第一章AVR单片机概述

1、 基于基于ATmega16ATmega16的的C C语言开发及应用语言开发及应用AVR单片机C语言程序设计讲授部分（30学时） 第一章 AVR单片机概述第二章 AVR单片机C语言入门基础（含2、5章）第三章 AVR单片机程序开发工具及开发过程（含3、4章）第四章 IO接口及应用（含6、10、11章）第五章 外部中断及应用（7章）第六章 定时器计数器原理及应用（8章）第七章 字符液晶模块(12章)第八章 AVR单片机其它内部资源模拟量输入及处理(A/D)(17章) 授课内容授课内容实验一 发光二极管的移动控制实验二 099数字的加减控制实验三 PWM测试实验实验四 05V数字式直流电压表实验实验

2、五 可预置定时的电子钟设计与制作（课程设计）实验六 LED点阵屏设计与制作（课程设计） 本章内容本章内容第一章 AVR单片机概述 19461946年，美国宾夕法尼亚大学制成世界上第一台电子计年，美国宾夕法尼亚大学制成世界上第一台电子计算机算机ENIACENIAC以来，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体以来，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大规模（超大规模）集成电路共四个阶段，管、集成电路到大规模（超大规模）集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。即通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。 现广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的

3、产现广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，它属于第四代计算机。物，它属于第四代计算机。 单片机是微型计算机的一个分支。单片机是微型计算机的一个分支。计算机计算机微型计算机微型计算机单片机单片机 单片机因将计算机的主要组成部分集成在一个芯片上单片机因将计算机的主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理单元而得名，具体说就是把中央处理单元CPUCPU、随机存储器、随机存储器RAMRAM、只读存储器只读存储器ROMROM、中断系统、定时器、中断系统、定时器/ /计数器以及计数器以及I/OI/O接口接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上电路等主要微型机部件集成在一块芯片上

4、 。 虽然单片机只是一块芯片虽然单片机只是一块芯片, ,但从组成和功能上看，它但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性，为此称它为单片微型计算机已具有了计算机系统的属性，为此称它为单片微型计算机SCMC(Single Chip MicroComputer),SCMC(Single Chip MicroComputer),简称单片机。简称单片机。 单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，制功能， 为了强调其控制属性，也可以把单片机称为微为了强调其控制属性，也可以把单片机称为微控制器控制器MCU(Micro Controller U

5、nit)MCU(Micro Controller Unit)。在国际上。在国际上,“,“微控微控制器制器”的叫法似乎更通用一些，而我国比较习惯使用的叫法似乎更通用一些，而我国比较习惯使用“单单片机片机”这一名称。这一名称。 单片机因将计算机的主要组成部分集成在一个芯片一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。输入设备输出设备CPU运算器控制器存储器输入接口输出接口计算机的构成单片机的构成单片机是什么单片机就是一台微型电脑。麻雀虽小，五脏俱全，单片机将微型电脑的所有基本部分都集

6、成在一片硅片上。构成单片机的基本要素：CPU核ROMRAM片上外设总线CPU核相当于电脑的CPU，执行从ROM中取出指令性能指标：主频：CPU时钟的频率，类似于电脑的主频。指令集：复杂指令集CISC与精简指令集RISC，后者比前者执行效率高很多。字长：一次处理的二进制数据位数。价格详相近的几种单片机之比较价格详相近的几种单片机之比较CPU类型类型 AT、STC系列系列51MSP430F1系列系列 AVR系列系列主频主频2MHz8MHz20MHz指令集指令集CISCRISCRISC字长字长8位位16位位8位位ROM（只读存储器）目标代码存储器，相当于硬盘，用于存储运行在单片机上的程序代码目前大多

7、数单片机为Flash结构基本性能指标：容量，单位一般为KB（千字节）高级的指标：自编程能力价格详相近的几种单片机之比较价格详相近的几种单片机之比较单片机型号单片机型号STC89C52MSP430F1101ATmega16Flash容量容量8KB1KB16KB自编程能力自编程能力不具备不具备具备具备具备具备RAM（随机存储器）数据存储器，相当于内存，ROM中的程序在运行时快速的存取数据目前大多数单片机为SRAM结构性能指标：容量，单位一般为B（字节）或KB（千字节）价格详相近的几种单片机之比较价格详相近的几种单片机之比较单片机型号单片机型号STC89C52MSP430F1101 ATmega16

8、 (AVR)SRAM容量容量512字节字节128字节字节1KB片上外设相当于电脑的键盘鼠标接口、显示器接口等常见的片上外设模块有外部中断、定时/计数器、UART、SPI、IIC、ADC、模拟比较器等价格详相近的几种单片机之比较价格详相近的几种单片机之比较单片机型号单片机型号STC89C52MSP430F1101ATmega16(AVR)片上外设片上外设外部中断外部中断定时定时/计数器计数器UART外部中断外部中断定时定时/计数器计数器ADC外部中断外部中断定时定时/计数器计数器UART、SPI、IIC、ADC、模拟比较器模拟比较器总线用于在以上四部分之间传输数据的通道，相当于硬盘IDE线、光驱

9、线等 单片机应用的特点单片机应用的特点 控制系统在线应用控制系统在线应用 软硬件结合软硬件结合 应用现场环境恶劣应用现场环境恶劣 单片机应用的领域单片机应用的领域自动控制自动控制智能仪器仪表智能仪器仪表数据采集系统数据采集系统计算机外设控制器计算机外设控制器家用电器家用电器军事装备军事装备单片机无所不能！所谓“微电脑控制”场合的核心就是单片机涵盖工业生产、日常生活、军事设备、科研仪表仪器等所有智能化应用场合这是单片机应用最多最活跃的领域之一。在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。在智能仪表中的应用在智能仪表中的应用采

10、用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数功能比起采用电子或数字电路更加强大字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量物理量的测量。示波器示波器位移传感器位移传感器用于环境监测、工矿企业、科学研究、水产养殖场等场合的pH值的测定读取pH传感器的模拟信号，内部处理后显示在LCD上在机电一体化中的应用机电一体化产品是指集机械技术，微电子技术，计算机技

11、术于一体，使其产品具有智能化特征的电子产品。它是机械工业发展的方向。巡线避障电视机遥控器遥控LCD显示在实时控制系统中的应用单片机广泛用于各种实时过程控制系统中，例如工业过程控制、过程监测、航空航天、尖端武器等各种实时控制系统。用单片机进行实时系统数据处理和控制，保证系统工作在最佳状态，有利于提高系统的工作效率和产品的质量。在人们生活中的应用在人们生活中的应用目前国内外各种家用电器已经普遍用单片机代替传统的控制电路，例如，洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、收音机、音像、电风扇及许多高级电子玩具都配上了单片机。定时完成洗衣、脱水等功能可以判断衣服的干净程度，实现“洗净即停”的功能蒸汽熨烫的

12、功能刷卡、投币洗衣更加智能：LG公司的“iPod洗衣机”一边洗衣一边听歌 手机电话机程控交换机调制解调器楼宇自动通信呼叫系统列车无线通信无线电对讲机等。现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制宣传指示应用（电子显示屏、电子广告牌等）LED发光二极管构成显示屏的像素点单片机负责逐点或逐行扫描，并与电脑通信获取图片信息其他单片机还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、安全防卫、汽车及通信系统、计算机外部设备、模糊控制等领域。3.AVR3.AVR单片机简介单片机简介AVR是ATM

13、EL公司挪威设计中心的A先生和V先生1997年发明的基于精简指令集（RISC）的单片机系列。20世纪90年代初，ATMEL公司率先把MCS-51内核与其擅长的Flash（闪存）技术相结合，推出了轰动业界的AT89系列单片机。1997年，推出了全新配置的精简指令集系列单片机，简称AVR。几年来，AVR单片机已形成系列产品，其中。根据用户的不同需要，现已推出了30多种型号，引脚为864脚，价格从几元到上百元人民币，内部配置也大不相同，但其基本结构和编程方法是一样的。1 1 、速度快、速度快 。 AVR单片机采用精简指令集(RISC)，大部分指令可以在一个时钟周期内执行。2 2、片上资源丰富。、片上

14、资源丰富。MEGA系列片上具备JTAG仿真和下载功能。片内含有看门狗电路、片内程序Flash、片内数据RAM、同步串行接口SPI、异步串口UART、内嵌AD转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器、TWI（IIC）总线接口、硬件乘法器、独立振荡器的实时计数器RTC、片内标定的RC振荡器等片内外设，可以满足各种开发需求。3 3 、驱动能力强、驱动能力强 。 I/O口可以直接驱动数码管、LED、继电器等器件，节省很多外围电路，即节省开发难度，又降低成本。 4 4 、功耗低。、功耗低。5 5 、可选择型号种类多、可选择型号种类多 6 6 、 性价比高性价比高 7 7 、 保密性好保密性好相

15、比经典的相比经典的51系列单片机来说，突出的优点主要有以下几点：系列单片机来说，突出的优点主要有以下几点： （二）（二）AVR单片机分类单片机分类1、ATtiny 系列：如系列：如 tiny13、 tiny15、 tiny26 等等， 属于低档，适合功能相对单一的系统。属于低档，适合功能相对单一的系统。2、AT90S 系列：系列： AT90S8515、8535等，等，属于中属于中 档，适合一般系统开发档，适合一般系统开发 3、ATmega 系列：系列：Mega8/16/32/64/128，属于高，属于高 档，适合各种具有较高要求的系统。档，适合各种具有较高要求的系统。注：目前注：目前AT90系

16、列产品已很少用，多数使用系列产品已很少用，多数使用ATmega系列系列4.ATmega16(L)4.ATmega16(L)单片机的单片机的基本组成及引脚功能基本组成及引脚功能（ATmega16(L)的内部组成见课本P4图1-1所示）（一）（一） 基本组成基本组成1、16K的的Flash2、Boot代码区代码区(引导程序区引导程序区)3、512字节的字节的EEPROM4、1K的的SRAM5、JTAG接口接口, 仿真和下载仿真和下载7、3个个带带PWM的定时器的定时器8、8路路10位的位的AD转换器转换器9、UART（异步串口）（异步串口）10、SPI（同步串口）（同步串口）11、看门狗、看门狗1

17、2、TWI（IIC）接口）接口13、模拟比较器、模拟比较器14、32个通用个通用I/O口口6、支持、支持ISP下载下载ATmega16引脚配置ATmega16有44引脚的TQFP封装和40引脚的PDIP封装两种 ATmega16 ATmega16 引脚引脚VCCVCC：工作电源，：工作电源，2.72.75.5V5.5V。GNDGND：地线。：地线。A A口（口（PA7PA0PA7PA0）：）：8 8位双向位双向I/OI/O口，每一个引脚都有独立口，每一个引脚都有独立可控的内部上拉电阻。可控的内部上拉电阻。A A口的输出缓冲器具有双向（输出口的输出缓冲器具有双向（输出和吸收）大电流的驱动能力。当

18、作为输入时，且内部上和吸收）大电流的驱动能力。当作为输入时，且内部上电阻有效时，如果外部引脚被拉低，电阻有效时，如果外部引脚被拉低，A A口管脚将输出电流。口管脚将输出电流。在复位过程中，即使是在系统时钟还未起振的情况下，在复位过程中，即使是在系统时钟还未起振的情况下，A A口仍呈现为三态。口仍呈现为三态。 B B口（口（PB7PB7PB0PB0）：）：8 8位双向位双向I/OI/O口。口。C C口（口（PC7PC7PC0PC0）：）：8 8位双向位双向I/OI/O口。口。D D口（口（PD7PD7PD0PD0）：）：8 8位双向位双向I/OI/O口。口。 A A、B B、C C、D D口均有第二功能，是多功能复口均有第二功能，是多功能复用引脚。 /RESRT/RESRT：复位输入。在该引脚上，一个超过系统规定长：复位输入。在该引脚上，一个超过系统规定长度的低电平信号，将引起系统复位。低于系统规定长度的度的低电平信号，将引起系统复位。低于系统规定长度的低电平信号脉冲，不能保证可靠复位。低电平信号脉冲，不能保证可靠复位。XTAL1XTAL1：内部反转晶振放大器的输入端和向内部时钟操作：内部反转晶振放大器的输入端和向内部时钟操作电路的输入端。电路的输入端。XTAL2XTAL2：内部反转晶振放大器的输出端。：内部反转晶振放大器的输出端。AVC