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3.2

2、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<

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--)

{