được kiểu flash dùng cho mã chương trình, bộ nhớ EEPROM xóa được bằng điện, nội dung vẫn giữ nguyên sau khi mất điện nguồn được sử dụng trong thời gian thực thi hệ thống và cuối cùng là bộ nhớ RAM dùng cho các biến, nội dung của bộ nhớ này sẽ tự mất đi khi tắt điện áp nguồn.
Hỗ trợ cho việc lập trình bằng ngôn ngữ cấp cao với nhiều phần mềm hỗ trợ như Win: AVR, CodeVisionAVR C, ICCAVR. C - CMPPILER của GNU… tạo nhiều
thuận lợi cho người viết chương trình thông qua việc sử dụng các thư viện có sẵn của các chương trình nàỵ
Hình 3.12. Sơ đồ chân và đóng gói của vi điều khiển Atmega16 [19]
* Các đặc điểm của ATMELPG 16 [19]:
- Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít, hoạt động tích cực: 1,1 mA, chế độ nghỉ ở 0,35 mA, chế độ năng lượng thấp: <1 µA khi điện áp 2,7 V.
- Kiến trúc RISC - Reduce Instruction Set Computer (nghĩa là máy tính dùng tập lệnh rút gọn, bộ vi xử lý kiểu này thực hiện ít lệnh hơn những bộ vi xử lý khác).
- 131 câu lệnh mạnh, hầu hết các lệnh thực hiện trong một chu kỳ. - 32 thanh ghi 8-bit đa năng.
- Tốc độ thực hiện lên tới 16 triệu lệnh trong 1 giây với tần số 16 MHz. - Có 2 bộ nhân, mỗi bộ thực hiện trong thời gián 2 chu kỳ.
- Các bộ nhớ chương trình và dữ liệu cố định.
- 16 Kb bộ nhớ flash có khả năng tự lập trình trong hệ thống. - Có thể thực hiện được 10.000 lần ghi/xóạ
- Vùng mà Boot ta chọn với những bit khác độc lập.
- Lập trình trên/trong hệ thống bởi chương trình on-chip Boot. - Thao tác đọc trong khi ghi thực sự.
- 512 bytes EEFROM. - 1Kb SRAM bên trong.
- Giao diện nối tiếp đồng bộ. Khi thực hiện trao đổi với các dữ liệu tương thích thì khung dữ liệu 8 bit giữa hai thiết bị được truyền đồng bộ (cùng xung nhịp đồng hồ).
- Lập trình bộ nhớ Flash, EPROM, ngắt, khóa, bit thông qua giao diện JTAG. * Khả năng ghép nối thiết bị ngoại vi [19]:
- 2 bộ định thời/ bộ đếm 8 bit với các chế độ tỷ lệ định trước và chế độ so sánh. - 1 bộ định thời/ bộ đếm 16 bit với các chế độ tỷ lệ định trước riêng biệt, chế độ so sánh và chế độ bắt giữ.
- Bộ thời gián thực với bộ tạo dao động riêng biệt. - 4 bộ băm xung PWM.
- 8 kênh ADC 10 bit.
- Giao điện nối tiếp 2 dây I2C.
- Bộ truyền tín nối tiếp USART khả trình. - Giao diện SPI chủ/tớ.
* Các đặc điểm đặc biệt khác [19]:
- Power-on Reset và d. Brown-out khả trình. - Bộ tạo dao động được định cỡ bên trong. - Các nguồn ngắt bên trong và bên ngoàị
- 6 chế độ ngủ: Nhàn rỗi, giảm ồn ADC, tiết kiệm năng lượng, giảm năng lượng tiêu thụ, giảm năng lượng tiêu thụ, chờ, đóng băng trạng tháị
- I/O và các loạị
- 32 đường I/O khả trình.
- Điện áp hoạt động: (2,7 – 5,5) V.