综合实验一——按键控制流水灯实验(查询方式)

北京科技大学微型计算机原理实验报告学院：____自动化学院________________专业、年级：_自动化1101_ ______________ 姓名：__廖文骏_ ________________学号：_ 20111002124 ____________ 指导教师：___ _____王粉花____________2013年12 月综合实验一按键控制流水灯实验（查询方式）实验学时：2学时一、实验目的1．掌握ATmega16 I/O口操作相关寄存器2．掌握CodeVision AVR软件的使用3. 复习C语言，总结单片机C语言的特点二、实验内容1. 设计一个简单控制程序，功能是8个LED逐一循环发光0.5s，构成“流水灯”。

2. 用两个按键K1和K2控制流水灯（中断方式）：（1）当按下K1时，流水灯从左向右流动；（2）当按下K2时，流水灯从右向左流动。

三、实验所用仪表及设备硬件：PC机一台、AVR_StudyV1.1实验板软件：CodeVision AVR集成开发软件、SLISP下载软件四、实验原理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。

其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用，而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。

这些I/O口同外围电路的有机组合，构成各式各样的单片机嵌入式系统的前向、后向通道接口，人机交互接口和数据通信接口，形成和实现了千变万化的应用。

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=A\B\C\D）。

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。

AVR通用I/O端口的引脚配置情况：I/O口引脚配置表表中的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DDRXn的设置。

小结：（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。

（5）正确使用AVR的I/O口要注意：先正确设置DDRx方向寄存器，再进行I/O口的读写操作。

（6）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，外部引脚呈现三态高阻输入状态。

因此，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。

（7）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。

五、实验步骤1、硬件接线图：根据图3.2所示，使用杜邦线将AVR_StudyV1.1实验板PA口与LED相连。

图3.22、新建工程，实现实验内容1。

根据电路图，LED属于共阳接法，所以PORTA输出低电平时灯点亮。

PORTA初始化：DDRA = 0xFF; //PA口工作为输出方式PORTA = 0xFF; // PA口输出全1，LED全灭“流水灯”程序控制：1、PA0 = 0 点亮LED0 PORTA = 0b11111110 = ~(1 << 0)2、PA1 = 0 点亮LED1 PORTA = 0b11111101 = ~(1 << 1)3、PA2 = 0 点亮LED2 PORTA = 0b11111011 = ~(1 << 2) ……7、PA6 = 0 点亮LED6 PORTA = 0b10111111 = ~(1 << 6)8、PA7 = 0 点亮LED7 PORTA = 0b01111111 = ~(1 << 7)9、PA0 = 0 点亮LED0 PORTA = 0b11111110 = ~(1 << 0) ……根据控制流程，总结出：可以利用移位运算实现“流水灯”的设计。

主函数：void main(void){unsigned char position = 0; // position为控制位的位置PORTA = 0xFF; // PA口输出全1，LED全灭DDRA = 0xFF; // PA口工作为输出方式while (1){PORTA = ~(1<<position);if (++position >= 8) position = 0;delay_ms(500);};}3、新建工程，实现实验内容2。

提示：在CVAVR中，提供int rand (void)和void srand(int seed)函数，产生随机数。

函数包含在头文件stdlib.h中，具体内容查阅CVAVR帮助文档。

在每一次读取流水灯程序前检测按键是否按下。

主程序如下while (1){// Place your code here//PORTA = led_7[count];//数码管更新显示switch( readkey() ) //检测一次按键是否按下，并读取相应的按键程序{case NO_KEY:break;case KEY1://第一种情况position = 0;i = 16;while(i--){PORTA = ~(0x80 >> position);if(++position >= 8)position = 0;delay_ms(50);}PORTA=0x00;break;case KEY2: //第二种情况position = 0;i = 16;while(i--){PORTA= ~(0xef<< position);//若改为PORTA=0xfe<<positionk可实//现从一个点亮到逐步全部点亮if(++position >= 8)position = 0;delay_ms(200); //延时程序}PORTA=0x00;break;default: break;}};}4、下载程序，观察实验现象。

注意熔丝位的配置，选择内部4MHz时钟。

附件：原程序代码/*****************************************************This program was produced by theCodeWizardAVR V2.03.4 StandardAutomatic Program GeneratorCopyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.Project :Version :Date : 2009-9-22Author :Company :Comments:Chip type : ATmega16Program type : ApplicationClock frequency : 4.000000 MHzMemory model : SmallExternal RAM size : 0Data Stack size : 256*****************************************************/#include <mega16.h>#include <delay.h>// Declare your global variables here// Declare your global variables hereflash unsigned char led_7[16]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}; unsigned char position,i;#define NO_KEY 0#define KEY1 1#define KEY2 2#define KEY1_PIN ~PIND.2#define KEY2_PIN ~PIND.3unsigned char readkey(void){if(KEY1_PIN) //判断KEY1是否按下{delay_ms(20); //延时20ms，屏蔽抖动区if(KEY1_PIN) //再次判断KEY1是否按下{while(KEY1_PIN); //等待按键释放return KEY1; //返回键值1}}else if(KEY2_PIN) //判断KEY2是否按下{delay_ms(20); //延时20ms，屏蔽抖动区if(KEY2_PIN) //再次判断KEY2是否按下{while(KEY2_PIN); //等待按键释放return KEY2; //返回键值2}}return NO_KEY; //没有按键按下，返回键值0 }unsigned char count;void main(void){// Declare your local variables here// Input/Output Ports initialization// Port A initialization// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out// State7=1 State6=1 State5=1 State4=1 State3=1 State2=1 State1=1 State0=1PORTA=0xFF;DDRA=0xFF;// Port B initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=P State0=PPORTB=0x03;DDRB=0x00;// Port C initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=TPORTC=0x00;DDRC=0x00;// Port D initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=TPORTD=0x00;DDRD=0x00;// Timer/Counter 0 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 0 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;TCNT0=0x00;OCR0=0x00;// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock// Clock value: Timer 1 Stopped// Mode: Normal top=FFFFh// OC1A output: Discon.// OC1B output: Discon.// Noise Canceler: Off// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off// Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;TCCR1B=0x00;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x00;ICR1L=0x00;OCR1AH=0x00;OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;// Timer/Counter 2 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 2 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC2 output: DisconnectedASSR=0x00;TCCR2=0x00;TCNT2=0x00;OCR2=0x00;// External Interrupt(s) initialization// INT0: Off// INT1: Off// INT2: OffMCUCR=0x00;MCUCSR=0x00;// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initializationTIMSK=0x00;// Analog Comparator initialization// Analog Comparator: Off// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;SFIOR=0x00;count = 0;while (1){// Place your code here//PORTA = led_7[count];//数码管更新显示switch( readkey() ){case NO_KEY:break;case KEY1:position = 0;i = 16;while(i--){PORTA = ~(0x80 >> position);if(++position >= 8)position = 0;delay_ms(50);}PORTA=0x00;break;case KEY2:position = 0;i = 16;while(i--){PORTA= ~(0xef<< position);//若改为PORTA=0xfe<<positionk可实//现从一个点亮到逐步全部点亮if(++position >= 8)position = 0;delay_ms(200);}PORTA=0x00;break;default: break;}};}。