电子系统设计专题实验—AVR单片机基础实验.docVIP

电子系统设计专题实验报告 ——AVR单片机基础实验 学 院_____电信学院______ 班 级_____计算机_____ 学 号________ 姓 名__________ 实验目的和要求 本实验课程的主要目的是通过一个新型嵌入式单片机为核心的应用系统设计，掌握微型计算机硬件系统结构基本原理，软件开发编程方法，外围接口电路的组成和应用编程技术，以及电子系统设计的相关技术。通过课程实践训练，能够独立实现一个完整的计算机应用系统设计。 要求基本实验部分学习单片机系统的基本硬件组成原理和软件程序设计方法；综合设计实验要求根据题目需求自行设计系统硬件组成电路，并设计实现完成相应功能的应用程序调试任务。 二、实验设备及开发环境 以AVR ATmega128单片机为核心的实验开发系统。实验开发板采用技术性能优良的AVR ATmega128单片机作为核心器件，还特别设计了USB接口模块、Ethernet网络接口模块，还有MCU对外扩插槽，可为电路扩展模块提供必要的准备。 AVR单片机实验开发系统实验测试环境： 软件开发平台： PC机WindowsXP操作系统； AVR Studio 4.16 集成开发软件； WinAVR C语言编译器； 下载编程工具： JTAG ICE mkII在线仿真器； 测试目标板： ATmega128实验开发板； 测试程序： 用C语言编写电路功能测试程序，在WinAVR(GCC)+ AVR Studio编译下通过。 三、实验设计题目及实现的功能 实验一：单片机实验系统开发环境学习 1. 熟悉实验电路的结构原理、元器件名称、作用及相应的接口连接； 2. 学会使用C编译器编辑、编译、调试简单C源程序； 3. 学会使用AVR Studio集成开发软件下载调试并得到正确结果； 4. 熟悉蜂鸣器电路的编程原理 实验二：LED指示灯循环显示程序设计实验 1. 熟悉LED指示灯电路原理图； 2. 学会单片机C语言I/O端口编程控制方法； 3. 学会外部显示部件LED灯的软件编程使用方法； 4. 进一步熟悉单片机实验开发系统的使用。 实验三：数码管动态显示程序设计 1. 熟悉单片机数码管电路结构原理； 2. 学会单片机C语言I/O端口编程控制方法； 3. 学会外部显示部件LED灯的软件编程使用方法； 4. 学会单片机开发系统的软件调试方法。 实验四：定时/计数器中断应用程序设计 熟悉单片机内部定时/计数器的工作原理； 了解单片机中断机制工作原理； 掌握单片机中断服务程序的设计方法； 了解定时计数器的功能及应用。 实验五：LCD字符图形显示程序设计 1. 熟悉单片机字符图形显示电路工作原理； 2. 了解LCD12864字符图形显示部件的工作原理； 3. 学会单片机控制字符图形显示的程序设计方法； 4. 学会单片机应用系统的人机界面软件设计方法。 实验六：键盘控制程序设计 1. 熟悉单片机键盘电路工作原理； 2. 学会单片机键盘控制程序设计使用方法； 3. 学会单片机矩阵键盘扫描程序的设计； 4. 学会键盘控制与显示部件的联合应用。 实验七：外部中断控制程序设计 熟悉单片机外部中断电路结构的工作原理； 了解单片机内部中断机制工作原理； 掌握单片机中断服务程序的设计方法； 了解外部中断的功能及应用。 实验八：USART串行通信程序设计 1. 熟悉USART串行通信接口电路工作原理； 2. 掌握USART串行通信协议编程规则； 3. 学会USART串行通信程序设计方法； 4. 学习单片机外部通信接口的应用程序设计。 四、实验设计电路工作原理 实验一：单片机实验系统开发环境学习 由图1.1所示的蜂鸣器电路可知，当BEEP引脚输出为低电平时，三极管导通，蜂鸣器鸣响；而当BEEP引脚输出为高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止鸣响。 图 1.1 蜂鸣器电路连接图 注：BEEP与ATmega128的PE3口相连 实验二：LED指示灯循环显示程序设计实验 LED指示灯的硬件电路连接如图2-1所示。 图2-1 LED指示灯的硬件连接图 注：LED_CS与ATmega128的PC5相连。 在图2-1所示的LED模块接口电路中，8个LED指示灯阳极通过限流电阻与电源连接，当锁存器的输出端（Q0~Q7）引脚Qn（0≤n≤7）输出低电平时，将点亮编号为DS20X（X = n + 1）的LED灯；反之，则将熄灭LED灯。 一次基本的LED操作应按照如图2-2所示的LED灯基本操作流程进行。 图 2-2 LED灯基本操作流程 第一步端口初始化，在这个步骤中，驱动程序将与锁存器数据输入端（D0~D7）相连的MCU的8条引脚所对应的端口PB初始化为输出模式；并且将与锁存器的锁存使能端（LE）相连的MCU