【正文】 有如下幾種通過Flash熔絲位進(jìn)行選擇的時(shí)鐘源。（5）ADC時(shí)鐘－ADC具有專門的時(shí)鐘。（4）異步定時(shí)器時(shí)鐘－ASY異步定時(shí)器時(shí)鐘允許異步定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與LCD控制器直接由外部32kHz時(shí)鐘晶體驅(qū)動(dòng)。（3）Flash時(shí)鐘－FLASH時(shí)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(cè)，因此即使I/O時(shí)鐘停止了這些中斷仍然可以得到監(jiān)控。（2）I/O時(shí)鐘－I/O時(shí)鐘用于主要的I/O模塊，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、SPI和USART。：時(shí)鐘分布 時(shí)鐘分布（1）CPU時(shí)鐘－CPU時(shí)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(chǔ)器。這些時(shí)鐘并不需要同時(shí)工作。復(fù)位寄存器為1時(shí)MCU復(fù)位。掉電檢測(cè)復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測(cè)復(fù)位門限VBOT時(shí)MCU即復(fù)位?？撮T狗使能并且看門狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生。引腳RESET上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)MCU復(fù)位。電源電壓低于上電復(fù)位門限VPOT時(shí)，MCU復(fù)位。延遲計(jì)數(shù)器的溢出時(shí)間通過熔絲位SUT與CKSEL設(shè)定。所有的復(fù)位信號(hào)消失之后，芯片內(nèi)部的一個(gè)延遲計(jì)數(shù)器被激活，將內(nèi)部復(fù)位的時(shí)間延長。復(fù)位源有效時(shí)I/O端口立即復(fù)位為初始值。如果程序永遠(yuǎn)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(fù)位電路復(fù)位時(shí)所有的I/O寄存器都被設(shè)置為初始值，程序從復(fù)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(shí)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(shí)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(hào)，且該引腳由斜率限制的開漏驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。當(dāng)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(dāng)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(cè)試時(shí)鐘：JTAG工作在同步模式下。? TMS–端口C,Bit3TMS，JTAG測(cè)試模式選擇：該引腳作為TAP控制器狀態(tài)工具的定位。當(dāng)JTAG接口使能，該引腳不能作為I/O引腳。當(dāng)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(fù)位，引腳PC5(TDI)、PC3(TMS)與PC2(TCK)的上拉電阻將被激活。只有當(dāng)USART工作在同步模式時(shí)，XCK引腳激活。XCK，USART外部時(shí)鐘。? T1–端口B,Bit1T1，T/C1計(jì)數(shù)器源。配置該引腳為輸入時(shí)，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(shí)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(fù)輸入。工作于主機(jī)模式時(shí)，這個(gè)引腳的數(shù)據(jù)方向由DDB4控制。工作于從機(jī)模式時(shí)，不論DDB4設(shè)置如何，這個(gè)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(jī)模式時(shí)，不論DDB5設(shè)置如何，這個(gè)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(jī)模式時(shí)，不論DDB6設(shè)置如何，這個(gè)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(jī)模式時(shí)，不論DDB7設(shè)置如何，這個(gè)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(dāng)轉(zhuǎn)換時(shí)不能切換，否則會(huì)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(jìn)行切換時(shí)，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(huì)有一個(gè)發(fā)生。復(fù)位時(shí)各引腳為高阻態(tài)，即使此時(shí)并沒有時(shí)鐘在運(yùn)行。引腳配置為輸入時(shí)，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(huì)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(dāng)寄存器MCUCR的上拉禁止位PUD置位時(shí)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(hù)二極管與VCC和地相連。輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)能力，可以輸出或吸收大電流，直接驅(qū)動(dòng)LED。 I/O口介紹作為通用數(shù)字I/O使用時(shí)，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(chǔ)器ATmega16包含512字節(jié)的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在自動(dòng)預(yù)減和后加的間接尋址模式中，寄存器X、Y和Z自動(dòng)增加或減少。直接尋址范圍可達(dá)整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yù)減量的間接尋址和帶后增量的間接尋址。前1120個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括了寄存器文件、I/O存儲(chǔ)器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。ATmega16的程序計(jì)數(shù)器(PC)為13位，因此可以尋址8K字的程序存儲(chǔ)器空間。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)(Boot)程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來考慮。系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash程序存儲(chǔ)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(chǔ)器以保存數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器ATmega16的存儲(chǔ)器。 I/O存儲(chǔ)器空間包含64個(gè)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(gè)中斷在中斷向量表里都有獨(dú)立的中斷向量?？刂萍拇嫫魑挥贗/O空間。 AVR存儲(chǔ)器空間為線性的平面結(jié)構(gòu)。這個(gè)指針位于I/O空間，可以進(jìn)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(yīng)用程序區(qū)的SPM指令必須位于引導(dǎo)程序區(qū)。 程序存儲(chǔ)器空間分為兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)程序區(qū)(Boot區(qū))和應(yīng)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(gè)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(gè)寄存器可以用作3個(gè)16位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。在典型的ALU操作中，兩個(gè)位于寄存器文件中的操作數(shù)同時(shí)被訪問，然后執(zhí)行運(yùn)算，結(jié)果再被送回到寄存器文件。快速訪問寄存器文件包括32個(gè)8位通用工作寄存器，訪問時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn)了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器里的指令通過一級(jí)流水線運(yùn)行。因此它必須能夠訪問存儲(chǔ)器、執(zhí)行運(yùn)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(shí)應(yīng)通過一個(gè)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(shí)鐘操作電路的輸入端。門限時(shí)間見P36Table15。?RESET：復(fù)位輸入引腳。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)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(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。C時(shí)的功耗 正常模式： 空閑模式： 掉電模式：1μA ATmega16單片機(jī)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(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。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(gè)通用工作寄存器。 ATmega16單片機(jī)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。AVR單片機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了單片機(jī)集多種器件(包括FLASH程序存儲(chǔ)器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等)和多種功能(增強(qiáng)可靠性的復(fù)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(shí)器/計(jì)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(jī)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(jī)有自動(dòng)上電復(fù)位電路、獨(dú)立的看門狗電路、低電壓檢測(cè)電路BOD，多個(gè)復(fù)位源(自動(dòng)上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動(dòng)后延時(shí)運(yùn)行程序，增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的可靠性。TWI與I2C接口兼容，具備ACK信號(hào)硬件發(fā)送與識(shí)別、地址識(shí)別、總線仲裁等功能，能實(shí)現(xiàn)主/從機(jī)的收/發(fā)全部4種組合的多機(jī)通信。增強(qiáng)性的高速同/異步串口，具有硬件產(chǎn)生校驗(yàn)碼、硬件檢測(cè)和校驗(yàn)偵錯(cuò)、兩級(jí)接收緩沖、波特率自動(dòng)調(diào)整定位（接收時(shí)）、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(shí)現(xiàn)多機(jī)通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串口功能大大超過MCS51/96單片機(jī)的串口，加之AVR單片機(jī)高速，中斷服務(wù)時(shí)間短，故可實(shí)現(xiàn)高波特率通訊。其中與8/16位定時(shí)器配合的具有多達(dá)10位的預(yù)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(shí)時(shí)間。AVR單片機(jī)的I/O線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)（可省去功率驅(qū)動(dòng)器件）等特性，使的得I/O口資源靈活、功能強(qiáng)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(jī)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(jià)比的單片機(jī)。AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個(gè)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(yīng)控制邏輯)。AVR單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡(jiǎn)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(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。以后的 CMOS單片機(jī)雖然采用提高時(shí)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(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位，一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是單片機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)、賴以生存的必要條件。 ATmega16功能概述AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU)精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。要進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須具有一定的硬件基礎(chǔ)知識(shí)；其次，需要具有一定的軟件設(shè)計(jì)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求，靈活地設(shè)計(jì)出所需要的程序；第三，具有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。其中單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是越來越普遍了。如CPU的運(yùn)算位數(shù)從4位、8位……到32位機(jī)的發(fā)展，運(yùn)算速度從8MHz、32MHz……。2 AVR單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)系統(tǒng)概述隨著材料科學(xué)、工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)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(jī)串口控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能：(1) 設(shè)計(jì)兩個(gè)穩(wěn)壓電源接口，可以接入適合單片機(jī)工作的5V電源和LMD18200使用的12V電源。 本設(shè)計(jì)