AVR单片机概述.ppt

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1、AVR单片机概述,本章重点：1.AVR单片机与51单片机的区别 2.AVR单片机的资源 3.如何使用AVR单片机,单片机的类型：,经典单片机 51 单片机性价比高功能强大 AVR 单片机功能最强大的单片 ARM 单片机,AVR单片机与51单片机的区别,1.51是复杂指令集，AVR是精简指令集。2.51速度慢，还要内部分频，AVR速度快。3.51的IO口带负载能力小，AVR输出电流20-40mA，而且灌电流拉电流一样大。4.AVR外围硬件齐全，内部集成I2C、SPI、PWM5.用AVR比较方便。程序量比较大，内存比较大，和同级别的51比，内部带EEP，内部晶振，内部复位,我们入门学什么单片机呢？

2、,AVR已经成为代替51单片机的主流。学AVR单片机优先学习mega16.相对mega8功能强大，相对mega48、mega128价格更为低廉。,AVR单片机分类,1、AT90S 系列：AT90S8515、8535，属于中 档，适合一般系统开发 2、ATmega 系列：Mega8、Mega16，属于高 档，适合各种具有较高要求的系统 注：目前AT90系列产品已很少用，多数使用ATmega系列,1、速度快 2、片上资源丰富3、驱动能力强 4、功耗低5、可选择型号种类多 6、性价比高7、保密性好,AVR单片机特点：,ATMega16的资源及接口,1、16K的Flash,2、Boot代码区,3、51

3、2字节的EEPROM,4、1K的SRAM,5、JTAG接口,仿真和下载,7、3个带PWM的定时器,8、8路10位的AD转换器,9、UART（异步串口）,10、SPI（同步串口）,11、看门狗,12、TWI（IIC）接口,13、模拟比较器,14、32个通用I/O口,6、支持ISP下载,AVR单片机 型号的识别,ATmage16L-8PI数字16表示单片机内部flash容量为16KB；L表示该单片机为低功耗类型单片机。8表示芯片允许的最大时钟频率为8MHZ。P表示单片机的封装形式，P为双列直插I表示该芯片为工业级。,32位I/O口,ATmega16芯片有PORTA、PORTB、PORTC、PORT

4、D（简称PA、PB、PC、PD）4组8位，共32路通用I/O接口，分别对应于芯片上32根I/O引脚。所有这些I/O口都是双（有的为3）功能复用的。,其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用，复用功能则分别用于中断、时钟/计数器、USRAT、I2C和SPI串行通信、模拟比较、捕捉等应用。,定时器,2个8位定时器，1个16位定时器。可做时钟分频器，供UART,I2C，SPI使用；可形成三角波，与输出比较器匹配寄存器配合，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法（即脉宽调制输出PWM）,ATmega16最小系统设计（图1-3）电源：5V和3.3V两种电压。晶振电路：内置RC振荡电路，可产生1

5、MHZ,2MHZ,4MHZ,8MHZ的振荡频率。也可使用外部时钟，如图1-3。复位电路：51单片机采用高电平复位，而AVR采用的是低电平复位。如图1-3A/D转换滤波电路：可在AVCC串上一只10微亨的电感，然后接一只0.1微法的电容到地。ISP下载接口：使用双排2*5插座，与PB5，PB6，PB7连。JTAG仿真接口：使用双排2*5插座，与PC2，PC3，PC4，PC5连。,AVR单片机C语言概述,类型,符号,关键字,数的表示范围,所占位数,整型,字符型,实型,有,无,(signed)int,16,-3276832767,(signed)short,16,-3276832767,(signe

6、d)long,32,-21474836482147483647,16,unsigned int,065535,32,04294967295,unsigned long int,unsigned short int,16,065535,有,float,32,3.4e-383.4e38,有,double,64,1.7e-3081.7e308,有,char,8,-128127,无,unsigned char,8,0255,1、基本数据类型,2、AVR单片机C语言的运算符与C语言基本相同：+-*/（加 减 乘 除）=（位右移 位左移）&|(按位与 按位或)(按位异或 按位取反),2.1、位右移,1：,

7、0XA1,0X50,2.2、位左移,1：,0XA1,0X42,2.3、按位与,&,0XA1,0X51,0X01,|,0XA1&0X51=0X01,按位与常用以下用途,清零某一个端口，其他位保持不变：PORTA&=0X7F取某一位状态：if(PORTA&0X80)=0)程序语句保留某位状态，其余位均清零：PORTA|=0X80,2.4、按位或,|,0XA1,0X51,0XF1,|,0XA1|0X51=0XF1,或运算常用来置1某一端口，其他位不变PORTA|=0X80异或运算符使特定位取反，其他位不变PORTA=0X80;,2.5 AVR单片机常用位操作指令,BIT(x)定义为 1(x)BIT(

8、0)=0 0 0 0 0 0 0 1 BIT(3)=0 0 0 0 1 0 0 0BIT(3)=1 1 1 1 0 1 1 1,PORTD|=BIT(7)PORTD|=（17)PORTD口的第7位置1PORTD=BIT(7)PORTD口的第7位取反,TCCR0|=(1CS01)|(1CS00);TCCR0功能寄存器的CS01、CS00位置1。,PORTA|=（10)|（13);,10表示00000001 13表示00001000（10)|（13)表示00001001 这里表示将PORTA的第0,3位置1 与PORTA|=（1PA0)|（1PA3)一致,5、中断处理函数#pargma inter

9、rupt_handlerAVR有20个中断源和1个复位中断，向量号为1-21,关键字volatile,在变量前面加入volatile这个关键字后，变量的值就不能改变了Void main(void)Volatile int i;Int j;i=1;/不能被优化i=1i=2;/不能被优化i=1i=3;/不能被优化i=1j=1;/被优化j=2;/被优化j=3;/j=3,C语言体系结构是函数结构,#include#include/Declare your global variables herevoid main(void).void function(void).,预编译命令：文件包含指令,函数头

10、,函数体,主函数main():C程序总是从main()函数开始执行。而不论其在程序中的位置如何。当主函数执行完毕时，亦即程序执行完毕。,定义了一些与I/0接口有关的特定变量，他们对应单片机内部的特殊功能寄存器，用大写字母书写。,流水灯程序,#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charvoid delay_ms(uint xms)/延时函数int i,j;for(i=0;ixms;i+)for(j=0;j1140;j+);void port_init(void)/端口初始化函数DDRA=0XFF;PORTA=0XFF;,

11、流水灯程序,void main(void)uchar temp;uchar i;port_init();while(1)for(i=0;i8;i+)PORTA=0XFF;temp=1i;/1向左移i位PORTA=PORTA,端口初始化函数(PORTA输出高电平)void port_init(void)DDRA=0XFF;PORTA=0XFF;每组I/O口配备三个8位寄存器，它们分别是方向控制寄存器DDRx，数据寄存器PORTx，和输入引脚寄存器PINx（x=ABCD）。I/O口的工作方式和表现特征由这3个I/O口寄存器控制。方向控制寄存器DDRx用于控制I/O口的输入输出方向，1为输出，0为输

12、入，如DDRA=0X0F当PORTx=1时，I/O引脚呈现高电平，同时可提供输出20mA的电流；而当PORTx=0时，I/O引脚呈现低电平。,AVR单片机开发软件的使用,ICC AVR的安装与使用编译生成*.hex文件后可写入proteus的AVR单片机中进行仿真。用ICC AVR初始化程序的方法,ISP下载器的安装与使用,ISP下载软件的使用熔丝位的设置（时钟源的设置）CKSEL3:0=0000 从外部输入时钟信号（有源晶振）CKSEL3:0=0001-0100 已校准的内部RC振荡0001 1.0MHZ 0010 2.0MHZ0011 4.0MHZ 0100 8.0MHZCKSEL3:0=

13、101x 0.4-0.9MHZ外部晶振CKSEL3:0=110 x 0.9-3.0MHZ外部晶振CKSEL3:0=111x 3.0-8.0MHZ外部晶振,AVR 单片机I/O接口实例解析,51单片机与AVR单片机I/O口结构比较，51单片机特点（1）输出结构类似OC门，输出低电平驱动能力强，输出高电平驱动能力弱。（2）P1-P3有内部上拉电阻，高电平输出电流能力很弱（3）作输入时，因为OC门有“线与”特性，必须先把I/O接口设置为高电平，所以，当I/O口外接按键时，按键多为共地接法。（4）作输出时，输出低电平可推动LED灯，输出高电平不能推动LED灯，只能外接缓冲电路 才能进行驱动。（5）P0

14、口作为普通I/O使用时需外接上拉电阻。,ATmega16芯片有PORTA、PORTB、PORTC、PORTD（简称PA、PB、PC、PD）4组8位，共32路通用I/O接口，分别对应于芯片上32根I/O引脚。所有这些I/O口都是双（有的为3）功能复用的。,通用I/O接口基本结构与输出应用,其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用，复用功能则分别用于中断、时钟/计数器、USRAT、I2C和SPI串行通信、模拟比较、捕捉等应用。,AVR单片机I/O口的功能,真正双向I/O口，驱动能力强，具有真正的读-修改-写功能，所有端口都有与电压无关的上拉电阻，并由保护二极管与Vcc和地相连。（1）实验时，尽量不

15、要把引脚直接接GND/VCC,以防电流过大。（2）作输入时要注意以下几点：a 使能上拉电阻，悬空会容易受干扰 b 中断或定时器的触发信号可选（低电平，上升沿，下降沿）c 作为A/D转换器或模拟比较器输入时，不要使能上拉电阻,（3）作输出时，有很强 的驱动能力，可直接驱动LED灯或继电器。（4）复位时，内部上拉电阻将被禁用。（5）休眠时，若为输出，依然维持状态不变；若为输入，一般无效。,AVR单片机I/O口的功能,I/O口的基本结构,每组I/O口配备三个8位寄存器，它们分别是方向控制寄存器DDRx，数据寄存器PORTx，和输入引脚寄存器PINx（x=ABCD）。I/O口的工作方式和表现特征由这3

16、个I/O口寄存器控制。,方向控制寄存器DDRx用于控制I/O口的输入输出方向，即控制I/O口的工作方式为输出方式还是输入方式。,当DDRx=1时，I/O口处于输出工作方式，为0则输入。,输入引脚PINx为只读寄存器，若对其写操作会导致数据寄存器相应位取反。,当DDRxn=0时，该端口作为输入端，若PORTxn=1，带上拉电阻输入；若PORTxn=0，不带上拉电阻输入，具体的输入什么数据看PINxn。如：DDRB=0X00;PORTB=0XFF;i=PINB;当DDRxn=1，该端口作为输出端，若PORTxn=1，输出高电平；若PORTxn=0，输出低电平。如：DDRB=0X0F;PORTB=0

17、XF0;设置B口的高4位为上拉输入，低4位输出为低。,表6.1是AVR通用I/O端口的引脚配置情况,表中的PUD为寄存器SFIOR中的一位，它的作用相当AVR全部I/O口内部上拉电阻的总开关。当PUD=1时，AVR所有I/O内部上拉电阻都不起作用（全局内部上拉无效）；而PUD=0时，各个I/O口内部上拉电阻取决于PORTXn的设置。,注意事项：(1)使用AVR的I/O口，首先要正确设置其工作方式，确定其工作在输出方式还是输入方式。(2)当I/O工作在输入方式，要读取外部引脚上的电平时，应读取PINxn的值，而不是PORTxn的值。(3)当I/O工作在输入方式，要根据实际情况使用或不使用内部的上

18、拉电阻。(4)一旦将I/O口的工作方式由输出设置成输入方式后，必须等待一个时钟周期后才能正确的读到外部引脚PINxn的值。,2.I/O口配置实例,a、PA口输出0X55,DDRA=0 xFF;PORTA=0 x55,b、PA口配置为不带上拉输入,DDRA=0 x00;PORTA=0 x00;i=PINA;,DDRA=0 x00;PORTA=0 xFF;i=PINA;,c、PA口配置为带上拉输入,练一练,d、PA4口配置为输出高电平,DDRA|=(1PA4);（这里PA4=4）PORTA|=(14);,e、PA3口配置为输出低电平,DDRA|=(13);PORTA,f、PA7口配置为带上拉电阻输

19、入,DDRA,正确使用AVR的I/O口要注意：(1)先正确设置DDRx方向寄存器，再进行I/O口的读写操作。(2)AVR的I/O口复位后的初始状态全部为输入工作方式，内部上拉电阻无效。所以，外部引脚呈现高阻输入状态（悬空）。(3)用户程序需要首先对要使用的I/O口进行初始化设置，根据实际需要设定使用I/O口的工作方式（输出还是输入），当设定为输入方式时，还要考虑是否使用内部的上拉电阻。(4)在硬件电路设计时，如能利用AVR内部I/O口的上拉电阻，可以节省外部的上拉电阻。,AVR通用I/O端口的主要特点为：,双向可独立位控的I/O口,Push-Pull大电流驱动(最大40mA),可控制的引脚内部

20、上拉电阻,每一位引脚内部都有独立的，可通过编程设置的，设定为上拉有效或无效的内部上拉电阻。当I/O口被用于输入状态，且内部上拉电阻被激活（有效）时，如果外部引脚被拉低，则构成电流源输出电流（uA量级）。,可控的方向寄存器DDRx,通用数字I/O口的设置与编程,通用I/O输出设计要点,应用I/O口输出时，在系统的软硬件设计上应注意的问题有：,输出电平的转换和匹配。,输出电流的驱动能力。,I/O口输出为“1”时，可以提供20mA左右的驱动电流。输出为“0”时，可以吸收20mA左右的灌电流（最大为40mA）。,输出电平转换的延时（从输出转换为输入）。,应用举例:如图6-3所示,#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*以下是延时函数*/void Delay_ms(uint xms)int i,j;for(i=0;ixms;i+)for(j=0;j1140;j+);/*以下是主函数*/void main(void)char counter=0;DDRA=0 xff;/定义端口PA为输出DDRD=0 x00;/定义端口PD为输入PORTA=0 xff;/端口A输出高电平PORTD=0 xff;/定义端口PD带上拉电阻的输入,while(1)if(PIND,