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1、AVR单片机技术 AVR Microcontroller,主讲 李正中,课程安排 Course schedule,第一讲：单片机及其开发工具简介 第二讲：AVR硬件电路设计教程 第三讲：AVR开发环境的建立，数字逻辑与C语言程序设计基础知识 第四讲：流水灯、蜂鸣器、数码管的程序设计 第五讲：普通按键与矩阵键盘的程序设计 第六讲：外部中断、定时器的应用 第七讲：USART的应用 第八讲：ADC的应用 第九讲：项目应用实例-循迹小车,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成在一片硅片上。 构成单片机的基本要素： CPU核 ROM RAM 片上外设 总线,单片
2、机概念,片上系统的概念 System on Chip，SoC,AVR单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SoC），具有单指令RISC内核，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件；内置FLASH程序存储器、内部RAM。AVR单片机具有片内调试电路，通过4脚的JTAG接口可以进行非侵入式、全速的在系统调试。,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。,ROM（只读存储器）,目标代码存储器，相当于硬
3、盘，用于存储运行在单片机上的程序代码 目前大多数单片机为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,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）,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）,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
4、、ADC、模拟比较器等,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、光驱线等,单片机的应用,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,智能洗衣机,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,LED显示屏,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,PH/ORP仪表,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
5、pH传感器的模拟信号，内部处理后显示在LCD上,各种数码产品,智能小车,巡线 避障 电视机遥控器遥控 LCD显示,单片机的开发工具,编程器（烧写器）：将编译出来的目标代码固化到单片机的ROM内 下载线：作用与编程器相同，但可以在线下载 仿真器：对单片机的程序进行单步调试、设置断点等，便于查找程序中的错误。其中Jtag仿真器可以在线仿真调试。,AVR单片机简介,AVR的性价比远高于MCS51： 高速、RISC：主频最高达24MHz 低功耗，宽电压：1.8V5.5V，最低全速运行功耗300uA IO口驱动能力强：推拉电流能力均达40mA，可以直接驱动蜂鸣器、继电器等 片内资源丰富：外部中断、定时/
6、计数器、UART、SPI、IIC、ADC、模拟比较器 型号齐全，而且40脚以下的AVR均具有DIP的封装形式,精彩的AVR世界,8脚系列：ATtiny13、25、45、85； 14脚系列：ATtiny24 20脚系列：AtTiny26，2313 ； 28脚系列：ATmega8，48，88，168 ； 32脚系列：AT90PWM3 ； 40脚系列：ATmega16，32，162，163，169，8515，8535 ； 以上几个系列均有DIP双列直插封装 64脚系列：ATmega64，128 ； 100脚系列：ATmega1280，2560 ；,精彩的AVR世界,AVR单片机的开发工具,软件开发环
7、境 编辑与编译软件：WinAVR 仿真调试软件： AVR Studio 下载软件：CAVR 硬件开发环境 仿真调试工具：JTAG ICE 下载线工具：STK500/300 学习板一块：AVR综合实训平台 技术手册 AVR官方中文版技术手册 AVR 单片机与GCC 编程 www.OURAVR.com,AVR单片机优势 Advantage,工业的高级 8-bit 性能 实时 8-Bit RISC 架构 低功耗 (空闲模式/掉电模式/省电模式) MCU的大家族( 超过 50个产品) 多种外围设备 卓越的C语言编码效率 系统内可编程 SRAM 巨大的应用数据库 低开发成本,从零开始学习AVR： 学单片
8、机就要学AVR！,选择AVR作为单片机入门的几点理由： 最小系统设计容易：只需要连接电源、焊接晶振就可以工作 很多概念初学者理解起来更容易：例如AVR的时钟源（晶振、内部RC等）不经过分频直接提供给CPU使用，而51的CPU主频等于晶振的12分频 AVR既具有简单的、可以自制的ISP下载线和Jtag仿真器，又有DIP直插的封装形式 AVR的C语言编程与C语言教科书上学习的标准C语言语法是几乎一样的，不像51的C语言，一些bit、srf之类的变量定义在教科书中是找不到的，有利于后续嵌入式系统的学习,新手入门入门第一个例子 闪烁的灯,请观看老师操作演示,领先的8位结构 Structure,RISC
9、结构，精简指令集 Harvard 结构 程序存储器和 数据存储器分开 直接访问8M 字 节程序存储器和 8M 字节数据存储器,极快的处理速度 Speed,单周期指令执行时间 一个时钟执行一条指令 1MIPS/MHZ,Register File,ALU,MEGA16单片机管脚排列 Pin,AVR外围设备 Peripheral Module,8 Bit RISC MCU,外围设备AC,8 Bit RISC MCU,MEGA AVR产品综述 Products,从4K字节到512K字节容量FLASH产品系列 自编程存储器 64字节到4K字节容量EEPROM存储器 硬件乘法器,AVR MEGA 产品型号
10、(ATMEGA系列） Product Selector,ATMEGA,ATMEGA Product Selector,ATmega picoPower AVR Series Product Selector,ATmega picoPower AVR Series Product Selector,AVR Tiny 产品型号 Product Selector,AVR Tiny 产品型号 Product Selector,AVR Tiny 产品型号 Product Selector,Automotive AVR,CAN AVR,Lighting/Pulse Width Modulation AVR
11、,LCD Control AVR,USB Controllers AVR,Z-Link (ZigBee) AVR,AVR32 32-bit Microcontrollers,AVR系统开发流程 Develop Process,AVR Studio can be used with Assembly or C to debug code A HEX file is then used to program the AVR,AVR Studio 调试及软件模拟平台,AVR Studio 是第一个免费的、具备完整功能的集成开发环境/仿真器,C语言编写代码益处 Advantage,AVR单片机是唯一一
12、个针对C和高级语言设计的MCU 相比其他处理器，AVR的代码可缩小50% 相对于汇编语言，C代码几乎不会有性能差别，但大大缩短开发时间 维护代码所需工程成本更低 以更直接的方式编写代码 代码可以重复使用，节省开发时间,C 编译器支持 C Compiler,IAR ( www.iar.se ) Approx. $1500 ImageCraft ( ) Approx. $200 Codevision V1.44A (infotech.ir.ro) Approx. $150 GCC Free BASCOM() Other,仿真工具 Emulator Tools,JTAG仿真器，仿真具有JTAG接口
13、器件 :原装￥2800 ICE50仿真器，仿真所有器件，￥30000 ICE200仿真器，仿真90系列 1wire Debug仿真器 ISP下载器,￥980 第三方仿真下载器，国内双龙电子等 ATasicICE、ICE10、ICE200、ICE30、ICE40、ICE50、JtagICE,JtagICE mkII,AVRISP,ISP,课后制作ISP下载器制作 (并口） Download Programmer（Parallel),课后制作ISP下载器制作2(直接并口） Download Programmer（Parallel),课后制作ISP下载器制作3(串口） Download Programmer（Serial）,参考网站 Web,WWW.ATMEL.COM WWW.SL.COM.CN http:/www.po- WWW.AVR.COM.CN,专业词汇 Glossary,ISP:In system Program 在线编程 JTAG:在线测试接口 UART:通用异步收发报机 SPI:同步串行接口 WDT:Watch Dog看门狗 Risc:精简指令集计算机 Cisc复杂指令集计算机 PWM:Pulse Width Modulation 脉宽调制 SOC： System on Chip 片上系统 OSC：Oscillate 振荡器,