AVR单片机入门详细介绍
第1章AVR单片机概述
第1章A VR单片机概述A VR单片机是Atmel公司于20世纪90年代中后期开发出的一种8位单片机。
这种单片机采用RISC内核，具有使用灵活、高性能、低功耗等特点。
此外，在某些情况下，A VR 处理器甚至可以独自成为一种片上系统，完成极其复杂的功能。
目前，该型号单片机已经展示出极其强大的生命力，在国防、工业、农业、企业管理、交通运输、日常生活等各个领域得到了广泛应用。
本章主要介绍A VR单片机的发展历史及其主要应用，围绕A Tmega128（L）单片机，分析其结构、主要特点、性能封装和引脚定义。
1.1 AVR与51单片机单片机嵌入式系统的硬件基本构成分为两大部分：单片微控制器芯片和外围的接口电路。
其中，单片微控制器是构成单片机嵌入式系统的核心。
为了强调其控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU。
在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而我国比较习惯使用“单片机”这一名称。
单片机因将计算机的主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体地说就是把中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。
因此，一片芯片构成了一个基本的微型计算机系统。
由于单片机芯片的微小体积，极低的成本和面向控制的设计，使得它作为智能控制的核心器件被广泛地应用于嵌入到工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域中的电子设备和电子产品中。
可以说由单片机为核心构成的单片机嵌入式系统已成为现代电子系统中最重要的组成部分。
早期的单片机都是8位或4位的，其中最成功的是Intel的8031，因为其简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后，在8031上发展出了MCS-51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
20世纪90年代后随着消费电子产品的大发展，单片机技术得到了巨大的提高。
avr单片机教程
avr单片机教程
AVR单片机是一种常用的微控制器，它由Atmel公司推出。
下面是一个简要的AVR单片机教程，包括AVR单片机的
基本知识和编程技巧。
1. 搭建AVR单片机开发环境：
- 下载并安装AVR编程工具链，例如Atmel Studio或AVR-GCC。
- 连接编程器（如USBasp或AVRISP mkII）和AVR单
片机。
2. 学习AVR单片机的基本原理：
- 了解AVR单片机的体系结构，包括CPU核心和外设。
- 学习AVR单片机的寄存器和位操作，如端口设置和IO 口操作。
- 掌握AVR单片机的时钟系统和时钟分频器。
3. 学习AVR单片机的编程语言：
- C语言是AVR单片机的主要编程语言，需要学习C语言的基本语法和数据类型。
- 掌握AVR单片机的特定编程库和API，如delay函数和IO口操作函数。
4. 学习AVR单片机的编程技巧：
- 学习如何控制IO口，包括输入输出控制和中断处理。
- 掌握定时器和计数器的使用，以实现精确的时间控制。
- 学习如何使用外部中断来响应外部事件。
5. 实践项目：
- 首先进行简单的LED闪烁项目，以检查开发环境和硬件连接是否正常。
- 然后尝试一些基本的输入输出控制实验，如按键控制LED亮灭。
- 接下来尝试更复杂的项目，如控制舵机，驱动LCD屏幕等。
以上是一个基本的AVR单片机教程的大纲，希望能够帮助你入门AVR单片机的学习和应用。
具体的学习细节和项目实践可以通过查阅相关的AVR资料和教程来深入学习。
AVR单片机入门教程
AVR单片机入门教程首先，我们需要了解AVR单片机的基本原理。
AVR单片机是一种基于RISC结构的微控制器，具有高性能、低功耗和易于编程的特点。
它由CPU、存储器、定时器、IO端口等组件构成，通过编程实现对外设的控制。
接下来，我们需要学习AVR单片机的编程语言。
AVR单片机通常使用C语言进行编程，因为C语言具有简单易学、灵活性强、可移植性好等优点。
对于初学者来说，可以利用AVR开发板上的编程环境进行学习和实践。
在开始编程之前，我们还需要了解AVR单片机的开发工具。
AVR单片机的开发工具主要包括编译器、调试器和烧录器。
常用的AVR单片机开发工具包括Atmel Studio、AVR Studio等。
这些工具可以帮助我们编写、调试和烧录代码，提高开发效率。
当我们熟悉了AVR单片机的基本原理、编程语言和开发工具后，我们可以开始进行实践了。
下面是一个简单的AVR单片机入门实例：首先，我们需要准备一个AVR开发板、一个LED灯和一根跳线。
将LED灯连接到AVR开发板的一个IO口，然后将开发板连接到电脑上。
接下来，我们打开AVR开发工具，在编程环境中创建一个新的工程。
选择AVR单片机型号，并设置IO口为输出模式。
然后，编写C语言代码，实现控制LED灯闪烁的功能。
代码可以使用以下方式实现：```c#include <avr/io.h>#include <util/delay.h>int main(void)DDRB，=(1<<PB0);//设置PB0为输出模式while (1)PORTB^=(1<<PB0);//翻转PB0电平_delay_ms(500); // 延时0.5秒}return 0;```最后，编译并烧录代码到AVR单片机上。
然后，我们就可以看到LED灯在0.5秒的间隔内闪烁。
通过这个简单的实例，我们可以了解AVR单片机的基本编程方法和应用场景。
在进一步学习和实践中，我们可以深入了解AVR单片机的更多特性和应用。
AVR单片机入门详细介绍
4. 编程烧入器
编程烧入器也称为程序烧入器或编程器，它的作用是将开 发人员编写生成的嵌入式系统的二进制运行代码下载（写入） 到单片机的程序存储器中。
万用编程器，它不仅可以下载运行代码到多种类型和型号的单 片机中，还可以对EPROM、PAL、GAL等多种器件进行编程。
AVR单片嵌入式系统的软件开发平台
1.汇编语言开发平台
如果你对单片机的内部结构和汇编语言根本不了解，请 先不要用C语言编程。
如果你对单片机的内部结构和汇编语言根本不了解，也 写不出好的单片机的C程序。
二. 单片嵌入式系统的开发软件平台
好的单片嵌入式系统的开发软件通常具备以下几个重要的功能：
单片机系统程序编写和运行代码的生成。（编辑、编译功能） 嵌入式系统开发平台支持用户采用专用汇编程序设计语
采用汇编语言开发系统程序的优点：能够全面和深入的理解 单片机硬件的功能，充分发挥单片机的硬件特性。汇编语言编写 的程序可读性、可移植性和结构性都较差。采用汇编语言编开发 单片机应用系统程序比较麻烦，调试和排错也比较困难，产品开 发周期长，同时要求软件设计人员要具备相当高的能力和经验。
３.高级语言 高级语言是一种“基本”不依赖硬件的程序设计语言。
采用JTAG硬件调试接口进行仿真调试也是实时的在线调 试。不同的是，采用这种方式的调试不需要将芯片取下，用户 得到的运行数据就是芯片本身运行的真实数据，所以这种调试 手段和方式称为实时在片调试（On Chip Debug），并正在替 代传统的实时再板仿真调试（On Board Debug）技术。
第1讲 AVR单片机概述
3. “异或”运算 “异或”运算是实现“必须不同, 否则就没有” 这 种逻辑的一种运算, 运算符为“”。其运算 规 0 则是: 0 0,0 1 1,1 0 1,1 1 0
4. “非运算” “非”运算是实现“求反”这种逻辑 的一 种运算，如变量A的“非”运算。 其运算规则如下:
2、配置实例
a、PA口配置为输出
DDRA=0xFF; PORTA=0x55;//输出值为0x55 b、PA口配置为不带上拉输入 DDRA=0x00; PORTA=0x00; i=PINA; c、PA口配置为带上拉输入 DDRA=0x00; PORTA=0xFF; i=PINA;
2、AT90S 系列： AT90S8515、8535，属于中
档，适合一般系统开发
3、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
三、ATMega16的资源及接口
1、16K的Flash
2、Boot代码区 3、512字节的EEPROM 4、1K的SRAM 5、JTAG接口, 仿真和下载 6、支持ISP下载 7、3个带PWM的定时器
第一讲 AVR单片机概述
一、AVR单片机特点：
1 、速度快 3 、驱动能力强 2 、片上资源丰富 4 、 功耗低
5 、可选择型号种类多 7 、 保密性好
6 、 性价比高
二、AVR单片机分类
1、ATtiny 系列：如 tiny13、 tiny15、 tiny26， 属于低档，适合功能相对单一的系统
七、 I/O端口应用
1、端口寄存器及配置
作为通用数字I/O口使用时，每个引脚都具有3
简易AVR单片机教程
简易AVR单片机教程简介AVR单片机是一种低功耗、高性能的微控制器，由Atmel公司开发并广泛应用于嵌入式系统的开发中。
本教程将介绍AVR单片机的基本知识以及编程技巧，帮助初学者快速入门。
目录1.AVR单片机概述2.硬件基础– 2.1 芯片选型– 2.2 电路设计– 2.3 连接方式3.编程环境搭建– 3.1 AVR Studio– 3.2 AVR编程语言– 3.3 编译与烧录4.基本功知识– 4.1 GPIO控制– 4.2 定时器与计数器– 4.3 中断处理5.进阶内容– 5.1 PWM控制– 5.2 串口通信– 5.3 ADC模数转换6.实例项目– 6.1 LED灯控制– 6.2 电机控制– 6.3 温湿度监测1. AVR单片机概述AVR（Alf-Egil Bogen, Vegard Wollan, Ragnar Melland）单片机是Atmel公司推出的一款低功耗高性能的微控制器。
它采用RISC架构，具有较高的运算速度和较低的功耗。
由于其易于学习和使用的特点，AVR单片机被广泛应用于嵌入式系统的开发中。
2. 硬件基础2.1 芯片选型在开始使用AVR单片机之前，我们首先需要选择合适的芯片。
Atmel公司生产了多种型号的AVR单片机，各具特色。
在选择芯片时，我们需要考虑以下几个因素：•项目需求：根据项目的具体需求（如GPIO数量、模拟输入输出等），选择适合的芯片型号。
•价格：芯片的价格也是选择的一个重要因素，需要根据项目的预算进行合理选择。
•开发工具支持：确保选择的芯片在目标开发工具中有良好的支持，以便后期开发和调试。
2.2 电路设计在使用AVR单片机之前，我们还需要进行电路设计。
简单的AVR 单片机电路设计包含以下几个关键组成部分：•电源电路：AVR单片机需要稳定的电源来正常工作。
一般使用电源滤波电容、稳压电路等来提供稳定的电压。
•复位电路：AVR单片机上电时需要复位，复位电路可通过连接一个复位电阻和电容实现。
AVR入门知识
AVR芯片入门知识ATmel 挪威设计中心的A先生与V先生，于97年设计出一款使用RISC指令集的8位单片机，起名为AVR。
AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。
AVR单片机有3个档次:低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等； (正在淘汰或转型到Mega中。
高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量为8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535。
新的型号还有 ATmega48/88/168 (存储容量为4/8/16K) 等。
AVR器件引脚从8脚到64脚(新的芯片高达100脚), 还有各种不同封装供选择。
FLASH,RAM 及配置的不同，形成比较宽的产品线系列。
AVR前几年已经显示了进军中国市场的决心。
几乎所有的AVR主流芯片，都已经有了官方正规翻译的中文 DataSheet(数据手册）。
AVR 芯片型号的解释，以 ATmega48V-10AI 为例：ATmega48 代表产品.V 代表低/宽电压版本。
新出的AVR(M48/88/168,Tiny13/2313......)产品系列来说, -V 是1.8-5.5V 工作范围。
不带"V"是2.7-5.5V 工作范围。
老的系列以L表示, 2.7-5.5V 工作范围，不带"L"是4.5-5.5V 工作范围。
-10, 表示最高工作频率, 10MHzA, 表示封装。
AVR芯片有四种封装：A: TQFPP: PDIPS: SOICM: MLFI, 表示温度范围, 将来还表示 ROHSI, 工业级C, 商业级A, 汽车级E, 扩展级 (-40--105C)U, 符合ROHS,工业级, 将来会以这个后缀为主, 商业级不作新的标示。
avr单片机
六、开发AVR单片机需要的编译器
软件名称
AVR Studio IDE、汇编编译器
类型
简介
ATMEL AVR Studio集成开发环境(IDE)，可使用汇编语言进行开发（使用其 它语言需第三方软件协助），集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。 ATMEL官方及市面上通用的AVR开发工具都支持AVRStudio。 GCC是Linux的唯一开发语言。GCC的编译器优化程度可以说是目前世界上 民用软件中做的最好的，另外，它有一个非常大优点是，免费！在国外，使 免费！ 免费 用它的人几乎是最多的。但，相对而言，它的缺点是，使用操作较为麻烦。 市面上(大陆)的教科书使用它作为例程的较多，集成代码生成向导，虽然它 的各方面性能均不是特别突出，但使用较为方便。虽然ICCAVR软件不是免 费的，但，它有Demo版本，在45天内是完全版。 与KeilC51的代码风格最为相似，集成较多常用外围器件的操作函数，集成 代码生成向导，有软件模块，不是免费软件，Demo版为限2KB版。
三、AVR单片机的型号标识解析
1. 型号紧跟的字母，表示电压工作范围。带“V”：1.8-5.5V；若缺省，不带“V”： 2.7-5.5V。 例：ATmega48-20AU，不带“V”表示工作电压为2.7-5.5V。 2. 后缀的数字部分，表示支持的最高系统时钟。 例：ATmega48-20AU，“20”表示可支持最高为20MHZ的系统时钟。 3. 后缀第一（第二）个字母，表示封装。“P”：DIP封装，“A”：TQFP封装， “M”：MLF封装。 例：ATmega48-20AU，“A”表示TQFP封装。 4. 后缀最后一个字母，表示应用级别。“C”：商业级，“I”：工业级（有铅）、 “U”工业级（无铅）。 例：ATmega48-20AU，“U”表示无铅工业级。ATmega48-20AI，“I”表示有铅 工业级。
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通常在编制程序前应对系统要实现的功能、硬件系统的 结构和电路、系统中使用的单片机和外围器件进行全面仔细和 深入的了解，对系统软件的结构进行全面和完整的设计，编制 程序流程图。系统程序的设计应实现结构化、模块化、子程序 化，这不仅便于调试，还便于修改。
要特别注意的是，设计编写嵌入式系统的软件同编写其 它类型的软件程序有较大的区别。由于嵌入式系统是直接面对 硬件、控制对象的，因此，设计编写嵌入式系统的程序需要考 虑更多的硬件细节，要掌握和使用很多软件技巧，要多学习、 多实践。如，嵌入式系统程序的设计要仔细地考虑和划分程序 存储器、数据存储器；合理定义、安排和使用各种变量；尽量 使用字节变量和位标志变量，优化程序，节省内存容量；估算 子程序调用和嵌套的最大级数，预留出足够的堆栈的空间等等。
由于高级语言具有面向问题或过程，其形式类似自然语言和 数学公式，结构性、可读性、可移植好的特点，所以为了提高 编写系统应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，缩 短产品的开发周期，采用高级语言来开发单片机系统已成为当 前的发展趋势。
在设计开发单片嵌入式系统的系统软件过程中，总是要同硬 件打交道，而且关联是比较密切的，其软件设计有着自己独 特技巧和方法。因此，那些纯软件出身的软件工程师，如果 没有硬件的基础，没有经过一定的学习和实践，可能还写不 好，甚至写不了单片嵌入式系统的系统软件。
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AVR单片机系统设计与开发工具
本章将在介绍单片机嵌入式系统设计开发基础知识之后， 重点介绍和讲述本书推荐和使用的一套采用ATMEL公司的 AVR Studio配合C高级语言的软件开发平台------CodeVisionAVR（简称CVAVR）所构成的开发软件环境， 以及一套简易、开放的，集下载编程、实验和开发一体的多 功能AVR-51实验板。
软件模拟仿真调试（Simulator） 实时在板仿真调试（On Board Debug） 实时在片仿真调试（On Chip Debug）
1.
软件仿真器
软件仿真器也称为指令集模拟器（ISS），其原理是用软件来 模拟CPU处理器硬件的执行过程，包括指令系统、中断、定时计 数器、外部接口等等。
单片嵌入式系统的开发工具与环境
一、单片嵌入式系统的程序设计语言
单片机嵌入式系统所用的程序设计语言可分为三类：
机器语言、汇编语言和高级语言。
1.机器语言
机器语言是完全面向芯片的语言，由二进制码“0”和“1”组成。 ２.汇编语言 二进制代码文件（.bin或.hex）
汇编语言是一种符号化的语言，它使用一些方便记忆特定的 助记符（特定的英文字符）来代替机器指令。
作为一个有经验的单片嵌入式系统开发人员，应能同时 掌握和使用汇编语言和高级语言设计系统程序。
概括起来说，基于高级语言开发单片机系统具有语言简 洁，使用方便灵活，可移植性好，表达能力强，可进行结构化程 序设计等优点。对于开发大型和复杂的嵌入式系统来讲，采用高 级程序设计语言进行系统开发的效率比使用汇编语言高几倍甚至 几十倍。但对于小型、简易的系统，或有定时精确，高测量精度 要求的系统，使用汇编语言则具有优势。在许多情况下，采用高 级语言嵌入汇编程序的软件设计技术往往是最有效的方法。
言或高级程序设计语言（C、Basic等）编写嵌入式系统控制 程序的源代码，并将源代码编译连接生成可在单片机中执行 的二进制代码（Hex、Bin）。
软件模拟仿真
提供一个纯软件的仿真环境，在此环境的支持下,单片机的系统程 序可以进行模拟的运行,以实现第一步的软件调试和排错功能。
在线仿真功能
与专用的仿真器配合,提供一个硬件在线的实时仿真调试环境。 用户将编写好的目标系统运行代码下载到仿真器中，通过开发系 统软件控制仿真器中程序的运行,同时观察硬件系统的运行结果,分 析、调试和排除系统中存在的问题。
如果你对单片机的内部结构和汇编语言根本不了解，请 先不要用C语言编程。
如果你对单片机的内部结构和汇编语言根本不了解，也 写不出好的单片机的C程序。
二. 单片嵌入式系统的开发软件平台
好的单片嵌入式系统的开发软件通常具备以下几个重要的功能：
单片机系统程序编写和运行代码的生成。（编辑、编译功能） 嵌入式系统开发平台支持用户采用专用汇编程序设计语
程序下载烧入功能
与专用的编程器配合或使用ISP技术，将二进制运行代码 写入到单片机的程序存储器中
要熟练掌握和应用单片机来设计开发嵌入式系统，除了对 所使用的单片机要有全面和深入的了解外，配备和使用一套好 的开发环境和开发平台也是必不可缺的。在嵌入式系统的设计 开发中，选用了好的开发工具和开发平台，往往能加速嵌入式 应用系统的研制开发、调试、生产和维修，起到事半功倍的效 果。
采用汇编语言开发系统程序的优点：能够全面和深入的理解 单片机硬件的功能，充分发挥单片机的硬件特性。汇编语言编写 的程序可读性、可移植性和结构性都较差。采用汇编语言编开发 单片机应用系统程序比较麻烦，调试和排错也比较困难，产品开 发周期长，同时要求软件设计人员要具备相当高的能力和经验。
３.高级语言 高级语言是一种“基本”不依赖硬件的程序设计语言。
单片嵌入式系统的硬件开发工具
单片机来设计开发嵌入式系统的过程中，应配备两种硬件设备： 仿真器是用于对所设计嵌入式系统的硬软件进行调试的工具。 编程烧入器的作用则是将系统执行代码写入到目标系统中。
调试（Debug）是系统开发过程中必不可少的环节。 在嵌入式系统开发过程中，经常采用的调试方法有三种方式：
单片机嵌入式系统开发过程
1.确定系统设计的任务
要充分了解对系统的技术要求、使用的环境状况以及使用 人员的技术水平。明确任务，确定系统的技术指标，包括系统 必须具有那些功能等。这是系统设计的出发点，它将贯串于整 个系统设计的全过程，也是产品设计开发工作成败、好坏的关 键，因此必须认真做好这项工作。
2. 系统方案设计 单片机芯片的选择。 外围电路芯片和器件的选择。 综合考虑软、硬件的分工与配合。 3. 硬件系统设计 4. 系统软件设计编写 5. 系统调试