AT-mega系列单片机原理及应用第1章-单片机综述课件

1、内容提要 使用C语言开发嵌入式系统，是今后单片机发展的主要方向。本章对嵌入式系统从定义、特点、分类及其与单片机的关系等几个方面进行阐述。并介绍了AVR单片机的特点、系列产品和应用特点。第1章单片机综述微机系统的核心部件为CPU，从CPU的发展、演变过程可显现微机系统的发展过程。其发展历程主要经历了，第一代、第二代、第三代、第四代、第五代、第六代。我国于1974年开始研制微处理器。1977年研制出DSJ050（INTEL8080）随后我国微机的研制和发展加快。1位、4位、16、32位相继涌现，目前已经有各种型号产品。1.1 微机发展史简介1计算机硬件由五部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备

2、、输出设备。2微机的特点：（1）运算器和控制器集成在一个芯片上，称之为CPU芯片（2）存储器由半导体存储器芯片组成。1.2 单片机与微机（3）CPU，存储器，I/O 口通过AB，DB，CB三总线交换信息（4）外设通过I/O口芯片与机器内各部件交换信息。3单片机是集成了组成微机的CPU、存储器、I/O口以及其它辅助电路的大规模集成电路芯片。1.3.1嵌入式系统的定义与特点 1、嵌入式系统的定义嵌入式系统应定义为“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。1.3 嵌入式系统2、嵌入式系统的特点与专用性相关的特

3、点： 软、硬件的裁剪性。满足对象要求的最小软、硬件配置等。与计算机系统相关的特点： 嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与前面两个特点相呼应，这样的计算机必须配置与对象嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）和芯片级（MCU、SoC）。嵌入式应用对计算机系统的要求：（1）可靠性高：防止控制失误（2）物理空间有限：要嵌入到对方体系中；（3）强大的 IO管理、驱动能力：（4）要和外围电路、功能单元打交道；（5）足够的应用软件：符合对象管理、控制要求的应用软件。3、嵌入式系统的种类与发展1.4 AVR单片机简介 ATMEL公司是世界上有名的生产高性能、低功耗、非易失

4、性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。在单片机做控制器方面，ATMEL公司有AT89、AT90和ARM三个系列单片机的产品。ATMEL公司在其单片机产品中，融入了先进的E2PROM电可擦除和Flash ROM闪速存储器技术，使得该公司的单片机具备了优秀的品质，在结构、性能和功能等方面都有明显的优势。AVR单片机吸取了PIC及 8051单片机的优点，同时还做了一些重大改进，其主要的优点如下：1、片内集成可擦写10000次以上的Flash程序存储器。2、高度保密（LOCK）。可多次擦写的FLASH具有多重密码保护锁死（LOCK）功能，并且Flash单元深藏于芯片内部。 1.4.1 AVR

5、单片机的主要特点3、工业级（WDT）产品。具有大电流的特点，可直接驱动SSR或继电器。有看门狗定时器（WDT）安全保护，提高产品的抗干扰能力。4、超功能精简指令。具有32个通用工作寄存器，易学、易写、易移植。5、程序写入器件可以并行写入（用编程器写入），也可使用串行在线编程（ISP）方法下载写入。6、除了并行I/O口输入/输出特性与PIC的HI/LOW输出及三态高阻抗HI-Z输入相同外，还设定了与8051系列内部有上拉电阻的输入端功能相似的功能，7、单片机内集成了模拟比较器，I/O口可作A/D转换用，组成廉价的A/D转换器。8、AVR单片机可重新设置启动复位。9、具有休眠省电功能（POWER

6、DOWN）及闲置（IDLE）低功耗功能的工作方式。10、ATmega单片机具有内部的RC振荡器，提供1MHz8MHz的工作时钟，使该类单片机无需外加晶振等时钟电路元器件即可工作，简单方便。11、有8位和 16位的计数器/定时器（C/T），可作为比较器、计数器、外部中断和PWM (也可作D/A)，用于控制输出。12、有串行异步通信UART硬件接口电路，采用单独的波特率发生器，并不占用定时器。13、工作电压范围为2.7V6.0V，电源抗干扰性能强。 14、多通道的10位A/D及实时时钟（RTC）。1.4.2 AVR单片机系列产品内部资源ATtiny11LATtiny11ATtiny12VATtin

7、y12LATtiny12ATtiny15LATtiny26LATtiny26ATtiny28VATtiny28LFlash(KB)1111112222E2PROM(B)64646464128128RAM(B)快速寄存器0320320320320320321283212832032032指令条数9090909090901281289090I/O Pins66666616162020中断数445558111155外部中断数11（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+8）1（+8）1（+8）1（+8）SPI1616表1-1 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站）内

8、部资源ATtiny11LATtiny11ATtiny12VATtiny12LATtiny12ATtiny15LATtiny26LATtiny26ATtiny28VATtiny28LFlash(KB)1111112222E2PROM(B)64646464128128RAM(B)快速寄存器0320320320320320321283212832032032指令条数9090909090901281289090I/O Pins66666616162020中断数445558111155外部中断数11（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+5）1（+8）1（+8）1（+8）1（+8）SPI1

9、616UART1515TWI41414硬件乘法器8位定时器111112221116位定时器PWM144看门狗定时器YYYYYYYYYY实时时钟模拟比较器YYYYYYYYYY10位A/D通道41111片内振荡器YYY2Y2Y2Y2Y2Y2Y2Y2BODYYYYYY在线编程（ISP）Y3Y3YYYYYYY3Y3自编程(SPM)VCC（最低） （最高）2.75.54.05.51.85.52.75.54.05.52.75.52.75.54.55.51.85.52.75.5系统时钟（MHz）0-20-60-10-40-81-60-80-160-10-4封装形式8-PinDIP8-PinSOIC8-Pin

10、DIP8-PinSOIC8-PinDIP8-PinSOIC8-PinDIP8-PinSOIC8-PinDIP8-PinSOIC8-PinDIP8-PinSOIC20-PinDIPSOIC32-PinMLF20-PinDIPSOIC32-PinMLF28-PinDIP32-PinTQFPMLF28-PinDIP32-PinTQFPMLF表1-2 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站）内部资源AT90LS1200AT90S1200AT90LS2313AT90S2313AT90LS2323AT90S2323AT90LS2343AT90S2343AT90LS4433AT90S2323Fla

11、sh(KB)1122222244E2PROM(B)6464128128128128128128256256RAM(B)快速寄存器0320321283212832128321283212832128321283212832指令条数8989120120120120120120120120I/O Pins1515151533552020中断数33101022221414外部中断数11122111122SPI11UART1111TWI4硬件乘法器8位定时器111111111116位定时器1111PWM1111看门狗定时器YYYYYYYYYY实时时钟模拟比较器YYYYYY10位A/D通道66片内振荡器Y

12、YYYBODYY在线编程（ISP）YYYYYYYYYY自编程(SPM)VCC（最低） （最高）2.760.4.06.02.76.04.06.02.76.04.06.02.76.04.06.02.76.04.06.0系统时钟（MHz）0-40-120-40-100-40-100-40-100-40-8封装形式20-PinDIPSOICSSOP20-PinDIPSOICSSOP20-PinDIPSOIC20-PinDIPSOIC8-PinDIPSOIC8-PinDIPSOIC8-PinDIPSOIC8-PinDIPSOIC28-PinDIP32-PinTQFP28-PinDIP32-PinTQFP

13、表1-3 部分AVR系列单片机选型表（录自ATMEL 网站） 内部资源AT90LS8515AT90S8515AT90LS8535AT90S8538ATmega8LATmega8ATmega16ATmega32ATmega64ATmega128Flash(KB)888888163264128E2PROM(B)5125125125125125125121K2K4KRAM(B)快速寄存器512325123251232512321K321K321K322K324K324K32指令条数120120120120130130130130133133I/O Pins32323232232332325353中断

14、数12121616181820203434外部中断数12222223388SPI1111111111UART1111151515152525TWI4111111硬件乘法器YYYYY8位定时器112222222216位定时器1111111122PWM223333446+26+2看门狗定时器YYYYYYYYYY实时时钟YYYYYYYY模拟比较器YYYYYYYYYY10位A/D通道886/86/88888片内振荡器Y2Y2Y2Y2Y2Y2BODYYYYYY在线编程（ISP）YYYYYYYYYY自编程(SPM)YYYYYYVCC（最低） （最高）2.760.4.06.02.76.04.06.02.75

15、.54.55.54.55.54.55.54.55.54.05.5系统时钟（MHz）0-40-80-40-80-81-160-160-160-160-16说明：该表为ATMEL网站2002年7月刊登。 1.高精度（5）可编程的内部RC振荡器。 2.兼容 I2C。 3.可编程串行USART。 4.通过USI（ Universal Serial Interface）实现。1.5 单片机的应用特点1工业过程控制2智能化仪器仪表3家用电器设备4在计算机网络和通信领域中的应用5单片机在医用设备领域中的应用1.6 用C语言开发单片机的优势1、无需精通单片机指令集和具体的硬件，也能够 编出符合硬件实际专业水平

16、的程序。2、可以大幅度加快开发进度3、可以实现软件的结构化编程。4、省去了人工分配单片机资源（包括寄存器、 RAM等）的工作。5、C语言提供auto, static, flash等存储类型，针 对单片机的程序存储空间、数据存储空间EEPROM 空间自动为变量合理地分配空间。6、当写好了一个算法（在C中称为函数）后，用C语 言移植性好7、对于一些复杂系统的开发，可以通过移植或C编 译器提供的实时操作系统来实现。本章对嵌入式系统从定义、特点、分类及其与单片机的关系等几个方面进行阐述。并介绍了AVR单片机的特点、系列产品和应用特点。1、嵌入式系统定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、