【文章內容簡介】 8515/8535 等。(此系列正在淘汰或轉型到 Mega 系列中)高檔9ATmega 系列 AVR 單片機:主要有 ATmega8/16/32/64/128(存儲容量為 8/16/32/64/128 KB)以及 ATmega8515/8535 等。本設計采用的 Atmega16 單片機是 AVR 單片機中的高檔機型，是基于增強的 AVR RISC 結構的低功耗 8 位 CMOS 微控制器，其具有先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，Atmega16 的數(shù)據吞吐率高達 1 MIPS/MHz，緩解了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。相對于中低檔的 AVR 單片機，Atmega16 對定時/計數(shù)器及預分頻器、外部存儲器接口、電源管理、SPI 和 IJART 等方面都做了一定的改進，克服了中、低檔機存在的不足，從而更加適用于工業(yè)控制、家電等方面的應用，本設計采用此類機型的目的就是為了跟上 AVR 單片機機型的更新速度。 AVR 單片機硬件介紹 Atmega16 引腳 圖 31 芯片引腳引腳說明：VCC 數(shù)字電路的電源GND 地端口A(PA7..PA0) 端口A 做為A/D 轉換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。端口B(PB7..PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉10電阻使能，端口被外部電路低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。端口B 也可以用做其他不同的特殊能。端口C(PC7..PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。端口D(PD7..PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中,即使系統(tǒng)時鐘還未起振,端口D 處于高阻狀態(tài)。RESET 復位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。XTAL1 反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入端。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。AVCC AVCC是端口A與A/D轉換器的電源。不使用ADC時，該引腳直接與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC連接。AREF A/D 的模擬基準輸入引腳。 ATmega16 功能簡介Mega16 的通用數(shù)字 I/O 端口是具有可選上拉電阻的雙向 I/O 端口。每個端口引腳都有三個寄存器位：DDRxn、PORTxn 和 PINxn。DDRxn 位于 DDRx 寄存器，PORTxn 位于PORTx 寄存器，PINxn 位于 PINx 寄存器。DDxn 用來選擇引腳的方向。當 DDRxn 設置為“0”時，對應的 I/O 口設為輸入。當引腳配置為輸入時，若 PORTxn 為“1”，上拉電阻將使能。如果需要關閉這個上拉電阻，可以將 PORTxn 清零，或者將這個引腳配置為輸出。若 DDRxn 設置為“1”時，對應的 I/O 口設為輸出。當引腳配置為輸出時，若 PORTxn 為“1”，引腳輸出高電平（“1”），否則輸出低電平（“0”）。不論如何配置 DDRxn，都可以通過讀取 PINxn 寄存器來獲得引腳電平。PINxn 寄存器的各個位與其前面的鎖存器組成了一個同步器，這樣就可以避免在內部時鐘狀態(tài)發(fā)生改變的短時間范圍內，由于引腳電平變化而造成的信號不穩(wěn)定。其缺點是引入了延遲。需要注意的是，如果設置某一個端口為輸出，需要延時一個機器周期才能讀取到正確的輸出值。系統(tǒng)復位后，所有的 I/O 端口設置為輸入，且內部上拉使能。端口引腳配置：DDxn PORTxn PUB(IN SFOIR) I/O 上拉電阻 說明 0 0 X INPUT NO 高阻態(tài)(HIZ) 0 1 0 INTPUT YES 被外部電路拉底時將輸出電流11 0 1 1 INPUT NO 高阻態(tài)(HIZ) 1 1 X OUTPUT NO 輸出底電平(吸收電流) 1 1 X OUTPUT NO 輸出高電平(輸出電流) 圖 32 端口引腳配置 外部中斷通過引腳INT0、INT1 與INT2 觸發(fā)。只要使能了中斷，即使引腳INT0..2 配置為輸出，只要電平發(fā)生了合適的變化，中斷也會觸發(fā)。這個特點可以用來產生軟件中斷。通過設置MCU 控制寄存器MCUCR 與MCU 控制與狀態(tài)寄存器MCUCSR，中斷可以由下降沿、上升沿，或者是低電平觸發(fā)(INT2 為邊沿觸發(fā)中斷)。當外部中斷使能并且配置為電平觸發(fā)( INT0/INT1)，只要引腳電平為低，中斷就會產生。若要求INT0 與INT1 在信號下降沿或上升沿觸發(fā)， I/O 時鐘必須工作，如P22“ 時鐘系統(tǒng)及其分布” 說明的那樣。INT0/INT1的中斷條件檢測INT2 則是異步的。也就是說，這些中斷可以用來將器件從睡眠模式喚醒。在睡眠過程( 除了空閑模式) 中I/O 時鐘是停止的。通過電平方式觸發(fā)中斷，從而將MCU 從掉電模式喚醒時，要保證電平保持一定的時間，以降低MCU 對噪聲的敏感程度。電平以看門狗的頻率檢測兩次。、25176。C 的條件下，看門狗的標稱時鐘周期為1 181。s?？撮T狗時鐘受電壓的影響，具有“ 電氣特性” 。只要在采樣過程中出現(xiàn)了合適的電平，或是信號持續(xù)到啟動過程的末尾， MCU就會喚醒。啟動過程由熔絲位SUT 決定，如P22“ 系統(tǒng)時鐘及時鐘選項” 所示。若信號出現(xiàn)于兩次采樣過程，但在啟動過程結束之前就消失了， MCU 仍將喚醒，但不再會引發(fā)中斷了。要求的電平必須保持足夠長的時間以使MCU 結束喚醒過程，然后觸發(fā)電平中斷。16位的T/C 可以實現(xiàn)精確的程序定時( 事件管理)、波形產生和信號測量。其主要特點如下? 真正的16 位設計( 即允許16 位的PWM)? 2 個獨立的輸出比較單元? 雙緩沖的輸出比較寄存器? 一個輸入捕捉單元? 輸入捕捉噪聲抑制器? 比較匹配發(fā)生時清除寄存器( 自動重載)? 無干擾脈沖，相位正確的PWM? 可變的PWM 周期? 頻率發(fā)生器? 外部事件計數(shù)器綜述大多數(shù)的寄存器和位定義以通用的方式表示。小寫“n” 表示T/C 序號，小12寫“x” 表示輸出比較通道號。但是在寫程序時要用完整的、精確的名稱。如用 TCNT1 表示訪問 T/C1計數(shù)器值等。下面對用到的寄存器進行介紹。(1). T/C1 控制寄存器 A——TCCR1A 說明如下：位 7:6(COM1A1:0)用于設置通道 A 的比較輸出模式，位 5:4 (COM1B1:0) 用于設置通道 B 的比較輸出模式。FOC1A,FOC1B 為強制輸出比較匹配，WGM11,WGM10 與 TCCR1B的 WGM13,WGM12 配合，用來設置 PWM 輸出的模式。(2). T/C1 控制寄存器 B——TCCR1B 說明如下：ICNC1用來設置輸入噪聲抑制允許，ICES1用來選擇輸入觸發(fā)方式，可以選擇下降沿和上升沿。CS12,CS11,CS10用來選擇時鐘源，可以選擇預分頻比例或外部時鐘。(3).　定時/計數(shù)器中斷屏蔽寄存器——TIMSK　　說明如下：OCIE2 允許 T/C2 比較匹配中斷，TOIE2 允許 T/C2 溢出中斷。TICIE1 為T/C1 輸入捕獲中斷允許標志位，當 TICIE1 被設為“1” ，將使能 T/C1 的輸入捕獲中斷。OCIE1 為 T/C1 輸出比較 A 匹配中斷允許標志位，當 OCIE1A 被設為“1” ，將使能 T/C1的輸出比較 A 匹配中斷。OCIE1B 為 T/C1 輸出比較 B 匹配中斷允許標志位，當 OCIE1B被設為“1” ，將使能 T/C1 的輸出比較 B 匹配中斷。TOIE1 為 T/C1 溢出中斷允許標志位，當 TOIE1 被設為“1” ，將使能 T/C1 溢出中斷。(4).　定時/計數(shù)器中斷標志寄存器——TIFR 說明如下：ICF1 為 T/C1 輸入捕獲中斷允許標志位。OCF1A 為 T/C1 輸出比較 A 匹配中斷允許標志位。OCF1B 為 T/C1 輸出比較 B 匹配中斷允許標志位。TOV1 為 T/C1 溢出中斷允許標志位，當 T/C 產生溢出時 TOV1 位被設為“1” 。(5)T/C1 計數(shù)寄存器 TCNT1H,TCNT1L 組成 T/C1 的計數(shù)器寄存器 TCNT1,該寄存器可以直接被 CPU 讀寫訪問。13 下面著重要介紹 CTC 模式（比較匹配清零模式） ，用于產生行定時。在 CTC 模式(WGM13:0 = 4 或 12) 里 OCR1A 或 ICR1 寄存器用于調節(jié)計數(shù)器的分辨率。當計數(shù)器的數(shù)值 TCNT1 等于 OCR1A(WGM13:0 = 4) 或等于 ICR1 (WGM13:0 = 12) 時，計數(shù)器清零。OCR1A 或 ICR1 定義了計數(shù)器的 TOP 值，亦即計數(shù)器的分辨率。這個模式使得用戶可以很容易地控制比較匹配輸出的頻率，也簡化了外部事件計數(shù)的操作。計數(shù)器數(shù)值 TCNT1 一直累