AVR 单片机是 ATMEL 公司研发的增强型内置 Flash 的 RISC 精简指令集高速 8 位单片机,设计时吸取了 8051 及 PIC 单片机的优点,具备单时钟周期执行一条指令的能力,运行速度高达 1Mips/MHz。AVR 单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

 

AVR 单片机硬件结构采取 8 位机与 16 位机的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32 个寄存器文件)和单体高速输入 / 输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑),提高了指令执行速度,克服了瓶颈现象,增强了功能;同时又减少了对外设管理的开销,相对简化了硬件结构,降低了成本。AVR 单片机在软 / 硬件开销;速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡,是一种高性价比的单片机。


其主要特性如下:

1. 内嵌高质重的 Flash 程序存储器,可反复擦写,支持 ISP 和 IAP,便于产品的调试、开发、生产、更新。内取长寿命的 EEPROM,可长期保存关键数据,避免断电丢失。片内具有大容量的 RAM,有效支持使用高级语言开发系统程序。

 

2. 高速度、低功耗,具有 SLEEP(省电休眠)功能。每一指令执行速度可达 50ns(20MHz),而耗电则在 l~2.5mA 之间(典型功耗,WDT 关闭时为 lOOnA),AVR 运用 Harvard 结构概念(具有预取指令功能),即对程序存储和数据带有不同的存储器和总线当执行某一指令时,下一指令被预先从程序存储器中取出,这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行。AVR 单片机可宽电压运行(2.7~5V),抗干扰能力强,可降低一般 8 位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。

 

3.AVR 单片机的 I/0 线全部带可设置的上拉电阻,并行 I/0 口输入输出特性与 PIC 的 HI/LOW 输出及三态高阻抗 H1-Z 输入类似外,也可设定类同 8051 系列内部拉高电阻作输入端的功能,可单独设定为输入 / 输出、可设定(初始)高阻输入。使得 I/0 口资源灵活、功能强大、利用充分。AVR 的 I/0 口是真正的 I/0 口,能正确反映 I/0 口的输入 / 输出真实情况。

 

4.AVR 单片机片内具备多种独立的时钟分频器,分别供 URAT、IIC、SPI 使用。其中与 8/16 位定时器配合的具有多达 10 位的预分频器,可遗过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。AVR 单片机中的定时器 / 计数器(单)可双向计数形成三角波,再与输出比较匹配寄存器配合,生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的脉宽调制输出 PWM。

 

5. 工业级产品,具有大电流(灌电流)lO~20mA 或 40mA(单一输出),可直接驱动 SSR 或继电器。内置的看门狗定时器(WDT)用于防止程序跑飞,提高产品的抗干扰能力。

 

已超功能精简指令。具有 32 个通用工作寄存器(相当于 8051 单片机中的 32 个累加器),克服了单一累加器在数据处理时造成的瓶颈现象。

 

7.AVR 单片机内有模拟比较器,I/0 口可作 A/D 转换用,可组成廉价的 A/D 转换器。

 

8. 像 8051 一样,AVR 有多个固定中断向量入口地址,因此可快速响应中断,而不会像 PIC 一样所有中断都在同一向量地址,需要以程序判别后才可响应。

 

9.AVR 单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路 BOD,多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD 复位),可设置的启动后延时运行程序,增强了系统的可靠性。

 

10. 有串行异步通讯 UART,不占用定时器和 SPI 传输功能,因其高速,故可以工作在一般标准整数频率,而波特率可达 576Ko11. 有多通道 10 位 AID 转换器及实时时钟 RTC。

 

AVR 单片机技术体现了单片机集多种器件(包括 FLASH 程序存储器、看门狗、EEPROM、同 / 异步串行口、TWI、SPI、AID 模数转换器、定时器 / 计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器 / 计数器、具替换功能的 I/0 端口……)于一身,充分体现了现代单片机技术向“片上系统 SoC”过渡的发展方向。

 

入门学习 AVR 用到的实验工具及器材

学习一种新的单片机技术,实验与实践是必不可少的,否则只能是纸上谈兵。学习 AV 只用到的实验工具及器材如下:

 

1.ImageCraft 公司的 IC-CAVR6.31AC 语言编译器;2.At-mel 公司的 AVRStudio 集成开发环境;3.PonyProg2000 下载软件;4.AVR 单片机综合试验板;5.AVR 单片机 JTAG 仿真器;6. 并口下载器;7.5V 高稳定专用稳压电源;8.TOP2004 多功能 USB 编程器(可选购);9. 一台奔腾级以上的家用电脑(PC 机)。

 

ICCAVR6.31AC 语言编译器

ICCAVR6.31A 是 ImageCraft 公司开发的用于 AVR 单片机的 C 语言编译器,是一个综合了编辑器和工程管理器的纯 32 位集成开发环境(IDE)。

 

由于 ICCAVR 功能强大,使用简单方便,具有良好的技术支持且价格合适,故得到了广泛的应用。下图为 ICCAVR 的工作界面。

 

 

AVRStudio 集成开发环境

AVRStudio 是一个 Atmel 公司开发的集项目管理、程序汇编、程序调试、程序下载、JTAG 仿真等功能干一体的集成开发环境。但 AVRStu-dio 不支持 C 语言编译,因此,当我们用 C 语言开发 AVR 单片机时,需先用 ICCAVR 编写 C 语言并进行编译,然后使用 AVRStudio 打开编译生成的*.cof 文件,进行程序的仿真调试。下图为 SVRAStudio 的工作界面。

 

 

PonyProg2000 软件主要用于 AVR 单片机及 PIC 单片机的程序下载,能在 Windows95/98/ME/NT/20001XP 等操作系统上使用。对英语不好的读者,还可以使用 PonyProg2000 的汉化程序。下图为 PonyProg2000 的工作界面。

 

 

AVR 单片机综合试验板

AVR 单片机综合试验板为多功能实验板,对入门实习特别有效,其主要功能有:

1. 可做 AVR 单片机的输入 / 输出实验;

2. 可做音响实验;

3. 可做 A/D 实验;

4. 可做 PWM (D/A)实验;

5. 八位数码管动态扫描输出及驱动;

6. 八位 LED 输出指示;

7. 可做 IIC 及 SPI 总线实验;

8.DSl8B2O 温度控制实验;

9. 红外遥控实验;

10.16*2 液晶驱动实验;

11.128*64 液晶驱动实验;

12. 与 PC 机连接做 RS232 通信实验。

 

下面三图为 AVR 单片机综合试验板外型。

 

 

 

 

AVR 单片机 JTAG 仿真器为经典的 AVR 仿真器,支持的芯片为:ATmega128、ATmega128L、ATmega16、ATmega162、ATmega162V、ATmega165、ATmega165V、ATmega169、ATmega169V、ATega16L、ATmega32、ATmega323、ATmega323L、ATmega32L、ATmega64、ATmega64L。右图为 AVR 单片机 JTAG 仿真器外型。

 

并口下载器低价、可靠、实用,支持 AVR 单片机及 AT89S51/52 单片机。是下载程序时必用的工具。

 

TOP2004 多功能 USB 编程器为 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 系列单片机,27/28/29/39/49/24C/93C 系列存储器。l6V8、20V8、22VlO 支持 74、4000/4500SRAM 数字电路测试。支持芯片超过 2000 种,适合学习、开发、手机维修、电脑 BIOS 烧写。