AVR课件新手单片机入门(第一讲)

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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。
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
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AVR MEGA 产品型号(ATMEGA系列） Product Selector
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外围设备AC
模拟比较器
UART A/D
8 Bit RISC MCU
• 多输入源 • 中断功能 Timer0 • 捕获功能 Timer1
Timer2
OSC
2-Wire
IT
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MEGA AVR产品综述 Products
• • • •
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
单片机 STC89 MSP43 ATmeg C52 0F1 a16( 型 101 AV 号 R) SRAM 512字 节 容 量 128字 节 1KB
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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
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MEGA16单片机管脚排列 Pin
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。
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ATMEGA
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ATMEGA Product Selector
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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
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价格详相近的几种单片机之比较
CPU类 型
AT、 STC 系列 51 2MHz CISC 8位
MSP430 AVR系 F1系 列 列 8MHz RISC 16位 20MHz RISC 8位
主频 指令集 字长
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ROM（只读存储器）
价格详相近的几种单片机之比较 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 目前大多数单片机为Flash结 单片机 STC89C MSP430 ATmega 52 F110 16 型号 构 1 基本性能指标：容量，单位一 Flash容 8KB 1KB 16KB 量 般为KB（千字节） 高级的指标：自编程能力 自编程 能力 不具备 具备 具备
AVR单片机技术 AVR Microcontroller
主讲 李正中
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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
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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 ；
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从零开始学习AVR： 学单片机就要学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
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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）
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新手入门入门第一个例子 闪烁的灯 • 请观看老师操作演示
LED1 LED RN2 1 S1 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 1 2 3 4 5 6 7 8 SW DIP-8 LED7 16 15 14 13 12 11 10 9 LED2 LED A K LED 1Kx4 LED4 LED 1 22 3 4 8 7 6 5
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总线
用于在以上四部分之间ຫໍສະໝຸດ Baidu输数据 的通道，相当于硬盘IDE线、光 驱线等
RAM
总线
CPU
总线
片上外设
总线
ROM
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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
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AVR单片机优势 Advantage
• • • • • • • • •
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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 8 Bit RISC MCU 巨大的应用数据库 低开发成本
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精彩的AVR世界
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AVR单片机的开发工具
• • • • • • • • • • • • 软件开发环境 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
总线
CPU
总线
片上外设
总线
ROM
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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。
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AVR外围设备 Peripheral Module
Timer0
Timer1 A/D
8 Bit RISC MCU
UART
Timer2
OSC
2-Wire
IT
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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
单片机 型号 片上外 设 STC89C MSP43 ATmega1 52 0F1 6(AVR 101 ) 外部中 断 定时/计 数器 UART 外部中 断 定时/ 计 数 器 ADC 外部中断 定时/计数 器 UART、 SPI、 IIC ADC、模 拟比较 器
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单片机概念
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
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RAM
LED3
LED5
LED RN3 1 2 3 4 1Kx4 8 7 6 5
LED6
LED
LED
LED8
LED
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领先的8位结构 Structure
• RISC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
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各种数码产品
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智能小车 • • • • 巡线 避障 电视机遥控器遥控 LCD显示
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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：1.8V~5.5V，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/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
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
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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pH传感器 的模拟信号，内 部处理后显示在 LCD上