AVR单片机网络与通讯设计-本科毕业设计完整论文[附开题].doc

avr单片机网络与通讯本科毕业设计完整论文目 录摘要(4)abstract(5)绪论(6)第一章 设计准备1.1 单片机的发展史 (7)1.1. 1单片机的历史及发展概况(7)1.1.2 单片机的发展趋势(8) 1.1.3 单片机的应用(8)1.2网络的基础知识 (10) 1.2.1 网络的发展历史(11) 1.2.2 网络的分类和以太网（ethernet）知识 (12)1.3 网络分层及主要网络协议（protocal）(13) 1.3.1 网络的体系结构与分层(14)1.3.2tcp/ip网络协议(15)1.3.3udp网络协议 (16)1. 3. 4 icmp协议(16)1.3.5 smtp网络协议 (16)1.3.6 http网络协议 (16)第二章 atmega103简介2.1 描述(18)2.2 管脚定义(19)2.3 特点(21)第三章 实用程序设计3.1 程序设计方法 (24)3.2 程序设计步骤(24)3.3 程序设计技术(25)第四章 avr环境4.1 avr 介绍(27)4.2 安装 avr环境(27)4.2.1 在win95和winnt4.0下安装 (27)4.2.2 在winnt3.51安装(27)4.2.3在网上安装avr环境(27)4.3 描述(28)4.4 avr环境的窗口(29)4.4.1 源窗口(30)4.4.2 监视窗口 (32)4.4.3 寄存器窗口 (33)4.4.4 通讯窗口 (33)4.4.5 存储窗口 (33)4.4.6 修改存储器 (34)4.4.7 处理窗口 (35)4.5 命令 (36) 4.5.1 菜单选项(37) 4.5.2 监视管理(39) 4.5.3 断点(39) 4.5.4 工具栏(40) 4.5.5热键概要(41)4.6 执行目标 (42) 4.6.1 高速选项(42) 4.6.2 内存选项(43) 4.6.3 时钟选项(44)第五章 具体设计与开发5.1 具体设计简介 (45)5.2以太网演示板上网信息传送实验(46) 521 演示实验硬件支持(46) 522 演示板硬件描述(46) 523 连接控制演示 (47) 524 演示板部分主要原代码(48)5.3 对下一步的工作的思考 (59)第六章 设计总结6.1经验总结(60)6. 2计的不足和待改进的地方(61)结束语(62)谢辞(63)附录 开题报告(64)参考文献(66)摘 要 avr单片机是atmel公司推出的世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体，它的eeprom 电可擦除技术、闪速存储器技术和质量、高可靠性的生产技术。在cmos 器件生产领域中，atmel 的先进设计水平、优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位，这些技术用于单片机生产使单片机也具有优秀的品质、在结构、性能和功能等方面都有明显的优势。tmel 公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机。它在计算机外部设备、通讯设备、自动化工业控制、宇航设备、仪器仪表和各消费类产品中都有着广泛的应用前景。关键字 ：avr环境 tcp/ip协议栈 以太网 软件abstractavr the machine of single slice is an atmel company to release in the world notability of production technique for electricity of top-grade semi-conductor for of low power waste of high performance not and easily losing the memorizer with arithmetic figure integrated circuit, its eeprom can wiping divided bying the technique, flash soon storage technique with quantity, high and dependable.in the cmos parts of an apparatus production craft for advanced design level, excellence for producing the realm inside, atmel of piece and seal to pack the technique to always be placed in the be in the leading of world the position, these techniques to used for the quality for machine producing making the machine of single slice too having excellence of single slice, wait with function to aspect all contain obvious advantage at the construction, function.the tmel company machine of single slice is current in the world a kind of characteristic and has the special features but function machine of outstanding single slice.it is in the calculator exterior equipments, communication equipments, automation industry control, space navigation equipments, instrument the appearance with every kind of consumption product all have got the extensive and applied foreground.key word: avr environment tcp/ip agreement stack ethernet software绪 论近年来，计算机技术的迅猛发展，使得计算机在工业、农业、国防科研及日常生活的各个领域均显示了日益旺盛的生命力。它已成为各国工业发展水平的主要标志之一，是发展新技术、改造老技术的强有力的武器。计算机使人类面临着一个新的科学技术和工业革命，它的作用远远超过了因蒸汽机和电的出现而产生的工业革命。如果说计算机的出现带来人类历史的一个巨大变革，那么我们可以说网络、internet带来了一个新时代。今天，我们注意到，单片机在民用、工业测控、国防科研等领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，vcd，遥控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。既然internet现已成为社会重要的基础信息设施之一, 是信息流通的重要渠道，那么如果嵌入式系统能够连接到internet上面，则可以将嵌入式系统的体积小、成本低和internet的应用广、传递快捷的特点结合起来，从而实现方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。本次设计研究工作的目的就是研究实现怎样借助单片机上网，用avr单片机进行网络通信。 第一章 设计准备单片微型计算机概述单片微型计算机（简称单片机）作为微型计算机的一个很重要的分支，自70年代问世以来，以极其高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展也很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性能高，灵活性好，开发较为容易。正因为如此，在国际上，单片机己广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。1.1单片机的历史及发展概况什么叫单片机，目前还没有一个确切的定义，普遍认为单片机是在一块硅片上集成了中央处理器（cpu），存储器(ram,rom,eprom)和各种输入、输出接口（定时器，计数器，并行i/o口，串行口，a/d转换器以及脉冲调制器pwm等），这样一块芯片具有一台计算机的功能，因而被称为单片微型计算机。由于单片机的硬件结构与指令系统的功能都是按工业控制要求而设计的，常用在工业的检测、控制装置中，因而也称为微控制器（micro-controller）或嵌入式控制器(embedded-controller)。单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。通用型单片机是把可开发资源(rom,ram,eprom, i/o口)全部提供给使用者。专用型单片机器硬件结构和指令是按照某个特定用途而设计的。例如：频率合成调谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位单片机，4位单片机，8位单片机，16位单片机，32位单片机。单片机的发展历史可划分为四个阶段：第一阶段（19741976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。例如仙童公司生产的f8单片机，实际上只包括了8位cpu、64个字节ram和2个并行口。因此，还需要加一块3851（由1k rom、定时器/计数器和2个并行i/o构成）才能组成一台完整的计算机。第二阶段（19761978年）：低性能单片机阶段。以inter公司制造的mcs-48单片几位代表，这种单片机片内集成有8位cpu、并行i/o口、8位定时器/计数器ram和rom等，但是不足之处是无串行口，中断处理比较简单，片内ram和rom容量较小且寻址范围不大于4k。第三阶段（1978现在）：高性能单片机阶段。这个阶段推出的单片机普遍带有串行i/o口1k rom、多级中断系统，16位定时器/计数器，片内ram和rom容量加大，且寻址范围可达64k字节，有的片内还带有a/d转换器。这类单片机的典型代表是：intel公司的mcs-51系列单片机。第四阶段（1982-现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机队推出阶段，此阶段的主要特征是一方面发展16位单片机、32位单片机及专用型单片机；另一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同的用户需要。16的单片机的典型产品如inter公司生产的mcs-96系列单片机，其集成度已达120000管子/片，主振为12mhz，片内ram为232字节,rom 为8k字节，中断处理器为8级，而且片内代用多通道10位a/d转换器和高速输入/输出器件，实时处理的能力很强，而32位单片机除了具有更高的集成度外，其主振已达20mhz,这使32位单片机的数据处理速度比16位单片机增快了很多，性能比8位、16位单片机更加优越。80年代以来，单片机的发展非常迅速。就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多系列，四百多个品种。单片机的产品已占整个微机产品80%以上，其中8位单片机的产量由占整个单片机产量60%以上，这说明8位单片机将在最近若干年仍是工业检测、控制的角色。 1.1.1 单片机的发展趋势单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化等发展。为满足不同的用户要求，各公司竞相推出能满足不同需要的产品。1. cpu的改进（1） 采用双cpu结构,以提高处理能力.（2） 增加数据总线宽度,单片机内部采用16位数据总线,其数据处理能力明显优于一般8位机.（3） 采用流水线结构.指令以队列形式出现在cpu中,且具有很快的运算速度.尤其适于作数字信号处理用,例如tms320系列信号处理单片机.（4） 串行总线结构。飞利浦公司开发了一种新型总线iic总线(inter- ibus).该总线是用数据现代替现性的8位数据，从而大大地减少了单片机引线，降低了单片机的成本，2. 存储器的发展（1）加大存储容量。新型单片机内rom一般均可达4k字节至8k字节，ram为256字节，有的单片机片内rom容量可达128k字节。（2）片内eprom开始eeprom化。片内eprom由于需要高压编程写入，紫外线摩擦给用户带来不便。采用电改写的eeprom后，不需紫外线擦抹，只需重新写入。特别是能在+5v下读写的eeprom，既有静态ram读写操作简便，又有在掉电是的数据不会丢失的特点，片内eeprom的使用不仅仅对单片机的结构产生影响，而且会大大简化应用系统结构。 由于eeprom中数据写入后能永久保持，因此，有的单片机将它作为片内ram用，甚至有的单片即将eeprom用作片内通用寄存器内。（3） 程序保密化。一般eprom中的程序很容易被复制。为防止复制，某些公司开始采用keprom编程写入，有的则对片内eprom或eeprom采用加锁方式，加锁后，无法读取其中的程序。若要去读，必须抹去eeprom中的信息，就达到了程序保密的目的。3. 片内i/o口改进一般单片机都有较多的并行口。以满足外围设备、芯片扩展的需要，并配有串行口，以满足多机通信的要求。（1）增加并行口的驱动能力，这样可减少外部驱动芯片。有的单片机直接输出大电流和大电压，一边能直接驱动lde和vfd.（2）增加i/o口的逻辑控制功能。大部分单片机的i/o都能进行逻辑操作。（3）有些单片机设置了一些特殊串口功能。为单片机构成网络和系统提供了方便条件。4. 外围电路内装化 随着集成度的不断提高，有可能把众多的外围功能器件集成在片内，这也是单片机发展趋势。 由于集成工艺不断发展，能装入片内的外围设备也可以是大规模的，把所需的外围电路全部装入单片机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一。5. 低耗化8位单片机中有二分之一的产品已cmos化，cmos芯片的单片机具有功耗小的优点，而且为充分发挥低功耗的特点，这类单片机普遍具有wait和stop两种工作方式。13单片机的应用单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点。单片机的特点1小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便的组装成各种智能式测、控设备及各种智能仪器仪表。2可靠性好，适应温度范围宽。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境，只是其它机种无法比拟的。3易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能用指令。4可以很方便的实现多机和分布式控制。1.1.3单片机的应用范围单片机的应用范围很广，在下述的各个领域中得到了广泛的应用。1工业方面：各种测控系统，数据采集系统，工业机器人，智能化仪器，机电一体化产品。2智能仪器仪表方面：单片机应用智能仪器、仪表方面，不仅使传统的仪器仪表发生根本的变革，也给传统的仪器仪表行业改造带来了曙光。3通讯方面：调制解调器、程控交换技术。4民用方面：电子玩具、录像机、激光唱机。5导弹与控制方面：导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装备、航天飞机导航系统。6各种计算机外部设备以及电器方面：打印机、硬盘驱动器、彩色与黑白复印机、磁带机等。7多机分布式系统：可用单片机构成分布式测控系统，它使单片机的应用进入了一个新的水平。由上所述，单片机从家用电器、智能仪器仪表、工业控制直到火箭导航尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作用。1.2 网络的基础知识计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。 一提到网络，大家就必然会想到internet，这是因为从二十世纪九十年代初开始，特别是近几年来，网络、internet取得了飞速的发展，已成为社会一个主要的联系、传播手段。121 网络的发展历史 计算机网络的发展过程大致可以分为具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机系统、计算机网络三个阶段。 从80年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，它以光纤通信应用于计算机网络、多媒体技术、综合业务数字网络(isdn)、人工智能网络的出现和发展为主要标志。90年代至下个世纪初将是计算机网络高速发展的时期，计算机网络的应用将向更高层次发展，尤其是internet网的建立，推动了计算机网络的飞速发展。 回顾的internet发展和应用历史，对我们制定研究方向，赶超世界网络领域的发展有重要意义。第一阶段：1980年1990年internet发展的萌芽阶段。解决异种计算机的联网和信息交换，采用tcp/ip协议交换文件和信息，主要解决专业领域如银行、军用系统采用不同专业领域如银行、军用系统采用不同网问题，这时并不称之为internet，tcp/ip网络仅是少数计算机专家的概念，这是internet发展的萌芽阶段。 第二阶段：1990年2000年，pc作为客户机，internet席卷全球。在tcp/ip协议网络之上发明的email和www普遍应用，internet国际互联网被大众接受，这时一个重要的条件是pc普及的非常广泛，即形成了client/server体系结构（客户机/服务器），进而发展为browser/ server结构（浏览器/服务器），这时的客户机是已广泛普及的pc，而服务器是相对复杂的，价格昂贵的超级计算机，即我们所谓的“胖服务器”。另一方面，www的应用又造就了一大批以yahoo为代表的.com公司，以及电子商务公司，这时候所有的人不得不承认internet象一场革命改变了世界。 第三阶段：2000年2010年嵌入式internet时代。将给地球披上“电子皮肤”，嵌入式片上系统称为瘦服务器。预测未来internet将向何处去，这是全世界科学家关心的问题，包括美国贝尔实验室总裁arun netravali的一批科学家对此做出了预测：在这阶段“将会产生比pc时代多成百上千倍的瘦服务器和超级嵌入式瘦服务器，这些瘦服务器将与我们这个世界你能想到的各种物理信息、生物信息相联接，通过internet网自动的、实时的、方便的、简单的，提供给需要这些信息的对象”。122 网络的分类和以太网（ethernet）知识计算机网络通常是按照规模大小和延伸范围来分类的，常见的划分为：局域网（lan），城域网（mans），广域网（wan）。internet可以视为世界上最大的广域网。提到网络，大家就联想到internet，其实，局域网才具有最广泛的应用。局域网（lan）是指在一个较小地理范围内的各种计算机网络设备互连在一起的通信网络，可以包含一个或多个子网，通常局限在几千米的范围之内。 按照网络的拓扑结构和传输介质，局域网通常可划分为以太网（ethernet）、令牌环网（token ring）、光纤分布式数据接口（fddi）、异步传输模式（atm）等，其中最常用的是以太网。13 网络分层及主要网络协议（protocal） 计算机网络中实现通信必须有一些约定即通信协议，对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等制定标准。 为了使两个结点之间能进行对话，必须在它们之间建立通信工具(即接口)，使彼此之间能进行信息交换。接口包括两部分：一是硬件装置，功能是实现结点之间的信息传送；二是软件装置，功能是规定双方进行通信的约定协议。协议通常由三部分组成: 一是语义部分，用于决定双方对话的类型; 二是语法部分，用于决定双方对话的格式; 三是变换规则，用于决定通信双方的应答关系。 由于结点之间的联系可能是很复杂的，因此，在制定协议时，一般是把复杂成份分解成 一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。通信协议的分层是这样规定的:把用户应用程序作为最高层，把物理通信线路作为最低层，将其间的协议处理分为若干层，规定每层处理的任务，也规定每层的接口标准.由此，我们得出协议的定义：通信双方对等层之间必须遵守的规则或约束。131 网络的体系结构与分层由于世界各大型计算机厂商推出各自的网络体系结构，因而国际标准化组织iso于1978 年提出开放系统互连参考模型，即著名的osi(open system interconnection)。它将计算机网络体系结构的通信协议规定为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等七层，受到计算机界和通信业的极大关注。通过十多年的发展和推进已成为各种计算机网络结构的靠拢标准。 但是osi参考模型只是规定了网络的层次划分，以及每一层上所实现的功能，它没有规定每一层上使用的服务和协议，因此它本身并不是一个网络体系结构。而tcp/ip参考模型则是专用来描述tcp/ip协议族的。tcp/ip参考模型共分四层，如图1-1所示。 应用层 传输层 网络互联层 网络接口层 图1-1 tcp/ip 参考模型对应的各层的协议如图1-2所示。http ftp telnet smtp tcp udp ip arp rarp tcmp igmp slip ppp 图1-2 tcp/ip参考模型对应各层协议132 tcp/ip（transmission control protocol/internet protocol）网络协议 tcp/ip（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。tcp/ip是internet的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，tcp和ip就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个tcp信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将tcp信封塞入ip大信封，发送上网。在接受端，一个tcp软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，tcp将会要求重发。因此，tcp/ip在internet中几乎可以无差错地传送数据。tcp是传输控制协议，被用来在一个不可靠的互联网络中为应用程序提供可靠的端-端的字节流服务。ip协议又称互连网协议，是支持网间互连的数据报协议。它提供网间连接的完善功能，包括ip数据报规定互连网络范围内的地址格式。 tcp/ip协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是tcp/ip的重要特点。正因为如此 ，它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。目前已使用tcp/ip连接成洲际网、全国网与跨地区网。 133 udp（user datagram protocol）网络协议另一个重要的tcp/ip协议集的成员是用户数据报协议(udp)，它同tcp相似但比tcp原始许多。udp是一种简单的面向数据报的传输协议，应用进程的每次输出操作均生成一个udp数据报，并且一个udp数据报封装在一个ip分组中发送。但udp和tcp协议是不同的，tcp是一个可靠的协议，因为它有错误检查和握手确认来保证数据完整的到达目的地。udp是一个“不可靠”的协议，因为它不能保证数据报的接收顺序同发送顺序相同，甚至不能保证它们是否全部到达。它通常用于不要求可靠传输的场合，另外也常用于客户-服务器模式中，以省去每次请求都要建立连接和拆除连接的额外开销。1. 3. 4 icmp协议网际控制报文协议（icmp）nut/net自动响应带有icmp响应回答的icmp响应请求，这一点在测试有信息包因特网探索（ping）程序的网络连接时很有用，在台式计算机几乎所有tcp/ip执行程序中是通用的。135 smtp（simple mail transfer protocol）网络协议smtp是internet上使用的emial传输协议，它是一个简单的ascii协议，它负责在目的主机和源主机的emial进程之间建立联系，从而实现两者之间的邮件传送。smtp可以说现在已经被广泛使用，原因就在于它比较简单实用，特别是应用于嵌入式internet，用于实时、方便地发送简短的控制信息。136 http（hypertext transfer protocol）网络协议http是标准的www（the world wide web）传输协议。它的每次连接只完成一个请求，在一次请求完成后，服务器与客户之间的连接断开，客户取下一个文件时还要重新建立连接。这样做的好处是大大简化了服务器的程序设计，缩小了程序规模，从而极大地提高了服务器的响应速度，同其他协议相比，http的通信速度要快得多。现在www的成功也标示了http协议的成功，他以成为我们浏览www的必不可少的一个重要协议。其它tcp/ip协议在tcp/ip网络中工作在幕后，但同样也发挥着重要作用。例如地址转换协议(arp)将ip地址转换为物理网络地址如以太网地址。而与其对应的反向地址转换协议(rarp)做相反的工作，即将物理网络地址转换为ip地址。网际控制报文协议(icmp)则是一个支持性协议，它利用ip完成ip数据报在传输时的控制信息和错误信息的传输。例如，如果一个路由器不能向前发送一个ip数据报，它就会利用icmp来告诉发送者这里出现了问题。 第二章 atmega103简介2.1描述atmega603/103 是一款基于avr risc 的低功耗cmos 的8 位单片机，通过在一个时钟周期内执行一条指令，atmega603/103 可以取得接近1mips/mhz 的性能，从而使得设计人员可以在功耗和执行速度之间取得平衡。avr 核将32 个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，所有的工作寄存器都与lu 算逻单元直接相连，允许在一个时钟周期内执行的单条指令同时访问两个独立的寄存器，这种结构提高了代码效率，使avr 得到了比普通cisc 单片机高将近10 倍的性能。atmega603/103 具有以下特点：64k/128k 字节flash ，2k/4k 字节eeprom ，4k 字节sram ，32 个通用i/0 口，8 个输入口，8 个输出口，32 个通用工作寄存器。实时时钟rtc，个具有比较模式的灵活的定时器/计数器，内外中断源，可编程的uart， 可编程的看门狗定时器，spi 口以及三种可通过软件选择的节电模式，工作于空闲模式时，cpu 将停止运行。而寄存器定时器/计数器、看门狗和中断系统继续工作;掉电模式时,振荡器停止工作,所有功能都被禁止,而寄存器内容得到保留,只有外部中断或硬件复位,才可以退出此状态.省电模式与掉电模式只有一点差,别省电模式下t/c2 继续工作以维持时间基准.器件是以atmel 的高密度非易失性内存技术生产的,片内flash 可以通过spi 接口或通用编程器,多次编程通过将增强的risc 8 位cpu 与flash 集成在一个芯片内.atmega603/103 为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案.atmega603/103 具有一整套的编程和系统开发工具:宏汇编调试/仿真器在线仿真器和评估板.atmega603/103结构图2.2管脚定义vcc gnd :电源a 口pa7pa0a 口是一个8 位双向i/o 口,每一个管脚都有内部上拉电阻,a 口的输出缓冲器能够吸收20ma 的电流,可直接驱动led, 当作为输入时,如果外部被拉低,由于上拉电阻的存在,管脚将输出电流,在复位过程中a 口为三态,即使此时时钟还未起振,在访问外部sram 时.a 口作为地址/数据复用口.b 口pb7pb0b 口是一个8 位双向i/o 口,每一个管脚都有内部上拉电阻,b 口的输出缓冲器能够吸收20ma的电流,可直接驱动led, 当作为输入时,如果外部被拉低,由于上拉电阻的存在,管脚将输出电流,在复位过程中b 口,为三态即使此时时钟还未起振.c 口pc7pc0c 口是一个8 位输出i/o 口,能够吸收20ma 的电流,在访问外部sram 时,c 口作为地址线,在复位过程中c 口不为三态.d 口pd7pd0d 口是一个带内部上拉电阻的8 位双向i/o 口,输出缓冲器能够吸收20ma 的电流,当作为输入时,如果外部被拉低,由于上拉电阻的存在,管脚将输出电流,在复位过程中d 口为三态即使此时时钟还未起振.e 口pe7pe0e 口是一个带内部上拉电阻的8 位双向i/o 口,输出缓冲器能够吸收20ma 的电流,当作为输入时,如果外部被拉低,由于上拉电阻的存在,管脚将输出电流在复位过程中e 口为三态,即使此时时钟还未起振,f 口pf7pf0f 口是一个8 位输入i/o 口,也可作为adc 的模拟输入/reset 复位输入超过50ns 的低电平,将引起系统复位低于50ns 的脉冲,不能保证可靠复位.xtal1 振荡器放大器的输入端xtal2 振荡器放大器的输出端tosc1 rtc 振荡器放大器的输入端tosc2 rtc 振荡器放大器的输出端/wr 外部sram 写信号/rd 外部sram 读信号ale 访问外部存储器时的地址锁存使能信号用于锁存低8 位地址avcc a/d 转换器的电源应该通过一个低通滤波器与vcc 连接aref a/d 转换器的参考电源介于agnd 与avcc 之间agnd 模拟地/pen 串行下载的编程使能信号2.3特点1. avr risc 结构2. avr 高性能低功耗risc 结构120/121 条指令大多数为单指令周期32 个8 位通用工作寄存器+外设控制寄存器工作在6mhz 时具有6mips 的性能3. 数据和非易失性程序内存64k/128k 字节的在线可编程flash 擦除次数1000 次4k 字节sram2k/4k 字节在线可编程eeprom 寿命100000 次程序加密位spi 接口同时可用作在线下载4. 外围peripheral 特点片内模拟比较器可编程的看门狗定时器由片内振荡器生成全双工uar主/从spi 接口自具振荡器的实时时钟rtc两个具有比较模式的可预分频prescale 8 位定时器/计数器一个可预分频具有比较捕捉和两个8/9/10 位pwm 功能的16 位定时器/计数器8 通道10 位adc5. 特别的mcu 特点低功耗空闲省电和掉电模式可通过软件进行选择的时钟频率内外部中断源6. 4mhz 3v 25 条件下的功耗工作模式5.5ma空闲模式1.6ma掉电模式1 a7. i/o 和封装32 个可编程的i/o 脚8 个输出口线8 个输入口线64 脚qfp 封装8. 工作电压2.7v-3.6v atmega603l 和atmega103l4.0v-5.5v atmega603 和atmega1039. 速度0-4mhz atmega603l 和atmega103l0-6mhz atmega603 和atmega103第三章 实用程序设计3.1 程序设计方法程序设计就是用计算机所能接受的语言把解决问题的步骤描述出来，也就是编制计算机的程序。avr 单片机程序设计语言有：c 编译高级语言和宏汇编汇编语言。在设计应用系统时，软件的编制是重要环节，软件的质量直接影响整个系统功能的实现。所以，我们可按需要改编调用，也可以吸收其设计方法，以便更好地设计出适合于自己系统的实用软件。3.2 程序设计步骤应用程序的设计因系统而异，因人而异。尽管如此，程序设计总是有共同特点及其规律的，在编写程序时，设计人员可以采取如下几个步骤：1.分析问题，明确所要解决问题的要求，将软件分成若干个相对独立的部分，根据功能关系和时序关系设计出合理的软件总体结构。2.建立正确的数学模型，即根据功能要求，描述出各个输入和输出变量之间的数学关系，并确定采用的计算公式和计算方法。3.制定程序框图，根据所选择的计算方法，制定出运算的步骤和顺序，并画出程序框图，这不仅是程序设计的一个重要组成部分，而且是决定成败的关键部分。4 .合理分配系统资源，包括程序flash、 e2prom 、sram、 定时器/计数器、中断堆栈等。确定数据格式，分配好工作单元。进一步将程序框图画成详细的操作流程。5. 根据程序的流程图和指令系统，编写出程序，注意在程序的有关位置处写上功能注释提高程序的可读性。6. 程序调试，通过编辑软件编辑出的源程序，必须用编译程序汇编后生成目标代码，如果源程序有语法错误，需修改源文件后继续编译，直到无语法错误为止，这之后利用目标码，通过仿真器进行程序调试，排除设计和编程中的错误直到成功。7.程序优化，使各功能程序实行模块化、子程序化，缩短程序的长度，加快运算速度和节省数据存储空间，减少程序执行的时间。3.3 程序设计技术1. 模块化程序设计模块化程序设计是单片机应用中常用的一种程序设计技术，它是把有关功能完整的、较长的程序，分解为若干个功能相对独立的、较小的程序模块，各个程序模块分别进行设计编程和调试，最后把各功能模块集成为所需的程序。模块化程序设计的优点是，单个功能明确的程序模块的设计和调试比较方便、容易完成。一个模块可以为多个程序所共享，也可利用现成的程序模块。2. 自上而下的程序设计自上而下的程序设计时，先从主程序开始设计，从属的程序和子程序用符号来代替，主程序编好后，再编制各个从属程序和子程序，最后完成整个系统软件的设计，调试也按这个次序进行。自上而下程序设计的优点是,比较习惯人们的日常思维、设计、调试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以较早发现，缺点是修改比较麻烦。3. 软件抗干扰设计用于生产现场的单片机应用系统，易受各种干扰侵袭，直接影响到系统的可靠性。因此，应用系统的抗干扰设计是非常重要的。在实际情况中,针对不同的干扰后果，采用不同的软件对策，在实时数据采集系统中，为了消除传感器通道中的干扰信号,可采用软件数据滤波，如算术平均法、比较舍取法、中值法、一阶递推数字滤波法等；在开关量控制系统中，为防止干扰进入系统，造成各种控制条件超差，输出失控，可采取软件冗余程序、自检等措施，为防止程序计数器失控，造成程序盲目运行或“死机”，可设置软件“看门狗”，来监视程序运行状态，也可在非程序区设置软件陷井,强行使程序拉回复位状态，重新启动。第四章 avr环境4.1介绍avr环境是一种基于avr系列的微处理器的开发工具。该手册描述了如何安装和使用avr环境。avr环境够使用户在avr高速嵌入式单片机中完全控制程序的执行。avr环境支持汇编级源程序的执行。atmel公司对于avr微处理器的汇编是把avr汇编程序和c程序用iar系统icc90c编译器编译。avr环境在微软的win95和winnt下运行。4.2安装avr 环境在win95和winnt4.0下安装avr环境：1.把标有avr环境的磁盘插入a驱动器2.在任务栏点击开始按钮选择运行3.在打开文件中输入“a：setup”点击ok按钮4.接下来就是安装程序的指令在winnt3.51安装avr环境：1.把标有avr环境的磁盘插入a驱动器2.在文件菜单中选择运行3.在命令栏输入a：setup点击ok按钮4.接下来就是安装程序的指令在网上安装avr环境1.登陆网，在avr软件部分查找astudio.exe文件2.下载astudio.exe到临时目录3.在你的磁盘上运行astudio.exe这样就引出安装程序4.运行setup.exe5.接下来就是安装程序的指令 安装完一次avr环境后就可双击avr环境图标开始了。如果期望达到高速的目标记着在开始avr环境之前连接和起动avr高速嵌入式单片机4.3描述 这部分简要描述了avr环境的主要特性。为了使用avr环境执行程序，你必须先用iar系统的c编译器编译它或者用atmel公司的avr汇编程序汇编成avr环境可识读的目标文件。下面是avr执行程序的一个例子。除了原窗口之外，avr定义了许多其它的窗口。可用于在微处理器上检查不同的源文件。avr的主窗口是源窗口，当打开一个目标文件时，自动创建一个源窗口它显示当前被执行部分的代码。文本标记总是指向下一个被执行的语句。黙认是假定在源文件一级上执行，因此如果源信息存在，程序将在源级模式上开始运行。另外c和汇编源级的执行，avr也能够识别和执行非汇编程序，当程序的执行结束时，用户可在源和非汇编之间做一些事情有。 所有必要的执行命令在avr中都可以得到，无论是在源级或者是在非汇编级。用户可单步执行程序，通过代码或者是运行步骤的跟踪，快速运行，指针移至执行语句直至完成该任务，停止执行并重新安排执行任务。另外，用户可有无限量的断点，每个断点都可定义为能或者不能。该断点在执行期间被保存。源窗口提供关于程序控制流的信息。另外，avr提供了大量其它的窗口，以使用户完全控制执行目标每个元素的状态。可用到的窗口有：监视窗口： 显示定义符号的值。在这里，用户可看到c程序中变量的值。寄存器窗口：显示注册文件的内容。当停止执行时，该注册可以被修改。存储窗口： 显示存储的程序数据或输入输出的内容。它以十六进制或ascii码的形式存储。当停止执行时，存储内容可以被修改。通讯窗口： 显示avr和用户间的通讯消息。处理器窗口： 显示关于执行目标的重要信息，包括程序计数器，堆栈指针，寄存器状态，计数周期，x&yz指针，rampd寄存器和eind寄存器。当停止执行时，这些变量可以被修改。第一次执行目标文件，用户需建立一个窗口，以便于留心程序的执行，因此屏幕上的创建信息是一下特殊的项目。下一次装栽目标文件，就会自动重建。在下面的章节中将会详细描述不同的窗口。4.4 avr环境的窗口4.4.1源窗口源窗口是avr的主窗口。在打开一个目标文件时它被创建，它贯穿于整avr环境。如果源窗口关闭，avr环境终止。源窗口显示执行部分的代码。下面是一下源窗口的例子。将要执行的下一条指令，avr总是有标记的。如果该标记被用户移动，直至先前标记的文本变成蓝色，接下来的语句仍会被识别。源窗口中识别的断点为左边语句的一个点即断点设置点。如果指针定位在语句上并运行该命令，程序将会被执行直至指针定位的语句。断点开始于类似的途径：指针指向语句，还有断点锁定问题是。如果断点已经在语句中设定，该断点将被删除。如果语句中没有设定断点，该断点将会被插入。一个目标文件由若干个模块组成。每次只能显示一个模块。但用户可以选择源窗口左上角的选择箱，选择插入模块。对于其它模块断点的设定这种特性优与其它方法。如果点击模块右边的选择箱，源窗口会在源级和非汇编级的执行间转换。当avr环境处于非汇编模式，所有的操做，如单步执行会在非汇编级完成。有些时候，没有提供源级信息，例如选择intel十六文件作为目标文件。当没有提供源