【正文】 [13] 黃任．AVR單片機(jī)與CPLD/FPGA綜合應(yīng)用入門，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[14] 金春林，邱慧芳，張皆喜．AVR系列單片機(jī)C語言編程與應(yīng)用，北京:清華大學(xué)出版社，2003.[15] 劉蘭香，張秋生． ATmega單片機(jī)應(yīng)用與開發(fā)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006附錄（一）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。雖然過去從未獨(dú)立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。 break。 break。 //等待按鍵釋放（為了防止按一次，執(zhí)行多次的現(xiàn)象） Delayms(15)。 //定義數(shù)據(jù)端口為輸出 KEY_PORTO=0xF0。即要產(chǎn)生音頻輸出方波，首先要算出某一音頻的周期，然后將此周期除以2，得到半個(gè)周期的時(shí)間。通常采用軟件延時(shí)的方法：在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，再確認(rèn)電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下，進(jìn)行相應(yīng)處理工作，消除了抖動(dòng)的影響。其次就是消除在按鍵過程中產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象。蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理：1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。s。 0 8 MHz ATmega16L 至于中斷的使用，80C51 系列硬件結(jié)構(gòu)中已保留標(biāo)準(zhǔn)中斷服務(wù)子程序的地址。我們可以編寫一個(gè)簡單的程序，其功能讓發(fā)光二極管每間隔1 秒閃爍一次，循環(huán)往復(fù)。AVR CPU 中的ALU 與這32 個(gè)通用工作寄存器組直接相連，為了使ALU 能夠高效和靈活地對(duì)寄存器組進(jìn)行訪問操作，通用寄存器組提供和支持ALU 使用4 種不同的數(shù)據(jù)輸入/輸出的操作方式：1. 提供一個(gè)8 位源操作數(shù)，并保存的一個(gè)8 位結(jié)果2. 提供兩個(gè)8 位源操作數(shù)，并保存的一個(gè)8 位結(jié)果3. 提供兩個(gè)8 位源操作數(shù)，并保存的一個(gè)16 位結(jié)果4. 提供一個(gè)16 位源操作數(shù)，并保存的一個(gè)16 位結(jié)果 系統(tǒng)時(shí)鐘部件1. 系統(tǒng)時(shí)鐘ATmega16 的片內(nèi)含有4 種頻率（1/2/4/8M）的RC 振蕩源，可直接作為系統(tǒng)的工作時(shí)鐘使用。一. 運(yùn)算邏輯單元ALU運(yùn)算邏輯單元ALU 的功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，可對(duì)半字節(jié)（4 位）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。使用ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與VCC 連接。 端口（PA7..PA0） 端口A作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。AVR結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)主要的存儲(chǔ)空間。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。CMOS 電路的功耗與電源電壓有關(guān)，降低系統(tǒng)的供電電壓，能大幅度減少器件的功耗。ISP(In System Programmable)稱為在線系統(tǒng)可編程技術(shù)。而該系列的高端產(chǎn)品ATmega256，片內(nèi)集成了8K 字節(jié)的SRAM，256K 字節(jié)的FlashROM 和4K 字節(jié)的EEPROM。采用RISC 體系結(jié)構(gòu)和精簡指令后，單片機(jī)的指令絕大部分成為單周期指令，而通過增加程序存儲(chǔ)器的寬度（如從8 位增加到16 位），實(shí)現(xiàn)了一個(gè)地址單元存放一條指令。因此，面對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)象，不斷推出適合不同領(lǐng)域要求的，從簡易性能到多全功能的單片機(jī)系列。這個(gè)階段的單片機(jī)普遍帶有串行I/O 口、有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成的RAM、ROM 容量加大，尋址范圍可達(dá)64K 字節(jié)。單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。該設(shè)計(jì)的基本原理為以ATmega16單片機(jī)作為控制單元，控制報(bào)警系統(tǒng)，由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成。單片機(jī)作為小型智能化控制設(shè)備，由于其體積小、易于控制，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)已深入到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。 通過對(duì)“電子音樂門鈴系統(tǒng)”課題的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，使我了解ATmega16單片機(jī)的特性；進(jìn)一步的掌握了單片機(jī)進(jìn)行多機(jī)通信的原理，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作做了一個(gè)很好的鋪墊。易操作性：貫徹面向最終用戶的原則，使用戶操作簡單直觀，易于掌握。 第2章 AVR單片機(jī)簡介單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8 位CPU、I/O 接口、8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4K 字節(jié)，簡單的中斷功能，無串行接口。 第四階段（1993 年現(xiàn)在）：百花齊放階段。 （2） 采用RISC 體系結(jié)構(gòu)。新型的單片機(jī)一般在片內(nèi)集成的SRAM 在128 字節(jié)至1K 字節(jié)， ROM 的容量一般為4K 字節(jié)至8K 字節(jié)。系統(tǒng)程序編程寫入片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器后，可以再對(duì)加密保護(hù)單元編程，使芯片加鎖。?? 片內(nèi)外圍電路的電源管理。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了?；谶@些考慮，本設(shè)計(jì)使用89C51進(jìn)行控制。 圖21ATmega16引腳示意圖其中，各個(gè)引腳的功能如下: （1）電源、系統(tǒng)晶振、芯片復(fù)位引腳引腳說明： 作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM 和EEPROM。采用這種結(jié)構(gòu)，減少了取指令的次數(shù)，大大提高了CPU 的運(yùn)行速度，同時(shí)也提高了取指令操作的（系統(tǒng)的）可靠性。圖213 虛線框里幾個(gè)器件所構(gòu)成的最小系統(tǒng)，就是一顆單片嵌入式系統(tǒng)完整的心臟和大腦，可以工作了。512 字節(jié)的EEPROM擦寫壽命: 100,000 次 在不同睡眠模式下活動(dòng)的時(shí)鐘以及喚醒源 （7）工作電壓: 單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期。 蜂鳴器 圖34 蜂鳴器1．蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用得最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。按鍵的消抖，通常有軟件，硬件兩種消除方法。該模塊有一個(gè)時(shí)鐘輸入端口，輸入時(shí)鐘信號(hào)是分頻出來的1KHZ的時(shí)鐘；有一個(gè)輸入端口與行線相連，用于輸入行線狀態(tài)；一個(gè)輸出端口，用于輸出有按鍵按下的信號(hào)。 .簡譜碼（音符）為高位，節(jié)拍為（節(jié)拍數(shù)）為低4位，音符節(jié)拍碼放在程序的“TABLE”處。 //讀入原始鍵碼 }while((keycodeamp。 case 0xBD: keycode=0x6。 case 0xB7: keycode=0xE。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，世紀(jì)經(jīng)濟(jì)中最重要的變革是計(jì)算機(jī)的產(chǎn)業(yè)革命。在此期間，我去圖書館借了許多關(guān)于此類單片機(jī)的書學(xué)習(xí)，豐富了自己的知識(shí)面，到了以前沒能學(xué)通的東西，對(duì)單片機(jī)有了更深的認(rèn)識(shí)。 Board_init( )。 case 0xDB: keycode=0x9。 case 0xDE: keycode=0x1。 //有鍵按下則返回TRUE else pressed=FALSE。通過單片機(jī)產(chǎn)生不同的頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)過放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧的樂曲。串鍵：是指同時(shí)有一個(gè)以上的鍵按下，串鍵會(huì)引起CPU錯(cuò)誤響應(yīng)。然后，設(shè)計(jì)硬件電路。當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,~，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時(shí)間后，單片機(jī)的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H開始執(zhí)行。正常模式: mA 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器T/C1 圖23 ATmega16單片機(jī)最小系統(tǒng) ATmega16單片機(jī)主要特性（1）高性能、低功耗的8位AVR微處理器ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率是單片機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。運(yùn)算邏輯單元ALU 還包含一個(gè)布爾處理器，用來處理位操作。 （2）32 根I/O 引腳，分成PA、PB、PC 和PD 四個(gè)8 位端口，他們?nèi)渴强删幊炭刂频碾p（多）功能復(fù)用的I/O 引腳（口）。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。作為輸入 使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路低時(shí)將輸出電流。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。（7） 以串行總線方式為主的外圍擴(kuò)展。其次，基于ISP 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使模擬仿真開發(fā)技術(shù)重新興起。將程序存儲(chǔ)器集成在單片機(jī)內(nèi)可以大大提高單片機(jī)的抗干擾性能、提高程序的保密性、減少硬件的設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和空間等許多優(yōu)點(diǎn)，因此片內(nèi)集成程序存儲(chǔ)器已成為新型單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)方式。與MCS51 相比，在相同的12MHz 外部時(shí)鐘下，單周期指令運(yùn)行速度可達(dá)12MIPS。由于單片機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)的提高、周期縮短、成本下降，以及許多特定類型電子產(chǎn)品，如家電類產(chǎn)品的巨大的市場需求能力，推動(dòng)了專用單片機(jī)的發(fā)展。 第三階段（1982 年1992 年）：8 位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16 位高級(jí)單片機(jī)發(fā)展階段。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機(jī)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。石英晶體振蕩器 它是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。 本設(shè)計(jì)就是在ATmega16單片機(jī)的基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)門鈴智能化，滿足人們的現(xiàn)代化需求。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果；它更讓我們懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?？蓴U(kuò)充性：系統(tǒng)的硬軟件應(yīng)具有擴(kuò)充升級(jí)的余地，不可因硬軟件擴(kuò)充、升級(jí)或改型而使原有系統(tǒng)失去作用。 第2章 對(duì)單片機(jī)的功能與組成進(jìn)行了分析。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。盡管單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，但以8 位單片機(jī)的推出為起點(diǎn)，那么，單片機(jī)的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段。 （3） 出現(xiàn)了為滿足分布式系統(tǒng)，突出控制功能的現(xiàn)場總線接口，如CAN Bus 等。 （1） 全盤CMOS 化。目前新型的單片機(jī)一般在片內(nèi)集成兩種類型的存儲(chǔ)器：隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器SRAM，做為臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存放工作數(shù)據(jù)用；只讀存儲(chǔ)器ROM，做為程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)控制程序和固定不變的數(shù)據(jù)。3. 程序保密化。其優(yōu)點(diǎn)不僅是減小了系統(tǒng)的體積和成本，而且也大大提高了系統(tǒng)硬件的可靠性和穩(wěn)定性。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 工作于空閑模式時(shí)CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止CPU 和除了異步定時(shí)器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 ATmega16單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATmega16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖22所示圖22ATmega16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATmega16 內(nèi)部的主要構(gòu)成部分有：AVR CPU 部分。ATmega16 的程序計(jì)數(shù)器為13 位，正好滿足了對(duì)片內(nèi)8K 字（即手冊(cè)上的16K 字節(jié)）的Flash 程序存儲(chǔ)器空間直接尋址的需要，因此就不能（不支持）在外部擴(kuò)展更多的程序存儲(chǔ)器。使用WDT 可以有效的提高系統(tǒng)的可靠行。32個(gè)8 位通用工作寄存器 圖24 CPU 32 個(gè)通用工作寄存器的結(jié)構(gòu) （3）非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器 此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。隨后，確定鍵盤工作方式：采鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。由于機(jī)械觸點(diǎn)的的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合和斷開的瞬間均有一連串