《{管理信息化VR虚拟现实}AVR单片机原理及其在机电系统控制电路中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{管理信息化VR虚拟现实}AVR单片机原理及其在机电系统控制电路中的应用（219页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020/7/28,机电系统控制电路设计,1,2 AVR单片机原理与应用,2.1单片机电路开发过程 2.2AVR单片机概述 2.3 Atmega128硬件体系结构 2.4基于Atmega128的电路系统设计,2020/7/28,机电系统控制电路设计,2,2.1单片机电路开发过程,明确系统,设计硬件电路,编写程序,调试和仿真,下载程序,软硬件联调,功能优化,程序优化,2020/7/28,机电系统控制电路设计,3,明确系统,系统要求：利用AVR单片机来控制一个红色LED和绿色LED。电路加电后，两个LED均点亮，1s后熄灭，然后点亮绿色的LED，1s以后，绿色的LED熄灭，然后红色的LED点亮1s
2、。最后红色的LED和绿色的LED以1Hz左右的频率闪烁。 需要考虑的元器件：AVR单片机一片、DC/DC转换模块、发光二极管若干、电容若干、电阻若干、晶振一个、按钮一个等。,2.1单片机电路开发过程,2020/7/28,机电系统控制电路设计,4,设计硬件电路,2.1单片机电路开发过程,2020/7/28,机电系统控制电路设计,5,编写程序,2.1单片机电路开发过程,2020/7/28,机电系统控制电路设计,6,调试和仿真,编译项目,2.1单片机电路开发过程,2020/7/28,机电系统控制电路设计,7,程序下载,下载程序,2.1单片机电路开发过程,返回,2020/7/28,机电系统控制电路设计
3、,8,2.2AVR单片机概述,ATMEL公司是世界上高级半导体产品设计、制造和行销的领先者，产品包括了微处理器、可编程逻辑器件、非易失性存储器、安全芯片、混合信号及RF射频集成电路。 1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。 相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。,2020/7/28,机电系统控制电路设计,9,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-速度快,AVR 微处
4、理器 以更快的速度运行程序-MIPS/MHz AVR RISC 速度优先 5 个并行数据总线 32个累加器 单时钟周期 8, 16, 24, 32和64-bit 算术操作 增强的 RISC指令集 线性地址映射 为速度而设计 2时钟周期的硬件乘法器 嵌入式高速存储器,MIPS即Million Instruction Per Second 的简写计算机每秒种执行的百万指令数。是衡量计算机速度的指标。,2020/7/28,机电系统控制电路设计,10,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-片上资源丰富,AVR微处理器 减小PCB尺寸 AVR ALL INSIDE 高集成度 Flash程序存储器 E
5、EPROM数据存储器CPU 外部存储器接口PWM SRAM数据存储器 TWI 8-bit定时器 硬件乘法器 SPI 16-bit定时器 中断处理 U(S)ART 实时时钟 上电复位 10-bit ADC 输入捕捉 看门狗定时器 掉电检测 输出比较 片内振荡器 模拟比较器 上拉电阻,2020/7/28,机电系统控制电路设计,11,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-代码更少,AVR 微处理器 减小你的程序代码 AVR RISC 为最小代码而设计 5 个并行数据总线 32个累加器 4个数据/堆栈指针 8, 16, 24, 32和64-bit算术操作 增强的RISC指令集 线性地址影射 适应
6、ANSI C 和汇编相比付出代价极小 指令集由编译专家建构和调整,2020/7/28,机电系统控制电路设计,12,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-代码更少,2020/7/28,机电系统控制电路设计,13,AVR 微处理器 降低系统功耗 每一个电子都被考虑在内： 单时钟周期执行 5 个并行数据总线 6种MCU睡眠模式 最小幅度振荡器 0泄漏输入 1.8 6.0V工作电压,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-功耗更低,2020/7/28,机电系统控制电路设计,14,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-可选择型号种类多,MEGA AVRATmegaxxx( 16KB - 128
7、KB) 针对需要大程序容量的复杂应用 Classic AVRAT90Sxxxx( 1KB- 8KB ) 针对需要大吞吐量，低功耗和中等程序容量的应用 Tiny AVRATtinyxx( 1KB - 2KB ) 针对需要低价格的低端8位MCU市场,2020/7/28,机电系统控制电路设计,15,2.2AVR单片机概述,AVR单片机特点-可选择型号种类多,存储器大小,性能,( 1KB - 2KB ),( 1KB- 8KB ),( 16KB - 128KB),完全兼容,2020/7/28,机电系统控制电路设计,16,低功耗mega8,新产品,已淘汰,主流产品,未来产品,90S2313,90S2323
8、/43,tiny28,90S8535,mega161,tiny15,90S4433,mega128,mega8,90S8515,tiny26,mega32,mega8515,mega8535,tiny13,mega169,mega162,mega64,tiny2313,mega256,mega16,90S1200,tiny11/12,mega329,CAN AVR,mega103,2.2AVR单片机概述,AVR单片机产品更新换代,2020/7/28,机电系统控制电路设计,17,AVR的中低档Tiny与AT90S系列产品,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,18,A
9、VR的中高档Mega系列产品,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,19,ATtiny10/11/12特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,20,ATtiny10/11/12特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,21,ATtiny10/11/12特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,22,ATtiny10/11/12特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,23,AT90S1200单片机特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,
10、机电系统控制电路设计,24,AT90S1200单片机特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,25,AT90S8515单片机特点,2020/7/28,机电系统控制电路设计,26,AT90S8515单片机特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,27,AT90S8515单片机特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,28,ATmega8单片机特点,2.2AVR单片机概述,2020/7/28,机电系统控制电路设计,29,2.2AVR单片机概述,ATmega8单片机特点,2020/7/28,机电系统控制电路设计
11、,30,2.2AVR单片机概述,ATmega8单片机特点,2020/7/28,机电系统控制电路设计,31,引脚配置,2.2AVR单片机概述,ATmega8单片机特点,返回,2020/7/28,机电系统控制电路设计,32,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,Atmega128引脚配置及说明,Atmega128的存储器组织,Atmega128的重要寄存器介绍,Atmega128基本配置电路,2020/7/28,机电系统控制电路设计,33,Atmega128的I/O端口,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128的中断处理,Atmega128的定时/计
12、数器,Atmega128的USART,Atmega128的TWI（I2C）,2020/7/28,机电系统控制电路设计,34,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,高性能、低功耗的 AVR 8 位微处理器 先进的 RISC 结构 133 条指令 大多数可以在一个时钟周期内完成 32 x 8 通用工作寄存器 + 外设控制寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器,2020/7/28,机电系统控制电路设计,35,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,非易失性的程序和数据存储器 128K 字
13、节的系统内可编程Flash 寿命: 10,000 次写/ 擦除周期 4K字节的EEPROM 寿命: 100,000 次写/ 擦除周期 4K 字节的内部SRAM 多达64K 字节的优化的外部存储器空间 可以对锁定位进行编程以实现软件加密 可以通过SPI 实现系统内编程,2020/7/28,机电系统控制电路设计,36,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容) 遵循JTAG 标准的边界扫描功能 支持扩展的片内调试 通过JTAG 接口实现对Flash, EEPROM, 熔丝位和锁定位的编程,2020/7/28,机电系统控
14、制电路设计,37,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,外设特点 两个具有独立的预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 两个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器 具有独立预分频器的实时时钟计数器 两路8 位PWM 输出比较调制器 6路分辨率可编程（2 到16 位）的PWM,2020/7/28,机电系统控制电路设计,38,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,外设特点 8路10 位ADC 8 个单端通道，7 个差分通道，2 个具有可编程增益（1x, 10 x, 或200 x）的差分通道 面向字节的两线接口 两
15、个可编程的串行USART 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器,2020/7/28,机电系统控制电路设计,39,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,特殊的处理器特点 上电复位以及可编程的掉电检测 片内经过标定的RC 振荡器 片内/ 片外中断源 6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby,2020/7/28,机电系统控制电路设计,40,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,模式以及扩展的Standby 模式 可以通过软件进行选择的时钟
16、频率 通过熔丝位可以选择ATmega103 兼容模式 全局上拉禁止功能 I/O 和封装 53个可编程I/O 口线 64引脚TQFP 与 64 引脚 MLF 封装,2020/7/28,机电系统控制电路设计,41,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,工作电压 2.7 - 5.5V ATmega128L 4.5 - 5.5V ATmega128 速度等级 0 - 8 MHz ATmega128L 0 - 16 MHz ATmega128,2020/7/28,机电系统控制电路设计,42,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128芯片特性,返回,2020/7/28,机电系统控制电路设计,43,Atmega128引脚配置及说明,2020/7/28,机电系统控制电路设计,44,2.3 Atmega128硬件体系结构,Atmega128引脚配置及说明,VCC数字电路的电源。 GND地。 端口A(PA7.PA0)端口A 为8 位双向I/O 口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸
