【正文】 設(shè)計(jì)硬件電路 編寫(xiě)程序 調(diào)試和仿真 下載程序 軟硬件聯(lián)調(diào) 功能優(yōu)化 程序優(yōu)化 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 3 明確系統(tǒng) ? 系統(tǒng)要求： 利用 AVR單片機(jī)來(lái)控制一個(gè)紅色 LED和綠色 LED。電路加電后，兩個(gè) LED均點(diǎn)亮， 1s后熄滅，然后點(diǎn)亮綠色的 LED， 1s以后，綠色的LED熄滅，然后紅色的 LED點(diǎn)亮 1s。 ? 需要考慮的元器件： AVR單片機(jī)一片、 DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)光二極管若干、電容若干、電阻若干、晶振一個(gè)、按鈕一個(gè)等。 ? 1997年 ,由 ATMEL公司 挪威 設(shè)計(jì)中心的 A先生與 V先生利用 ATMEL公司的 Flash新技術(shù) , 共同研發(fā)出RISC精簡(jiǎn)指令集 的高速 8位單片機(jī)，簡(jiǎn)稱 AVR。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 9 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 速度快 AVR 微處理器 以更快的速度運(yùn)行程序 MIPS/MHz AVR RISC – 速度優(yōu)先 ? 5 個(gè)并行數(shù)據(jù)總線 ? 32個(gè)累加器 ? 單時(shí)鐘周期 ? 8, 16, 24, 32和 64bit 算術(shù)操作 ? 增強(qiáng)的 RISC指令集 ? 線性地址映射 為速度而設(shè)計(jì) ? 2時(shí)鐘周期的硬件乘法器 ? 嵌入式高速存儲(chǔ)器 MIPS即 Million Instruction Per Second 的簡(jiǎn)寫(xiě)－－計(jì)算機(jī)每秒種執(zhí)行的百萬(wàn)指令數(shù)。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 10 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 片上資源豐富 AVR微處理器 減小 PCB尺寸 AVR – ALL INSIDE 高集成度 Flash程序存儲(chǔ)器 EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 CPU 外部存儲(chǔ)器接口 PWM SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 TWI 8bit定時(shí)器 硬件乘法器 SPI 16bit定時(shí)器 中斷處理 U(S)ART 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 上電復(fù)位 10bit ADC 輸入捕捉 看門(mén)狗定時(shí)器 掉電檢測(cè) 輸出比較 片內(nèi)振蕩器 模擬比較器 上拉電阻 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 11 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 代碼更少 AVR 微處理器 減小你的程序代碼 AVR RISC – 為最小代碼而設(shè)計(jì) ? 5 個(gè)并行數(shù)據(jù)總線 ? 32個(gè)累加器 ? 4個(gè)數(shù)據(jù) /堆棧指針 ? 8, 16, 24, 32和 64bit算術(shù)操作 ? 增強(qiáng)的 RISC指令集 ? 線性地址影射 適應(yīng) ANSI C ? 和匯編相比付出代價(jià)極小 ? 指令集由編譯專(zhuān)家建構(gòu)和調(diào)整 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 12 適合于 ANSI C 速度 傳統(tǒng) CISC 傳統(tǒng) RISC 代碼效率 速度 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 代碼更少 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 13 AVR 微處理器 降低系統(tǒng)功耗 每一個(gè)電子都被考慮在內(nèi)： ? 單時(shí)鐘周期執(zhí)行 ? 5 個(gè)并行數(shù)據(jù)總線 ? 6種 MCU睡眠模式 ? 最小幅度振蕩器 ? 0泄漏輸入 ? – AVR單片機(jī)特點(diǎn) 功耗更低 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 14 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 可選擇型號(hào)種類(lèi)多 ? MEGA AVR ATmegaxxx ( 16KB 128KB) ? 針對(duì)需要大程序容量的復(fù)雜應(yīng)用 ? Classic AVR AT90Sxxxx ( 1KB 8KB ) ? 針對(duì)需要大吞吐量，低功耗和中等程序容量的應(yīng)用 ? Tiny AVR ATtinyxx ( 1KB 2KB ) ? 針對(duì)需要低價(jià)格的低端 8位 MCU市場(chǎng) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 15 AVR單片機(jī)特點(diǎn) 可選擇型號(hào)種類(lèi)多 存儲(chǔ)器大小 性能 ( 1KB 2KB ) ( 1KB 8KB ) ( 16KB 128KB) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 16 低功耗 mega8 新產(chǎn)品 已淘汰 主流產(chǎn)品 未來(lái)產(chǎn)品 90S2313 90S2323/43 tiny28 90S8535 mega161 tiny15 90S4433 mega128 mega8 90S8515 tiny26 mega32 mega8515 mega8535 tiny13 mega169 mega162 mega64 tiny2313 mega256 mega16 90S1200 tiny11/12 mega329 CAN AVR mega103 AVR單片機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 17 AVR的中低檔 Tiny與 AT90S系列產(chǎn)品 tiny11 tiny12 tiny13 tiny15 tiny26 tiny28 90S1200 90S2323 90S2343 90S2313Flash 1KB 1KB 1KB 1KB 2KB 2KB 1KB 2KB 2KB 2KBSRAM 64B 128B 128B 128B 128BEEPROM 64B 64B 64B 128B 64B 128B 128B 128BISP 在線編程 12V Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes YesADC 通道 4 4 11 PWM 1 4 1低電壓 Yes Yes Yes 仿真器 ICE200 ICE200 dbWIRE I CE10 ICE40 ICE10 ICE200 ICE10 ICE10 ICE200封裝PDIPSOICPDIPSOICPDIPSOICPDIPSOICPDIPSOICMLFPDIPTQFPMLFPDIPSOICSSOPPDIPSOICPDIPSOICPDIPSOIC2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 18 AVR的中高檔 Mega系列產(chǎn)品 mega8 mega8515 mega8535 mega162 mega16 mega169 mega32 mega64 mega128Flash 8KB 8KB 8KB 16KB 16KB 16KB 32KB 64KB 128KBSRAM 1KB 512B 512B 1KB 1KB 1KB 2KB 4KB 4KBEEPROM 512B 512B 512B 512B 512B 512B 1KB 2KB 4KBISP/SPM S S S S S S S S SADC 通道 8 8 8 8 8 8 8PWMs 3 2 4 4 4 4 4 6+8 6+8低電壓 VYes in3Q 03 Yes Yes LCD Yes 仿真器 ICE40 ICE50 ICE50 JTAG JTAG JTAG JTAG JTAG JTAG封裝PDIPTQFPMLFPDIPPLCCTQFPMLFPDIPPLCCTQFPMLFPDIPTQFPMLFPDIPTQFPMLFTQFPMLFPDIPTQFPMLFTQFPMLFTQFPMLF2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 19 ATtiny10/11/12特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 20 ATtiny10/11/12特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 21 ATtiny10/11/12特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 22 ATtiny10/11/12特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 23 AT90S1200單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 24 AT90S1200單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 25 AT90S8515單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 26 AT90S8515單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 27 AT90S8515單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 28 ATmega8單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 29 ATmega8單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 30 ATmega8單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 31 ATmega8單片機(jī)特點(diǎn) 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 32 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) ? Atmega128芯片特性 ? Atmega128引腳配置及說(shuō)明 ? Atmega128的存儲(chǔ)器組織 ? Atmega128的重要寄存器介紹 ? Atmega128基本配置電路 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 33 ? Atmega128的 I/O端口 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) ? Atmega128的中斷處理 ? Atmega128的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ? Atmega128的 USART ? Atmega128的 TWI（ I2C） 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 34 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 高性能、低功耗的 AVR 8 位微處理器 ? 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu) – 133 條指令 – 大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成 – 32 x 8 通用工作寄存器 + 外設(shè)控制寄存器 – 全靜態(tài)工作 – 工作于 16 MHz 時(shí)性能高達(dá) 16 MIPS – 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 35 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 – 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 壽命 : 10,000 次寫(xiě) / 擦除周期 – 4K字節(jié)的 EEPROM 壽命 : 100,000 次寫(xiě) / 擦除周期 – 4K 字節(jié)的內(nèi)部 SRAM – 多達(dá) 64K 字節(jié)的優(yōu)化的外部存儲(chǔ)器空間 – 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密 – 可以通過(guò) SPI 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 36 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? JTAG 接口 ( 與 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容 ) – 遵循 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能 – 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試 – 通過(guò) JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash, EEPROM, 熔絲位和鎖定位的編程 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 37 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 外設(shè)特點(diǎn) – 兩個(gè)具有獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 – 兩個(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 – 具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器 – 兩路 8 位 PWM – 輸出比較調(diào)制器 – 6路分辨率可編程（ 2 到 16 位）的 PWM 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 38 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 外設(shè)特點(diǎn) – 8路 10 位 ADC 8 個(gè)單端通道 ， 7 個(gè)差分通道 ， 2 個(gè)具有可編程增益（ 1x, 10x, 或 200x）的差分通道 – 面向字節(jié)的兩線接口 – 兩個(gè)可編程的串行 USART – 可工作于主機(jī) / 從機(jī)模式的 SPI 串行接口 – 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器 – 片內(nèi)模擬比較器 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 39 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 特殊的處理器特點(diǎn) – 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè) – 片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的 RC 振蕩器 – 片內(nèi) / 片外中斷源 – 6種睡眠模式 : 空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 40 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) Atmega128芯片特性 ? 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式 – 可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的時(shí)鐘頻率 – 通過(guò)熔絲位可以選擇 ATmega103 兼容模式 – 全局上拉禁止功能 ? I/O 和封裝 – 53個(gè)可編程 I/O 口線 – 64引腳 TQFP 與 64 引