单片机设计技术-AVR单片机原理及应用课件2.pptVIP

AVR单片机原理及应用 华南理工大学电力学院 第二章 AVR系统结构 2.1 AVR单片机的总体结构 （以ATmega8为例） AVR采用了哈佛（Harvard）结构，即程序和数据总线分离，且具有预取指令功能，即CPU在执行一条指令的同时去取下一条指令，这种模式使得指令可在一个时钟时期内完成。 2.1.1 ATmega8产品特性 ? 高性能、低功耗的8位AVR?微处理器 ? 先进的RISC结构 – 130 条指令 – 大多数指令的执行时间为单个时钟周期 – 32个8位通用工作寄存器 – 全静态操作 – 工作于8（16）MHz 时性能高达8（16） MIPS – 只需两个时钟周期的硬件乘法器（mega） 非易失性的程序和数据存储器 – 8K字节（4K字）的在系统可编程（ISP）Flash 擦写寿命: 10,000 次 – 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（mega） – 512字节的EEPROM 擦写寿命: 100,000 次 – 1K字节的片内SRAM – 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 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 – 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 – 具有独立振荡器的实时计数器RTC – 三通道PWM（mega） – 6路10位ADC ＋ 2路8位ADC(对PDIP封装为4＋2) – 可编程的串行USART 接口 – 可工作于主机/从机模式的SPI 串行接口 – 面向字节的两线串行TWI(I2C)接口（mega） – 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 – 片内模拟比较器 – 引脚电平变化可引发中断及唤醒MCU 特殊的微控制器特点 – 上电复位以及可编程的掉电检测 – 经过标定的片内RC振荡器 – 片内/外中断源 – 五种休眠模式：空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式和Standby 模式 I/O 口与封装 – 23个可编程的I/O 口线 – 28引脚PDIP, 32引脚TQFP与MLF封装 2.1.2 结构框图 引脚介绍 VCC：工作电源，？～5.5V GND：地线 PA口（PA7～PA0）(mega8无PA口)：8位双向I/O口，每一个引脚都有独立可控的内部上拉电阻。PA口的输出缓冲器具有双向大电流的驱动能力。当作为输入时，且内部上拉电阻有效时，如果外部引脚被拉低，PA口管脚将输出电流。在复位过程中，即使还未起振的情况下，PA口仍呈现三态。 PA口有第二功能。 PB口（PB7～PB0）：8位双向I/O口，每一个引脚都有独立可控的内部上拉电阻。PB口的输出缓冲器具有双向大电流的驱动能力。当作为输入时，且内部上拉电阻有效时，如果外部引脚被拉低，PB口管脚将输出电流。在复位过程中，即使还未起振的情况下，PB口仍呈现三态。 PB口有第二功能，第二功能的使用方法后续章节再介绍。 PC口(PC7～PC0)(mega8只有PC0~PC6, 且出厂时PC6作为复位输入引脚RESET)：8位双向I/O口，每一个引脚都有独立可控的内部上拉电阻。PC口的输出缓冲器具有双向大电流的驱动能力。当作为输入时，且内部上拉电阻有效时，如果外部引脚被拉低，PC口管脚将输出电流。在复位过程中，即使还未起振的情况下，PC口仍呈现三态。 C口有第二功能，第二功能的使用方法后续章节再介绍。(mega8的ADC0～ADC5在PC0～PC5) PD口（PD7～PD0）：8位双向I/O口，每一个引脚都有独立可控的内部上拉电阻。PD口的输出缓冲器具有双向大电流的驱动能力。当作为输入时，且内部上拉电阻有效时，如果外部引脚被拉低，PD口管脚将输出电流。在复位过程中，即使还未起振的情况下，PD口仍呈现三态。 PD口有第二功能，第二功能的使用方法后续章节再介绍。 RESET：复位输入。超过规定长度的低电平信号，将引起系统复位。(PC6) XTAL1：内部振荡放大器的输入端和外部时钟信号的输入端。(PB6) XTAL2：内部振荡放大器的输出端。(PB7) AVCC：AD转换器的电源，应通过一个低通滤波器与VCC连接。 AREF： AD转换器的参考电源，介于AVCC与AGND之间。 AGND：模拟地。 2.2 AVR单片机的CPU AVR RISC结构 中央处理器简称CPU，是单片机的核心，完成运算和控制操作。 按其功能，CPU包括运算器和控制器两部分电路。 运算器电路：一个8位的运算器用于实现算术和逻辑运算。ALU（算术逻辑单元）、32个通用寄存器等属于运算电路。 控制器电路：控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动协调的工作。程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID等均属于控制电