【正文】 有如下幾種通過Flash熔絲位進行選擇的時鐘源。（5）ADC時鐘－ADC具有專門的時鐘。（4）異步定時器時鐘－ASY異步定時器時鐘允許異步定時器/計數(shù)器與LCD控制器直接由外部32kHz時鐘晶體驅(qū)動。（3）Flash時鐘－FLASH時鐘控制Flash接口的操作。要注意的是有些外部中斷由異步邏輯檢測，因此即使I/O時鐘停止了這些中斷仍然可以得到監(jiān)控。（2）I/O時鐘－I/O時鐘用于主要的I/O模塊，如定時器/計數(shù)器、SPI和USART。：時鐘分布 時鐘分布（1）CPU時鐘－CPU時鐘與操作AVR內(nèi)核的子系統(tǒng)相連，如通用寄存器文件、狀態(tài)寄存器及保存堆棧指針的數(shù)據(jù)存儲器。這些時鐘并不需要同時工作。復位寄存器為1時MCU復位。掉電檢測復位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復位門限VBOT時MCU即復位?？撮T狗使能并且看門狗定時器溢出時復位發(fā)生。引腳RESET上的低電平持續(xù)時間大于最小脈沖寬度時MCU復位。電源電壓低于上電復位門限VPOT時，MCU復位。延遲計數(shù)器的溢出時間通過熔絲位SUT與CKSEL設(shè)定。所有的復位信號消失之后，芯片內(nèi)部的一個延遲計數(shù)器被激活，將內(nèi)部復位的時間延長。復位源有效時I/O端口立即復位為初始值。如果程序永遠不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。但是PORTD0仍然控制上拉電阻 復位電路復位時所有的I/O寄存器都被設(shè)置為初始值，程序從復位向量處開始執(zhí)行。? RXD–端口D,Bit0RXD是USART的數(shù)據(jù)接收引腳。? TXD–端口D,Bit1TXD是USART的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。? INT0–端口D,Bit2INT0，外部中斷0。? INT1–端口D,Bit3INT1，外部中斷1。在該功能下引腳作為輸出(DDD4置1)。在PWM 模式的定時器功能中，OC1A引腳作為輸出。? OC1A–端口D,Bit5OC1A，T/C2輸出比較匹配A輸出：PD5引腳作為T/C1輸出比較A外部輸入。在PWM模式的定時器功能中，OC2引腳作為輸出。（4）端口D的第二功能 端口D的第二功能端口引腳第二功能PD7OC2 (T/C2 輸出比較匹配輸出)PD6ICP1 (T/C1 輸入捕捉引腳)PD5OC1A (T/C1 輸出比較A 匹配輸出)PD4OC1B (T/C1 輸出比較B 匹配輸出 )PD3INT1 ( 外部中斷1 的輸入)PD2INT0 ( 外部中斷0 的輸入)PD1TXD (USART 輸出引腳)PD0RXD (USART 輸入引腳)第二功能配置如下：? OC2–端口D,Bit7OC2，T/C2輸出比較匹配輸出：PD7引腳作為T/C2輸出比較外部輸入。在該模式下，在引腳處使用窄帶濾波器抑制低于50ns的輸入信號，且該引腳由斜率限制的開漏驅(qū)動器驅(qū)動。當該引腳使用兩線串行接口，仍可由PORTC1位控制上拉。? SDA–端口C,Bit1SDA，兩線串行接口數(shù)據(jù)：當寄存器TWCR的TWEN位置1使能兩線串行接口，引腳PC1不與端口相聯(lián)，且成為兩線串行接口的串行數(shù)據(jù)I/O引腳。? TCK–端口C,Bit2TCK，JTAG測試時鐘：JTAG工作在同步模式下。? TMS–端口C,Bit3TMS，JTAG測試模式選擇：該引腳作為TAP控制器狀態(tài)工具的定位。當JTAG接口使能，該引腳不能作為I/O引腳。當JTAG接口使能，該引腳不能作為I/O引腳。在這種模式下，晶體振蕩器與該引腳相聯(lián)，該引腳不能作為I/O引腳。在這種模式下，晶體振蕩器與該引腳相聯(lián)，該引腳不能作為I/O 引腳。若JTAG接口使能，即使出現(xiàn)復位，引腳PC5(TDI)、PC3(TMS)與PC2(TCK)的上拉電阻將被激活。只有當USART工作在同步模式時，XCK引腳激活。XCK，USART外部時鐘。? T1–端口B,Bit1T1，T/C1計數(shù)器源。配置該引腳為輸入時，切斷內(nèi)部上拉電阻，防止數(shù)字端口功能與模擬比較器功能相沖突。在PWM模式的定時功能中，OC0引腳作為輸出。OC0，輸出比較匹配輸出：PB3引腳可作為T/C0比較匹配的外部輸出。? AIN1/OC0–端口B,Bit3AIN1，模擬比較負輸入。工作于主機模式時，這個引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB4控制。工作于從機模式時，不論DDB4設(shè)置如何，這個引腳都將設(shè)置為輸入。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB5控制。工作于從機模式時，不論DDB5設(shè)置如何，這個引腳都將設(shè)置為輸入。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB6控制。工作于主機模式時，不論DDB6設(shè)置如何，這個引腳都將設(shè)置為輸入。設(shè)置為輸入后，上拉電阻由PORTB7控制。工作于從機模式時，不論DDB7設(shè)置如何，這個引腳都將設(shè)置為輸入。如果端口A的部分引腳置為輸出，當轉(zhuǎn)換時不能切換，否則會影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。用戶必須選擇高阻態(tài)({DDxn,PORTxn} = 0b00)或輸出高電平({DDxn,PORTxn} = 0b10)作為中間步驟。如果使用情況不是這樣子，可以通過置位SFIOR寄存器的PUD來禁止所有端口的上拉電阻。在(高阻態(tài))三態(tài)({DDxn, PORTxn} = 0b00)輸出高電平({DDxn, PORTxn} = 0b11)兩種狀態(tài)之間進行切換時，上拉電阻使能({DDxn, PORTxn} = 0b01)或輸出低電平({DDxn,PORTxn} = 0b10)這兩種模式必然會有一個發(fā)生。復位時各引腳為高阻態(tài)，即使此時并沒有時鐘在運行。引腳配置為輸入時，若PORTxn 為“1”，上拉電阻將使能。DDxn用來選擇引腳的方向。使能某些引腳的第二功能不會影響其他屬于同一端口的引腳用于通用數(shù)字I/O目的。當寄存器MCUCR的上拉禁止位PUD置位時所有端口引腳的上拉電阻都被禁止。數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)方向寄存器為讀/寫寄存器，而端口輸入引腳為只讀寄存器。并有保護二極管與VCC和地相連。輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動能力，可以輸出或吸收大電流，直接驅(qū)動LED。 I/O口介紹作為通用數(shù)字I/O使用時，所有AVR I/O端口都具有真正的讀修改寫功能。EEPROM 的壽命至少為100,000次擦除周期。EEPROM數(shù)據(jù)存儲器ATmega16包含512字節(jié)的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器。在自動預減和后加的間接尋址模式中，寄存器X、Y和Z自動增加或減少。直接尋址范圍可達整個數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)存儲器的尋址方式分為5種：直接尋址、帶偏移量的間接尋址、間接尋址、帶預減量的間接尋址和帶后增量的間接尋址。前1120個數(shù)據(jù)存儲器包括了寄存器文件、I/O存儲器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。ATmega16的程序計數(shù)器(PC)為13位，因此可以尋址8K字的程序存儲器空間。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲器的兩個區(qū)：引導(Boot)程序區(qū)和應用程序區(qū)，分開來考慮。系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash程序存儲器ATmega16具有16K字節(jié)的在線編程Flash，用于存放程序指令代碼。此外，ATmega16還有EEPROM存儲器以保存數(shù)據(jù)。 存儲器ATmega16的存儲器。 I/O存儲器空間包含64個可以直接尋址的地址，作為CPU外設(shè)的控制寄存器、SPI，以及其他I/O功能。每個中斷在中斷向量表里都有獨立的中斷向量?？刂萍拇嫫魑挥贗/O空間。 AVR存儲器空間為線性的平面結(jié)構(gòu)。這個指針位于I/O空間，可以進行讀寫訪問。堆棧位于通用數(shù)據(jù)SRAM，因此其深度僅受限于SRAM的大小。用于寫應用程序區(qū)的SPM指令必須位于引導程序區(qū)。 程序存儲器空間分為兩個區(qū)：引導程序區(qū)(Boot區(qū))和應用程序區(qū)。程序流程通過有/無條件的跳轉(zhuǎn)指令和調(diào)用指令來控制，從而直接尋址整個地址空間。ALU也可以執(zhí)行單寄存器操作。這些附加的功能寄存器即為16位的X、Y、Z寄存器。 寄存器文件里有6個寄存器可以用作3個16位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實現(xiàn)高效的地址運算。在典型的ALU操作中，兩個位于寄存器文件中的操作數(shù)同時被訪問，然后執(zhí)行運算，結(jié)果再被送回到寄存器文件?？焖僭L問寄存器文件包括32個8位通用工作寄存器，訪問時間為一個時鐘周期。這個概念實現(xiàn)了指令的單時鐘周期運行。程序存儲器里的指令通過一級流水線運行。因此它必須能夠訪問存儲器、執(zhí)行運算、控制外設(shè)以及處理中斷。 CPUATMEGA16 AVR內(nèi)核的結(jié)構(gòu)。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC連接。?AVCC：是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。?XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。門限時間見P36Table15。?RESET：復位輸入引腳。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。?端口D(PD7..PD0)：端口D為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。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)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。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)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。C時的功耗 正常模式： 空閑模式： 掉電模式：1μA ATmega16單片機引腳配置及說明 ATmega16引腳圖?VCC：數(shù)字電路的電源?GND：地?端口A(PA7..PA0)：端口A做為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。工作于空閑模式時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；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲；Standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，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，同時具有快速啟動能力；擴展Standby模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。 ATmega16 AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。 ATmega16單片機ATmega16是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。AVR單片機技術(shù)體現(xiàn)了單片機集多種器件(包括FLASH程序存儲器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器/計數(shù)器等)和多種功能(增強可靠性的復位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器/計數(shù)器、具替換功能的I/O端口……)于一身，充分體現(xiàn)了單片機技術(shù)的從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng)SoC”過渡的發(fā)展方向。AVR單片機有自動上電復位電路、獨立的看門狗電路、低電壓檢測電路BOD，多個復位源(自動上下電復位、外部復位、看門狗復位、BOD復位)，可設(shè)置的啟動后延時運行程序，增強了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。TWI與I2C接口兼容，具備ACK信號硬件發(fā)送與識別、地址識別、總線仲裁等功能，能實現(xiàn)主/從機的收/發(fā)全部4種組合的多機通信。增強性的高速同/異步串口，具有硬件產(chǎn)生校驗碼、硬件檢測和校驗偵錯、兩級接收緩沖、波特率自動調(diào)整定位（接收時）、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)多機通信系統(tǒng)的復雜應用，串口功能大大超過MCS51/96單片機的串口，加之AVR單片機高速，中斷服務(wù)時間短，故可實現(xiàn)高波特率通訊。其中與8/16位定時器配合的具有多達10位的預分頻器，可通過軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時時間。AVR單片機的I/O線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動能力強（可省去功率驅(qū)動器件）等特性，使的得I/O口資源靈活、功能強大、可充分利用。內(nèi)嵌長壽命的EEProm可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。故AVR單片機在軟/硬件開銷、速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是高性價比的單片機。AVR單片機硬件結(jié)構(gòu)采取8位機與16位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應控制邏輯)。AVR單片機的推出，徹底打破這種舊設(shè)計格局，廢除了機器周期，拋棄復雜指令計算機(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此)，取指周期短，又可預取指令，實現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。以后的 CMOS單片機雖然采用提高時鐘頻率和縮小分頻系數(shù)等措施，但這種狀態(tài)并未被徹底改觀(51以及51兼容)。AVR的主要特性：高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位，一直是衡量單片機性能的重要指標，也是單片機占領(lǐng)市場、賴以生存的必要條件。 ATmega16功能概述AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU)精簡指令集高速8位單片機。要進行單片機系統(tǒng)設(shè)計首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識；其次，需要具有一定的軟件設(shè)計能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，靈活地設(shè)計出所需要的程序；第三，具有綜合運用知識的能力。其中單片機在控制系統(tǒng)中的應用是越來越普遍了。如CPU的運算位數(shù)從4位、8位……到32位機的發(fā)展，運算速度從8MHz、32MHz……。2 AVR單片機簡介 單片機系統(tǒng)概述隨著材料科學、工藝技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展與進步，電路系統(tǒng)向著集成度極高的方向發(fā)展。(3) 使用上位機串口控制直流電機轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計主要實現(xiàn)了以下幾個功能：(1) 設(shè)計兩個穩(wěn)壓電源接口，可以接入適合單片機工作的5V電源和LMD18200使用的12V電源。 本設(shè)計