ATMEGA16的IO端口
Atmegal16单片机寄存器
ATMEGAL16二、寄存器（1）I: 全局中断使能I=1:允许全局中断C=0:禁止全局中断（2）T：位复制存储将寄存器某一位复制到T，或将T复制到寄存器某一位（3）H：半进位标志位H=1：低4位向高4位有进位H=0：低4位向高4位无进位（4）S：符号位S=N异或V（5）V：2进制补码溢出标志V=1：2进制补码有溢出V=0：2进制补码无溢出（6）N：负数标志位N=1：结果是负数N=0：结果是正数（7）Z：零标志Z=1：结果是零Z=0：结果不是零（二、三）SPH，SPL：堆栈指针堆栈区的初地址，SPL是低8位，SPH是高8位（1）SE：睡眠使能SE=1：使能睡眠模式SE=0：禁止睡眠模式SRE：外部扩展使能（2）SM2，SM1，SM0：睡眠模式选择JTD=1：JTAG测试使能JTD=0：禁止JTAG测试（2）ISC2：外中断2触发方式ISC2=1：上升沿中断ISC2=0：下降沿中断（3）JTRF：JTAG测试复位标志JTRF=1：JTAG复位JTRF=0：JTAG没复位（4）WDRF：看门狗复位标志WDRF=1：看门狗复位WDRF=0：看门狗没复位（5）BORF：掉电检测复位标志BORF=1：掉电检测复位BORF=0：没掉电（6）EXTRF：外部引脚复位标志EXTRF=1：外部引脚复位EXTRF=0：外部引脚没复位（7）PORF：上电复位标志PORF=1：上电复位PORF=0：没上电复位（六）SFIOR：特殊功能（2）ACME：模拟比较器多路复用器使用标志ACME=1：ADC多路复用器为模拟比较器选择负极输入ACME=0：AN1连接到比较器负极（3）PUD：禁止上拉电阻PUT=1：禁止上拉电阻PUT=0：允许上拉电阻（4）PSR2：T/C2预分频复位PSR2=1：T/C0预分频复位PSR2=0：不操作（5）PSR10：T/C1或0预分频复位PSR10=1：T/C1或0预分频复位PSR10=0：不操作（七、八）EEARH ，EEARL：EEPROM地址EEARH是高地址，EEARL是低地址（九）EEDR：EEPROM读写的数据EERIE=1：允许EEPROM中断EERIE=0：禁止EEPROM中断（2）EEMWE：EEPROM写使能EEMWE=1：允许EEPROM写EEMWE=0：禁止EEPROM写（3）EEWE：写EEPROMEEWE=1：写EEPROMEEWE=0：无操作（4）EERE：读EEPROMEERE=1：读EEPROMEERE=0：无操作当PORTnn置位时是高电平。
AVR单片机项目4 ATmega16单片机IO接口应用
二、I/O接口的寄存器
在GCCAVR C环境中，头文件“io.h”中定义了许多用于控 制I/O接口输入/出操作的宏，这些宏与I/O寄存器同名，通 过这些宏可以控制A、B、C、D接口的输入输出操作。 当A、B、C、D接口用于数据I/O口时，通过DDRx、 PORTx和PINx三个宏控制接口的输入与输出（其中x为A、B、 C或D）。例如： ①DDRA为A口数据方向寄存器，用来定义A口的通讯方 向（输入/输出）； ②PORTA为A口数据寄存器，用来输出数据（输入时， PORTX为高，打开上拉电阻）；当PORTx=1时，I/O引脚高 电平，可提供输出20mA电流；当PORTx=0时，I/O引脚低电 平，可吸纳20mA电流。因此，AVR的I/O在输出方式下提供 了比较大驱动能力，可以直接驱动LED等小功率外围器件。 ③PINA用来读取A口数据（只读）。
位
复位值
0
0
0
0
0
0
0
0
二、I/O接口的寄存器
端口输入寄存器:PINX(PINA)-----只读
PINA.7 PINA.6 PINA.5 PINA.4 PINA.3 PINA.2 PINA.1 PINA.0 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
位 复位值
特殊功能寄存器:SFIOR
《单片机应用技术》
项目四 ATmega6单片机I/O口应用
任务一 项目知识点学习 任务二 LED闪烁灯控制 任务三 LED开关灯控制 任务四 汽车转向灯控制 任务五 霓虹灯控制 任务六 继电器控制照明设备
【知识目标】
1. 2.
3.
了解LED发光二极管的驱动控制方法 了解ATmega16单片机数字I/O口的结构 了解ATmega16单片机数字I/O口的相关寄 存器功能
ATmega16单片机小系统板简介
1.概述本单片机小系统板为一单元实验板，使用一颗基于A VR构架的A Tmega16单片机。
A Tmega16有16KB的程序存储空间，1KB内部SRAM，512B内置EEPROM。
外部共有32个GPIO，一路USART，一路主从SPI，一路I2C，两个8位定时器，一个16位定时器，4通道PWM输出，8路10位AD输入。
还有各种丰富的管脚中断和不同的时钟可供使用。
2.硬件说明1．本单片机小系统板的电源输入电压为DC 2.7--5V，科创课程实验建议使用DC 5V。
2．小系统板上的P1为下载口，可供程序烧录、eeprom数据读写、熔断丝设置。
3．小系统板上的接插件PB、PC、PD分别对应A Tmega16芯片引脚的PB、PC、PD口。
PB、PC、PD口是八位数据端口，可作为通用IO口，也可用作第二功能使用，具体请参见datasheet的相关部分。
4．小系统板上的接插件PA的1-5脚分别连接A Tmega16芯片PA口的PA0-PA4，PA0-PA4是AD转换的模拟电压输入端口，也可作为通用IO口使用。
5．小系统板上的接插件PA的9脚连接A Tmega16芯片的V ref ，10脚接地。
A Tmega16有一个标称值为2.56V的内部基准源，每颗芯片的实际值会有所不同。
6．A Tmega16 PA口的PA5-PA7作为串行数据输出到小系统板上的74HC595上，有二片74HC595驱动4位数码管和4个LED灯。
小系统板上的P2作为串行数据输出总线，可级联74HC595。
7．小系统板上的四个按钮SW1-4分别连接在A Tmega16芯片PC4-7。
按钮RST为复位键。
3.开发环境推荐的入门开发环境为A VR studio 4 + WinA VR，即使用Atmel的免费IDE A VR studio 4和基于gcc的WinA VR编译器。
软件安装这两个软件的安装非常简单，双击之后一路回车即可。
官方下载地址：A VR studio 4：/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725WinA VR：/projects/winavr/files/课程FTP://202.120.39.248也会提供软件包。
ATmega16寄存器详述
5
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ @ 珠联璧合 xlzhu xlzhu@
ega1 6 寄存器详述 ATm ATmega1 ega16
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
表2 端口引脚配置 DDRXn 0 0 0 1 1 PORTXn 0 1 1 0 1 PUD × 0 1 × × I/O 输入 输入 输入 输出 输出 上拉电阻 否 是 否 否 否 说明 I/O 三态输入 I/O 口带上拉电阻输入 高阻态 推免0输出 推免1输出
点，可直接驱动LED、SSR或继电器。 � � 40引脚PDIP封装，44引脚TQFP 封装，与44引脚MLF封装。
工作电压 � � ATmega16L：2.7 - 5.5V ATmega16：4.5 - 5.5V
�
速度等级 � � 0 ~8 MHz ATmega16L 0 ~16 MHz ATmega16
3. I/O 端口 3.1 I/O 端口特性 � � � � 共有PA~PD四组通用I/O口，每组I/O都是8位寄存器。 作为通用数字I/O 使用时，所有AVR I/O 端口都具有真正的读-修改-写功能。 输出缓冲器具有对称的驱动能力，可以输出或吸收大电流，直接驱动LED。 所有的端口引脚都具有与电压无关的上拉电阻。并有保护二极管与VCC 和地相连。
◎输入引脚地址 PINA
BIT PINA 读/写 初始值 7 PINA7 R N/A 6 PINA6 R N/A 5 PINA5 R N/A 4 PINA4 R N/A 3 PINA3 R N/A 2 PINA2 R N/A 1 PINA1 R N/A 0 PINA0 R N/A
5 PB 口寄存器 3. 3.5 ◎数据方向寄存器 DDRB
ATmega16_00硬件系统基本I0口使用
时钟源
ATmega16芯片有如下几种通过Flash熔丝位进行选 择的时钟源。时钟输入到AVR时钟发生器，再分配到相 应的模块。 •缺省时钟 器件出厂时缺省设置的时钟源是1 MHz 的内部RC振 荡器，启动时间为最长。这种设置保证用户可以通过 ISP 或并行编程器得到所需的时钟源。 •晶体振荡 XTAL1 与XTAL2 分别为用作片内振荡器的反向放大 器的输入和输出，这个振荡器可以使用石英晶体，也可 以使用陶瓷谐振器。
主要构成：
AVR CPU部分 程序存储器Flash 数据存储器SRAM和EEPROM 各种功能的外围接口，IO口，以及与他们 相关的数据、控制、状态寄存器等
8位数据总线
Flash程序 存储器
程序计数器
状态和控制
指令寄存器
32× 8 通用寄存器
中断单元 SPI单元 看门狗定时器
指令译码器
2个带预分频器、具有比较、PWM功能的8位定时器/ 计数器 1个带预分频器、具有比较、捕获和PWM功能 的16位定时器/计数器 1个具有独立振荡器的异步实时时钟（RTC） 4个PWM通道 8通道10位ADC 1个I2C的串行口 1个可编程的串行USART接口 1个主/从收/发的SPI同步串行接口 带片内RC振荡器的可编程看门狗定时器WDT 片内模拟比较器
//将端口A的第七位翻转 //将局部变量的第七位翻转 //将全局变量的第七位翻转
位操作
“按位与”用于检查某一位或某几位是否为1 #include<iom16v.h> #include<macros.h> unsigned char gtmpA void main() { unsigned char tmpB; while(tmpB&0x80) //查询局部变量第七位是否为“1” { //查询PA.7是否为“1” if(PINA&0x80) PORTA &=~0x80; //关闭A端口第七位 else …… } }
ATmega16单片机端口讲解新
软件消抖 如果按键较多，常用软件方法去抖，即检测出键闭
合后执行一个延时程序，5ms～10ms的延时，让前沿抖动 消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平， 则确认为真正有键按下。
图2-13 按键消抖
3、软件算法设计——查询法
2 U9
74HC164
8
dp g f e d c b a
13 12 11 10 6 5 4 3 1
2 U10
74HC164
8
L4 R45~52
dp g f e d c b a
13 12 11 10 6 5 4 3 1
2 U11
74HC164
8
GND GND 168 GND 28 GND 39
图2-12 硬件设计
数码管的字型码——共阴极：
7பைடு நூலகம்ls164引脚图和真值 表：
A1 A2 QA QB QC QD GND
1
14
2
13
3
12
4
11
5
10
6
9
7
8
2-9 引脚图
VCC QH QG QF QE RESET CLOCK
2-10 真值表
TTL电平和CMOS电平的区 别：
TTL CMOS
VOH ≥2.4V VOL ≤0.4V
按键消抖程序：
if(!AJ1) {
__delay_cycles(80000);//延时10ms消抖 if(!AJ1) //确认有键按下
{ while(!AJ1);//等待按键释放
}
}
ATmega16的中断源：
atmega16存器介绍
串口寄存器介绍USART I/O 数据寄存器－ UDRUSART 发送数据缓冲寄存器和USART 接收数据缓冲寄存器共享相同的I/O 地址，称为USART 数据寄存器或UDR。
将数据写入UDR 时实际操作的是发送数据缓冲器存器(TXB)，读UDR 时实际返回的是接收数据缓冲寄存器(RXB) 的内容。
在5、6、7 比特字长模式下，未使用的高位被发送器忽略，而接收器则将它们设置为0。
只有当UCSRA寄存器的UDRE标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操作。
如果UDRE没有置位，那么写入UDR 的数据会被USART 发送器忽略。
当数据写入发送缓冲器后，若移位寄存器为空，发送器将把数据加载到发送移位寄存器。
然后数据串行地从TxD 引脚输出。
接收缓冲器包括一个两级FIFO，一旦接收缓冲器被寻址FIFO 就会改变它的状态。
因此不要对这一存储单元使用读- 修改- 写指令(SBI 和CBI)。
使用位查询指令(SBIC 和SBIS)时也要小心，因为这也有可能改变FIFO 的状态。
USART 控制和状态寄存器A －UCSRA• Bit 7 – RXC: USART 接收结束标志（中断）接收缓冲器中有未读出的数据时RXC 置位，否则清零。
接收器禁止时，接收缓冲器被刷新，导致RXC 清零。
RXC 标志可用来产生接收结束中断( 见对RXCIE 位的描述)。
• Bit 6 – TXC: USART 发送结束发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器 (UDR) 为空时TXC 置位。
执行发送结束中断时TXC 标志自动清零，也可以通过写1 进行清除操作。
TXC 标志可用来产生发送结束中断( 见对TXCIE 位的描述)。
• Bit 5 – UDRE: USART 数据寄存器空UDRE标志指出发送缓冲器(UDR)是否准备好接收新数据。
UDRE为1说明缓冲器为空，已准备好进行数据接收。
UDRE标志可用来产生数据寄存器空中断(见对UDRIE位的描述)。
Atmega16的IO使用
例4.2.2二进制数输出控制
如图4-6所示为二进制数输入、输出控制的电路原理图。
图4-6 并行输入/输出应用
PC口作为输入接口使用，每一位接有上拉电阻和开关。 当开关断开时，输入为高电平，读取的结果为1；当开关 闭合时，输入为低电平，读取的结果为0。这样8个开关 s0~s7的状态可以组成一个8位的二进制输入数。如图4-7 所示，s7、s5、s2、s0断开，s6、s4、s3、s1闭合。 开关： S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 状态： 开 闭 开 闭 闭 开 闭 开 输入值：1 0 1 0 0 1 0 1 所以，输入的二进制数为0xa5。
位控制
位控制具有把一个位变量输出到某个引脚的含义。所以 位控制时，赋值语句的左边为接口输出变量的位操作符。 例如把C口的第0位控制为高电平，可编写程序如下： DDRC=0xff; PORTC.0=1;
位运算
位运算一般有：置1、清0、取反、与、或、非、异或等运算。 置1：位变量=1； 清0：位变量=0； 取反：位变量=！位变量 与运算：位变量3=位变量1&位变量2 或运算：位变量3=位变量1|位变量2 异或运算：位变量3=位变量1^位变量2 非运算：位变量2=！位变量1
并行输入工作原理 并行输出工作原理 并行输入/输出接口工作原理
并行输入图4-1所示。引脚的 状态取决于外电路，缓冲器后的状态为引脚状态，三态门的输 出由RP端控制，当RP为0时，三态门的输出为高阻状态，数据 总线不受引脚影响；当RP为1时，三态门的输出与输入相同， 此时为读引脚状态。在读接口时，RP控制端有效。
并行输入接口某一位的简化接口电路如图：
并行输出工作原理
并行输出接口中某一位的简化接口电路如图所示。当控制端WP为0 （低电平）时，数据锁存器的输出端Q为上次输出的值，与输入端D 无关，数据总线操作不影响输出。当控制端WP为1时，数据锁存器 的输出端Q的值为输入端D的值，为输出数据状态。数据输出到引脚。 锁存器输出端Q为0时，输出为低电平；锁存器输出端Q为1时，输出 高电平。RL控制端为读取输出值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第九课A Tmega16(L)的IO端口
本教程节选自周兴华老师《手把手教你学A VR单片机C程序设计》教程，如需转载，请注明出处！读者可通过当当网、淘宝网等网站购买本教程，如需购买配书实验器材，可登陆周兴华单片机培训中心网购部自助购买！
ATmega16(L)单片机有32个通用I/O口，分为PA、PB、PC和PD四组，每组都是8位。
这些I/O 口都可以通过各自的端口寄存器设置成输入和输出（即作为普通端口使用），有些I/O口还具有第二功能（我们在后面使用到这些第二功能时再介绍）。
ATmega16(L)单片机的I/O口在不考虑第二功能时，其基本输入输出功能都是相同的。
如图7-1所示为ATmega16(L)单片机I/O口的结构图。
每个端口对应3个寄存器，即方向寄存器DDRX（X=A、B、C、D）、端口寄存器PORTX（X=A、B、C、D）、输入引脚PINX（X=A、B、C、D），各个端口的工作状况都可以通过对DDRX、PORTX和PINX的操作来完成。
所有的A VR单片机的I/O端口都具有读、写和修改功能。
表7-1列出了A Tmega16(L)的I/O端口的组合控制设置。
ATmega16(L)单片机每一组I/O口的所有管脚都可以单独选择上拉电阻。
引脚缓冲器可以吸收20mA 的电流，能够直接驱动LED显示。
如果设置了弱上拉电阻，当管脚被拉低时，引脚会输出电流。
1．DDRX
DDRX为端口方向寄存器。
当DDRX的某一位置1时相应引脚作为输出使用。
反之，当DDRX的某一位置0时，对应的引脚单片机培训作为输入使用。
例如：
DDRB=0xF0;//此语句将PB端口的PB0～PB3位设为输入，而PB4～PB7位设为输出。
2．PORTX
PORTX为端口数据寄存器。
如果引脚设为输出，则对PORTX进行写操作即改变引脚的输出值。
图7-1A Tmega16(L)的I/O端口
表7-1A Tmega16(L)的I/O端口的组合控制设置
DDRxn（n=0～7）PORTxn（n=0～
7）
I/O 上拉备注
0 0 输入关闭三态（高阻）
0 1 输入打开提供弱上拉，被外部电路拉低时输
出电流
1 0 输出关闭输出0
1 1 输出关闭输出1
例如：
DDRB=0xFF; //此语句将PB端口的PB0～PB7位设为输出。
PORTB=0x55; //PB端口输出01010101。
例如：
DDRB=0x00; //此语句将PB端口的PB0～PB7位设为输入。
PORTB=0xF0; // PB0～PB3位不设上拉，无信号输入时处高阻态。
PB4～PB7位设为上拉，无信号输入时处高电平。
上海周兴华单片机提供单片机培训、FPGA培训、protel培训、PCB设计培训等各种课程，是单片机工程师的要摇篮；
3．PINX
PINX是相应端口的输入引脚地址，如果希望读取引脚的逻辑电平值，一定要读取PINX，而不是PORTX。
注意：PINX是只读的，不能对其赋值。
例如：
DDRB=0x00; //此语句将PB端口的PB0～PB7位设为输入。
PORTB=0xFF; //PB0～PB7位设为上拉，无信号输入时处高电平。
temp=PINB; //将PB口引脚信号读入变量temp中。