ATmega16单片机小系统板简介.doc

1. 概述
本单片机小系统板为一单元实验板，使用一颗基于AVR构架的ATmega16单片机。ATmega16有16KB的程序存储空间，1KB内部SRAM，512B内置EEPROM。外部共有32个GPIO，一路USART，一路主从SPI，一路I2C，两个8位定时器，一个16位定时器，4通道PWM输出，8路10位AD输入。还有各种丰富的管脚中断和不同的时钟可供使用。
2. 硬件说明
1． 本单片机小系统板的电源输入电压为DC 2.7--5V，科创课程实验建议使用DC 5V。
2． 小系统板上的P1为下载口，可供程序烧录、eeprom数据读写、熔断丝设置。
3． 小系统板上的接插件PB、PC、PD分别对应ATmega16芯片引脚的PB、PC、PD口。PB、PC、PD口是八位数据端口，可作为通用IO口，也可用作第二功能使用，具体请参见datasheet的相关部分。
4． 小系统板上的接插件PA的1-5脚分别连接ATmega16芯片PA口的PA0-PA4，PA0-PA4是AD转换的模拟电压输入端口，也可作为通用IO口使用。
5． 小系统板上的接插件PA的9脚连接ATmega16芯片的Vref ，10脚接地。ATmega16有一个标称值为2.56V的内部基准源，每颗芯片的实际值会有所不同。
6． ATmega16 PA口的PA5-PA7作为串行数据输出到小系统板上的74HC595上，有二片74HC595驱动4位数码管和4个LED灯。
小系统板上的P2作为串行数据输出总线，可级联74HC595。
7． 小系统板上的四个按钮SW1-4分别连接在ATmega16芯片PC4-7。按钮RST为复位键。
3. 开发环境
推荐的入门开发环境为AVR studio 4 + WinAVR，即使用Atmel的免费IDE AVR studio 4和基于gcc的WinAVR编译器。
软件安装
这两个软件的安装非常简单，双击之后一路回车即可。
官方下载地址：
AVR studio 4：
WinAVR：
课程 FTP://202.120.39.248 也会提供软件包。
新建工程
打开AVR studio，会见到如图1所示对话框，选择New Project。在图2所示对话框中，选择AVR GCC（一定要选，想用汇编的除外），在左边输入工程名，在下面选择文件存放路径，然后直接Finish（路径和文件名不支持中文）。
新建好工程之后第一件事就是要选择芯片型号和时钟频率，点击工具栏中的按钮，出现如图3所示对话框，选择器件ATmega16，输入时钟频率8MHz，优化选择框请选择-00（-00为不优化，如需要选择优化，请注意：主程序和中断服务子程序都使用到的全局变量，需在定义时加关键字volatile）。
加入新文件或加入现有文件都可以在左侧工具栏中操作。
编译请点击按钮，如果在上一次编译以后只修改了头文件，重新编译前请点击按钮（具体请了解gcc的make方式）。

图1 AVR studio初始画面

图2 新建工程名

图3

烧写
开放实验室4-101、4-105提供烧写下载器，下载软件使用progisp，选择器件ATmega16。
ATmega16芯片振荡器有三种选择，即片内RC振荡器、片外RC振荡器和片外晶体振荡器，振荡器及频率的选择是通过熔断丝位来设置的。出厂时，ATmega16被设置成片内RC振荡，频率为1MHz。本单片机小系统采用片外晶体振荡器，频率为8MHz。
如遇到ATmega16芯片损坏，新的ATmega16需烧写一次熔断丝，我们建议的熔断丝各位参数设置为spine选“0”，其余为“1”。（各位的定义可查看datasheet），如图4所示。
操作时只需按“写入”，操作一次即可。
点击

熔断丝设置区

点击写入一次即可

图4
4. 软件入门
GPIO
DDRx，PORTx，PINx：x代表哪个口，例如PC口对应的就是DDRC，PORTC，PINC等。其中DDRx控制IO的方向，PORTx控制具体的功能，PINx用来读取IO输入的值。
DDRxn
PORTxn
输入/输出
注释
0
0
输入
三态
0
1
输入
上拉
1
0
输出
输出高
1
1
输出
输出低
其中n代表x口中的第几位。注意，AVR中没有sbi和cli等控制单个IO口的指令，因为AVR使用的全功能双向口，使用三个寄存器控制一个port，不需要再使用这种古老的方式。要控制单个IO请使用|=和&=的方式。
请仔细阅读ATmega16 datasheet中 的相关内容。
至于其他的寄存器，请同学们在用到哪个部分的时候直接阅读datasheet中有关的部分（通常可以直接阅读那一章的最后，也就是寄存器的部分）。
系统库介绍
系统库的目录默认安装在在C:\WinAVR-20090306rc1\avr\include\，常用的库通常在这个目录下的avr子目录中，所以通常要这样引用“#include <avr\io.h>”。要了解每个库的具体内容，请直接打开库文件查看，或查看WinAVR的文档。了解系统库，有助于高效的使用WinAVR编写程序。下面简单介绍一下一些常用库：
io.h：定义了所有的寄存器，所以必然要引用的，其实编译器会转到每个单片机特定的库文件去，ATmega16对应的是iom16.h。此库中最重要的是后半部分的中断向量表。
interrupt.h：定义了中断服务子函数的宏。中断服务子函数通常像这样写：
ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
…do something
}

第一行括号里的是中断向量，可以在ATmega16 datasheet的中断向量表中查。AVR默认进中断是关全局中断的，请注意。
eeprom.h：一些读写内部eeprom的函数。
pgmspace.h：一些读写内部flash（程序存储器）的函数。
sleep.h、wdt.h等等顾名思义。