第章avr单片机概述

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1、第1章AVR单片机概述第1章AVR单片机概述AVR单片机是Atmel公司于20世纪90年代中后期开发出的一种8位单片机。这种单片机采用RISC内核，具有使用灵活、高性能、低功耗等特点。此外，在某些情况下，AVR处理器甚至可以独自成为一种片上系统，完成极其复杂的功能。目前，该型号单片机已经展示出极其强大的生命力，在国防、工业、农业、企业管理、交通运输、日常生活等各个领域得到了广泛应用。本章主要介绍AVR单片机的发展历史及其主要应用，围绕ATmega128（L）单片机，分析其结构、主要特点、性能封装和引脚定义。1.1AVR与51单片机单片机嵌

2、入式系统的硬件基本构成分为两大部分：单片微控制器芯片和外围的接口电路。其中，单片微控制器是构成单片机嵌入式系统的核心。为了强调其控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU。在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而我国比较习惯使用“单片机”这一名称。单片机因将计算机的主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体地说就是把中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。因此，一片芯片构成了一个基本的微型计算机系统。由于单片机芯片的微小体积，极低的成本和面向控

3、制的设计，使得它作为智能控制的核心器件被广泛地应用于嵌入到工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信产品等各个领域中的电子设备和电子产品中。可以说由单片机为核心构成的单片机嵌入式系统已成为现代电子系统中最重要的组成部分。早期的单片机都是8位或4位的，其中最成功的是Intel的8031，因为其简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后，在8031上发展出了MCS-51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。20世纪90年代后随着消

4、费电子产品的大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着Inteli960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，因此，8位单片机将在未来很长时间里继续发展。目前，高校单片机教学中大都以MCS-51为首选机型进行讲解，MCS-51单片机作为目前最具代表性的主流机型。然而，随着单片机的应用进入SOC时代，其不足和缺陷也显而易见。这些缺陷和不足表现在以下几个方面：（1）片上资源不够丰富。15第1章AVR单片机概述（2）系统开发调试不足。²连接问题

5、：设计系统的PCB板时要考虑在线仿真器与其的连接，否则无法进行总线调试。²时序限制：指目标系统在设计时要求在处理器、目标内存或目标系统中的其他存储器映射FO设备之间有非常陡的时序边缘，使用在线仿真器就可能会产生问题。²在线调试时工作频率受限：在仿真调试中的工作频率不高于20MHz。（3）功耗问题的限制。MCS-51是5V供电的，功耗较大，难以满足许多系统低功耗的要求。AVR单片机是美国Atmel公司设计的，AVR单片机对原51单片机内核进行了较大改造，采用精简指令集RISC（ReducedInstructionSetCPU）的AVR结构，

6、废除了原51单片机中的机器周期，由原来12个时钟执行一条指令改进为一个时钟执行一条单周期指令，大多数指令执行所需的时钟周期数与指令的字节数相同，使得AVR单片机的运行速度大大提高。AVR单片机的设计者除了改造51内核外，还将Flash、E2PROM、A/D、RTC、Watchdog、定时器、I2C、SPI、PWM和片内振荡器等集合为一体，可以真正做到单片。AVR单片机兼容51指令集，能够沿用过去开发的51应用程序，使得一直用51单片机教学的高校和从事51单片机开发应用者可以继往开来。AVR技术创新主要体现在以下几个方面：²高性能，采用精简

7、指令集CPU（RISC）和哈佛（Harvard）结构的流水线技术，拥有32个通用工作寄存器。²片内集成了非易失性程序和数据存储器以及工作存储器。²丰富的外设，如I2C、SPI、E2PROM、RTC、看门狗定时器、A/D转换器、PWM和片内振荡器等。²宽工作电压：1.8～6V之间。²低功耗，具有6种休眠模式，能够从低功耗模式迅速唤醒。²编译好的目标文件可通过在线编程（ISP）直接写入程序存储器，实现芯片在系统编程调试，无须购买昂贵的仿真器和编程器，从而节省了系统开发成本。²输入/输出口资源丰富，设计灵活，驱动力强。²具有多复位源、多中断源方

8、式。²串口通信不占用定时器，采用独特的波特率发生器。²保密性强，Flash程序存储器具有保密锁死功能。由于AVR单片机具有上述这些优点，给用户带来了前所未有的好处。越来越多的设计人员把目光转向