avr系统用户板设计毕业论文

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1、目录一概述11课题背景12课题设计的任务与意义1二系统的硬件结构功能与特点21系统设计思想成及其结构22系统主要特点2三ATMEGE128的结构及性能41AVR单片机ATmega128的性能特点42ATmega128的硬件结构83主要的控制器10四外部存储器的结构与应用121外部存储器扩展的原理12（1）外部存储器接口12（2）地址锁存要求122与外部存储器相关的寄存器133外部存储器应用的软件实现15（1）存储器的扩展15（2）实验调试程序164外部扩展存储器全部空间的利用技巧17五并行I/O口的原理与应用191扩展并行I/O口的原理及意义192外部并行I/O口电路的设计与应用19（1）

2、外部并行I/O口电路调试实验20（2）8255外接键盘实验22六外部键盘与LED、LCD电路的设计与应用251、8279的性能特点与工作原理252LED显示电路实验263LCD显示电路设计及软件实现28七A/D、D/A转换接口扩展291A/D转换电路设计与软件实现29（1）A/D转换器的主要参数：29（2）ADC0809的特性29（3）A/D转换的使用实例302D/A转换电路的设计与软件实现31（1）D/A转换基本原理：31（2）D/A转换的主要性能指标31（3）D/A转换软件实现3268八SPI、USART、FPGA接口的应用331SPI的电路设计与软件实现33(1)SPI的通信说明：3

3、3(2)SPI的寄存器：33（3）SPI的软件实现352USART接口电路与通信36（1）USART接口电路的特点36（2）USART口的通信实验373FPGA接口电路与通信38（1）FPGA的功能与结构38（2）FPGA接口实验软件实现38结束语41参考文献42致谢43附录144程序一8255扩展接键盘实验44程序二LED显示接口实验46程序三键盘显示综合实验51程序四LCD显示8字循环显示60程序五A/D转换实验63程序六D/A转换实验64一概述1课题背景单片机就是由一块芯片组成的微机系统。片内包括了CPU、程序存储器、数据存储器、定时/计数器及I/O口。单片机技术作为计算机技术的一个

4、分支，广泛的应用在工业控制、仪器仪表、机电一体化产品、家用电器等各个领域。从应用领域来说单片机主要用于控制，所以也叫做微控制器（Microcomputer）。从单片机呈现给用户的供应状态看，单片机仅是一块集成电路芯片，它的所有功能部件都集成在一块芯片上，所以称之为单片机（Sing-ChipMicrocomputer）。虽然单片机的机构和指令系统与通用微型计算机是有差别的，但基本的功能模块和基本的工作原来是一样的。自从单片机问世以来，单片机技术已经发展成为计算机技术中的一个非常有活力的分支，它有自己的特征、规范、发展道路和应用环境。世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从4位发展到8位

5、、16位到3268位，功能、性能在不断提高；单片机发展到现在，单片机产品多达50多个系列，300多种型号。为了适应不同的需要，各种单片机都有自己的特点，有的侧重与运算，有的侧重与速度，有的侧重与组建网络等。随着单片机技术的发展，现在容量大、速度快、高性能、低功耗的单片机已经成为主流。AVR单片机是ATMEL公司1997年推出的全新配置精简指令集（RISC）单片机系列。片内存储器采用FLASH存储器，可以反复修改上千次，便于新产品的开发；程序高度机密，避免加密处理。AVR单片机打破了旧的设计格局。废除了机器周期，抛弃了复杂指令计算机追求指令完备的做法，采用精简指令集。以字为长度单位，将内容丰

6、富的操作数与操作码安排在一个字之中。取指周期短，又可预取指令，实现流水线作业。故可高速执行指令；并且这种速度的升跃，是以高可靠性为后盾的。AVR单片机硬件结构采用8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器堆和单体高速输入/输出的方案。这样即提高了指令执行速度，克服了瓶颈现象；增强了功能，又减少了对外设管理的开销。相对简化了硬件结构、降低了成本，故AVR单片机在速度、性能、成本方面取得了优化平衡，是一种高性价比的单片机。2课题设计的任务与意义本课题立足于设计一个功能全面，资源丰富的AVR系统用户板，以ATMEL公司的ATMEGA128高档8位单片机为核心，功能全面，外部资源配置齐全的用户板

7、系统。本课题解决了外部资源配置不全的问题。用于对高年级学生进行高档8位机的技能训练，要求完成本课题的系统设计。利用嵌入式ATmega128开发用户板，不仅可以进行初级入门的学习，也可以进行更高层次的学习和训练，或作为产品设计开发的前期开发应用，非常适合高等院校和电子工程技术人员使用。由于这个系统十分庞大，需要扩展大量的外部电路，还需要编写大量的调试和应用程序，在这样短的时间内需要多人合作才能完成，所以我们同组三人进行了明