AVR單片機(jī)是ATMEL公司研發(fā)的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC精簡指令集高速8位單片機(jī)，設(shè)計(jì)時吸取了8051及PIC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具備單時鐘周期執(zhí)行一條指令的能力，運(yùn)行速度高達(dá)1Mips/MHz。AVR單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。
AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)，提高了指令執(zhí)行速度，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能；同時又減少了對外設(shè)管理的開銷，相對簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本。AVR單片機(jī)在軟/硬件開銷；速度、性能和成本諸多方面取得了優(yōu)化平衡，是一種高性價比的單片機(jī)。
其主要特性如下：
1.內(nèi)嵌高質(zhì)重的Flash程序存儲器，可反復(fù)擦寫，支持ISP和IAP，便于產(chǎn)品的調(diào)試、開發(fā)、生產(chǎn)、更新。內(nèi)取長壽命的EEPROM，可長期保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免斷電丟失。片內(nèi)具有大容量的RAM，有效支持使用高級語言開發(fā)系統(tǒng)程序。
2.高速度、低功耗，具有SLEEP(省電休眠)功能。每一指令執(zhí)行速度可達(dá)50ns(20MHz)，而耗電則在l~2.5mA之間(典型功耗，WDT關(guān)閉時為lOOnA)，AVR運(yùn)用Harvard結(jié)構(gòu)概念(具有預(yù)取指令功能)，即對程序存儲和數(shù)據(jù)帶有不同的存儲器和總線當(dāng)執(zhí)行某一指令時，下一指令被預(yù)先從程序存儲器中取出，這使得指令可以在每一個時鐘周期內(nèi)被執(zhí)行。AVR單片機(jī)可寬電壓運(yùn)行(2.7~5V)，抗干擾能力強(qiáng)，可降低一般8位機(jī)中的軟件抗干擾設(shè)計(jì)工作量和硬件的使用量。
3.AVR單片機(jī)的I/0線全部帶可設(shè)置的上拉電阻，并行I/0口輸入輸出特性與PIC的HI/LOW輸出及三態(tài)高阻抗H1-Z輸入類似外，也可設(shè)定類同8051系列內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出、可設(shè)定(初始)高阻輸入。使得I/0口資源靈活、功能強(qiáng)大、利用充分。AVR的I/0口是真正的I/0口，能正確反映I/0口的輸入/輸出真實(shí)情況。
4.AVR單片機(jī)片內(nèi)具備多種獨(dú)立的時鐘分頻器，分別供URAT、IIC、SPI使用。其中與8/16位定時器配合的具有多達(dá)10位的預(yù)分頻器，可遺過軟件設(shè)定分頻系數(shù)提供多種檔次的定時時間。AVR單片機(jī)中的定時器/計(jì)數(shù)器(單)可雙向計(jì)數(shù)形成三角波，再與輸出比較匹配寄存器配合，生成占空比可變、頻率可變、相位可變方波的脈寬調(diào)制輸出PWM。
5.工業(yè)級產(chǎn)品，具有大電流(灌電流)lO~20mA或40mA(單一輸出)，可直接驅(qū)動SSR或繼電器。內(nèi)置的看門狗定時器(WDT)用于防止程序跑飛，提高產(chǎn)品的抗干擾能力。
已超功能精簡指令。具有32個通用工作寄存器(相當(dāng)于8051單片機(jī)中的32個累加器)，克服了單一累加器在數(shù)據(jù)處理時造成的瓶頸現(xiàn)象。
7.AVR單片機(jī)內(nèi)有模擬比較器，I/0口可作A/D轉(zhuǎn)換用，可組成廉價的A/D轉(zhuǎn)換器。
8.像8051一樣，AVR有多個固定中斷向量入口地址，因此可快速響應(yīng)中斷，而不會像PIC一樣所有中斷都在同一向量地址，需要以程序判別后才可響應(yīng)。
9.AVR單片機(jī)有自動上電復(fù)位電路、獨(dú)立的看門狗電路、低電壓檢測電路BOD，多個復(fù)位源(自動上下電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、BOD復(fù)位)，可設(shè)置的啟動后延時運(yùn)行程序，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
10.有串行異步通訊UART，不占用定時器和SPI傳輸功能，因其高速，故可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率，而波特率可達(dá)576Ko11.有多通道10位AID轉(zhuǎn)換器及實(shí)時時鐘RTC。
AVR單片機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了單片機(jī)集多種器件(包括FLASH程序存儲器、看門狗、EEPROM、同/異步串行口、TWI、SPI、AID模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器/計(jì)數(shù)器等)和多種功能(增強(qiáng)可靠性的復(fù)位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器/計(jì)數(shù)器、具替換功能的I/0端口……)于一身，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代單片機(jī)技術(shù)向“片上系統(tǒng)SoC”過渡的發(fā)展方向。
入門學(xué)習(xí)AVR用到的實(shí)驗(yàn)工具及器材
學(xué)習(xí)一種新的單片機(jī)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐是必不可少的，否則只能是紙上談兵。學(xué)習(xí)AV只用到的實(shí)驗(yàn)工具及器材如下：
1.ImageCraft公司的IC-CAVR6.31AC語言編譯器；2.At-mel公司的AVRStudio集成開發(fā)環(huán)境；3.PonyProg2000下載軟件；4.AVR單片機(jī)綜合試驗(yàn)板；5.AVR單片機(jī)JTAG仿真器；6.并口下載器；7.5V高穩(wěn)定專用穩(wěn)壓電源；8.TOP2004多功能USB編程器(可選購)；9.一臺奔騰級以上的家用電腦(PC機(jī))。
ICCAVR6.31AC語言編譯器
ICCAVR6.31A是ImageCraft公司開發(fā)的用于AVR單片機(jī)的C語言編譯器，是一個綜合了編輯器和工程管理器的純32位集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。
由于ICCAVR功能強(qiáng)大，使用簡單方便，具有良好的技術(shù)支持且價格合適，故得到了廣泛的應(yīng)用。下圖為ICCAVR的工作界面。
AVRStudio集成開發(fā)環(huán)境
AVRStudio是一個Atmel公司開發(fā)的集項(xiàng)目管理、程序匯編、程序調(diào)試、程序下載、JTAG仿真等功能干一體的集成開發(fā)環(huán)境。但AVRStu-dio不支持C語言編譯，因此，當(dāng)我們用C語言開發(fā)AVR單片機(jī)時，需先用ICCAVR編寫C語言并進(jìn)行編譯，然后使用AVRStudio打開編譯生成的*.cof文件，進(jìn)行程序的仿真調(diào)試。下圖為SVRAStudio的工作界面。
PonyProg2000軟件主要用于AVR單片機(jī)及PIC單片機(jī)的程序下載，能在Windows95/98/ME/NT/20001XP等操作系統(tǒng)上使用。對英語不好的讀者，還可以使用PonyProg2000的漢化程序。下圖為PonyProg2000的工作界面。
AVR單片機(jī)綜合試驗(yàn)板
AVR單片機(jī)綜合試驗(yàn)板為多功能實(shí)驗(yàn)板，對入門實(shí)習(xí)特別有效，其主要功能有：
1. 可做AVR單片機(jī)的輸入/輸出實(shí)驗(yàn)；
2. 可做音響實(shí)驗(yàn)；
3. 可做A/D實(shí)驗(yàn)；
4. 可做 PWM (D/A)實(shí)驗(yàn)；
5. 八位數(shù)碼管動態(tài)掃描輸出及驅(qū)動；
6. 八位LED輸出指示；
7. 可做IIC及SPI 總線實(shí)驗(yàn)；
8.DSl8B2O溫度控制實(shí)驗(yàn)；
9.紅外遙控實(shí)驗(yàn)；
10.16*2液晶驅(qū)動實(shí)驗(yàn)；
11.128*64液晶驅(qū)動實(shí)驗(yàn)；
12. 與 PC機(jī)連接做 RS232通信實(shí)驗(yàn)。
下面三圖為AVR單片機(jī)綜合試驗(yàn)板外型。
AVR單片機(jī)JTAG仿真器為經(jīng)典的AVR仿真器，支持的芯片為：ATmega128、ATmega128L、ATmega16、ATmega162、ATmega162V、ATmega165、ATmega165V、ATmega169、ATmega169V、ATega16L、ATmega32、ATmega323、ATmega323L、ATmega32L、ATmega64、ATmega64L。右圖為AVR單片機(jī)JTAG仿真器外型。
并口下載器低價、可靠、實(shí)用，支持AVR單片機(jī)及AT89S51/52單片機(jī)。是下載程序時必用的工具。
左圖為并口下載器外型。
TOP2004多功能USB編程器為USB接口，支持AT89、AT87F、AT90、ATINY、AT-MEGA、SST89、SM、MSU、GSM97、i87C/LC、P87、W77（78)E/LE、IS89C/LV、PIC12/16/17/18、EM78P系列單片機(jī)，27/28/29/39/49/24C/93C系列存儲器。l6V8、20V8、22VlO支持74、4000/4500SRAM數(shù)字電路測試。支持芯片超過2000種，適合學(xué)習(xí)、開發(fā)、手機(jī)維修、電腦BIOS燒寫。
圖右圖為TOP2004多功能USB編程器外型。
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