秒节拍显示器系统课件

秒节拍显示

器系统的设计

马静芳

20115ATmega16单片机的一些性能指标，特点及外部引脚

Atmega16单片机介绍

ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。

ATmega16产品特性高性能、低功耗的8位AVR微处理器（1）先进的RISC结构（2）131条指令（3）大多数指令执行时间为单个时钟周期（4）32个8位通用工作寄存器（5）全静态工作（6）工作于16MHz时性能高达16MIPS（7）只需两个时钟周期的硬件乘法器（8）非易失性程序和数据存储器（9）6K字节的系统片内可编程Flash，擦写寿命:10,000次（10）具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程，真正的同时读写操作外设特点两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器（1）一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器（2）具有独立振荡器的实时计数器RTC（3）四通道PWM（4）8路10位ADC，8个单端通道，2个具有可编程增益的差分通道（5）面向字节的两线接口（6）两个可编程的串行USART（7）可工作于主机/从机模式的SPI串行接口（8）具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器（9）片内模拟比较器

特殊的处理器特点（1）上电复位以及可编程的掉电检测（2）片内经过标定的RC振荡器（3）片内/片外中断源（4）6种睡眠模式:空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby模式以及扩展的Standby模式I/O和封装 （1）32个可编程的I/O口（2）40引脚PDIP封装,44引脚TQFP封装，与44引脚MLF封装工作电压:ATmega16：4.5-5.5V速度等级0-16MHzATmega16

ATmega16引脚功能VCC:电源正GND:电源地RESET复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。XTAL1:反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2:反向振荡放大器的输出端。AVCC:端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。AREF:A/D的模拟基准输入引脚。

ATmega16内核介绍

为了获得最高的性能以及并行性，AVR采用了Harvard结构，具有独立的数据和程序总线。程序存储器里的指令通过一级流水线运行。CPU在执行一条指令的同时读取下一条指令(在本文称为预取)。这个概念实现了指令的单时钟周期运行。程序存储器是可以在线编程FLASH

秒节拍显示器硬件设计通过对智能仪器课程的学习我将设计一个简易的“秒节拍显示器”。这个秒节拍显示器就是用单片机控制一个LED发光二极管，让它亮1s，暗1s，不间断的闪烁。图1是它的电路原理图。秒节拍显示器的硬件电路使用一个AVR芯片和LED发光二极管作为信号的显示。当ATmegal6的I/O引脚PC0口输出为“0”时，LED导通发光；导通为“1”时LED截止熄灭。电阻R3起保护限流作用，控制LED的导通电流。适当调整R3的阻值，可以调节LED的亮度，并限制流过LED和PC0口的电流，保护其不被大电流烧毁。从图中可以知道R1为引脚的上拉电阻，保证了该引脚可靠的高电平。系统采用外接4MHz晶体和芯片内部的振荡电路组成时钟电路，产生4MHz的脉冲作为系统的始终信号低电平（0V）。当编程下载完成后，外部一旦释放掉，该引脚通过R1又被拉成高电平，AVR就直接进入了正常运行工作状态，R1的阻值在之间，太大和太小都不合适。秒节拍显示器软件设计思路下图为秒节拍显示器的系统软件流程图。从图中可以看出秒节拍显示器的软件设计重点是一个1s延时子程序。系统程序每隔1s（调用1s延时子程序）将PC0口的输出电平取反，同时也控制LED的亮与暗。系统初始化

执行秒延时程序PC0口电平反向输出秒节拍显示器的高级C语言源程序在这里给出一个通用软件延时的子程序，每调用一次该子程序，其运行的时间为1s，每隔1s控制PC0口的输出逻辑取反。这样LED就会亮1s，灭1s，实现了秒节拍的显示。下面是使用高级语言编写的秒节拍发生器的C语言源程序。在程序的初始化代码中仅仅对PORTC口进行了设置，而没有对AVR堆栈指针进行初始化设置，这是由于CVAVR系统在编译时会首先帮助用户自动地设置堆栈指针，方便了用户的使用，在C语言主程序中，由while（1）构成无限死循环，循环中调用了延时函数delay-ms（），延时1s后将PC0口的值取反输出，控制点亮和熄灭LED。因此程序的运行效果是每隔1s后，控制PC口的第0位输出“1”或“0”，使LED亮1s，暗1s，形成秒节拍显示指示。voidmain(void){//定义PortC口的工作方式PORTC=0x01;//PC口的第0位输出“1”，LED不亮DDRC=0x01;//定