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单片机之路

friend0720

2015-6-7 21:54:20 121058 单片机 AVR

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上位机目录

四轴目录

stm32实践篇目录

stm32原理篇目录

AVR目录

前言

经常浏览电子发烧友论坛，发现很多想学习单片机的爱好者不知道正确的入门方法。本文将自己学习单片机的一些看法和方法分享给大家，希望对那些还在迷茫和彷徨的人有所帮助。本文将从软件和硬件两个方面讲述AVR单片机的入门过程。本文写给那些真正对单片机感兴趣的入门者。AVR单片机的学习难度与51基本相同，是目前各大公司使用的主流8位机之一。其高效的代码执行效率将使你爱不释手。

单片机是一门综合技术，它要求学习者具有一定的电子电路基础，和一定的 C 语言或汇编语言基础。当然如果你学习过《微机原理》那就更好了。C 语言是目前单片机开发最常用到的开发语言，因此请务必学好 C 语言。

同时单片机又是一门实践性很强的技术，如果不亲自动手搭建电路编写程序，是很难真正学会单片机的。下面说说单片机学习的主要过程：

1. 确定一款单片机作为自己的学习目标。目前主流8位单片机有stm8、AVR、PIC等。

2. 搜集该型单片机的各种学习资料。比如书籍、论坛帖子、视频教程等。

3. 下载并搭建软件开发环境

4. 购买硬件开发工具、烧录器、调试器、各种元器件。搭建单片机最小系统，编写程序驱动各种片内资源。

5. 扩展外围电路，并为之编写驱动程序。

后续本人将以ATmega16单片机为例，介绍具体的学习过程。下面是未来我们开发板的大致模样。

送给初学者的一句话：“勿在浮沙筑高台”

遥远的海

（待续）

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2015-6-7 21:54:20　　评论 淘帖0 举报

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715 个讨论

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-3-4 23:58 编辑 1.矩阵键盘扫描程序 2.74HC595驱动 3.数码管动态扫描程序 4.单总线温度传感器DS18B20驱动 5.Atmega16 中断 6.Atmega16 定时器 7.高级定时器之输入捕获与红外解码 8.时钟芯片DS1302 9.串行通信 10.小结 11.步进电机 12.直流电机测速 13.PWM直流电机调速多任务框架 DS18B20 与动态扫描数码管无感无刷之电调设计全攻略01 无感无刷之电调设计全攻略02 程序烧录与调试第一节认识Atmega16 1.1闪亮登场既然我们将要学习的是Atmega16单片机，那就请主角闪亮登场吧。我们选择的是DIP40封装的Atmega16单片机。选择这一封装的主要原因是它可以很方便的安装在洞洞板上，而且这款单片机在市面上也比较常见。使用对应的DIP40 PIN IC 座可以有效避免焊接过程中损坏芯片。事实上后面我们还会用到 DIP16PIN、DIP8 PIN 的IC插座。 Atmega16单片机及其IC插座 1.2 Atmega16特性及片上资源简介 • 单指令执行周期,工作于16MHz 时性能高达16 MIPS • 只需两个时钟周期的硬件乘法器 • 16K 字节的系统内可编程Flash擦写寿命: 10,000 次 • 512 字节的EEPROM •1K字节的片内SRAM •两个8位定时器 •一个16位定时器 •具有独立振荡器的实时计数器RTC •四通道PWM •8路10 位ADC •一个IIC，一个USART,一个SPI,一个看门狗，一个片内模拟比较器 •32个可编程 IO口 •工作电压 4.5-5.5 V 最值得关注的就是 AVR 单片机大多数指令是单周期的，在相同工作频率下，其指令执行速度远高于PIC、51之类的单片机。这就让软件开发人员有了更广阔的发挥空间。不过虽然AVR有接近1MIPS的性能，但比起STM系列1.25MIPS的性能还是有一定差距。 1.3 ATmega16 DIP40 引脚配置 ATmega16 DIP40 引脚配置图 1.4 ATmega16 DIP40封装单片机电器特性简介 • 工作温度 -40°C - 85 °C • 工作电压 4.5-5.5 V • 吸收电流虽然在稳定状态条件(非瞬态)下每个I/O端口都可以吸收比测试条件下更多的电流(20 mA，VCC= 5V) ，但是需要遵循以下要求： PDIP 封装： 1] 所有端口的IOL 总和不能超过400 mA 2] 端口A0 - A7 的IOL 总和不能超过200 mA 3] 端口B0 - B7,C0 -C7, D0 - D7 与XTAL2 的IOL 总和不能超过300 mA •输出电流虽然在稳定状态条件(非瞬态)下每个I/O端口都可以输出比测试条件下更多的电流(20 mA，VCC= 5V) ，但是需要遵循以下要求： PDIP 封装： 1] 所有端口的IOH 总和不能超过400 mA 2] 端口 A0 - A7 的IOH 总和不能超过200 mA 3] 端口 B0 - B7,C0 -C7, D0 - D7 与 XTAL2 的IOH 总和不能超过 300 mA 很多初学者会忽略单片机的电器特性，尤其是那些使用软件仿真的人。好在AVR单片机的驱动能力还是比较强大的。 “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-6-7 22:23:46 评论举报 1^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-21 21:54 编辑第二节 Atmega16核心功能原理图之所以叫核心功能原理图，是因为它不是最小系统，该电路图主要完成程序烧录、仿真调试、辅助调试的功能。未来我们将在该核心原理图的基础上向外扩展外围电路。 Atmega16 核心功能原理图 2.1 供电电路因为是面向初学者的学习板，这里的供电电路做了简化，直接使用5V DC供电，去掉了7805三端稳压集成IC。供电电路 J7 是5.52.1 DC插座，当然你需要有与之配套的5V变压器，如果没有，换别的插座也可以，你也可以把它换成USB插座。 C10、C11是滤波电容，其中C10是0.1uF陶瓷电容，C11是10uF/16V电解电容。实际上C11的容值有很大的调整空间，我实际焊接的是100uF/10V电解电容。另外由于电解电容有极性，因此焊接时要十分注意。 D4 是发光二极管，起电源指示灯的作用，与之串接的 R8 是1K欧母的限流电阻。正常情况下R8 的阻值应该是470欧母，我选择1K是不想让发光二极管太亮。VCC +5V 为电路板供电，AVCC为单片机AD转换模块供电。 2.2 去耦电容* C13、C12、C4 是0.1uf瓷片电容，它们焊接到单片机对应管脚旁边，可以提供较稳定的电源，同时也可以降低单片机耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受单片机噪声的影响。去耦电容 2.3 复位和晶振电路晶振和复位电路 2.4 JTAG和ISP电路这两个电路比较简单，只要连接正确就可以了。 JTAG和ISP电路 2.5 主芯片电路单片机管脚与两侧排针相连即可。主芯片电路 2.6 串口电路串口在单片机开发过程中经常起到辅助调试的作用，它可以将一些有用的调试信息输出到计算机上。如果要将串口数据输出到计算机上，需要加一个MAX232电平转换芯片。这是因为AVR串口输出的是TTL电平，而计算机需要的是CMOS电平。发光二极管D2、D3可以显示串口的收发状态。串口电路 “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-6-7 23:09:19 评论举报 2^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2015-6-15 10:44 编辑第三节开发工具及元器件的采购上一节讲解了Atmega16核心功能原理图，想要将它变成实际的开发板，我们还需要一定的工具和必要的元器件。本节介绍我们需要的工具、元器件及采购方法。不可否认，我们生活在幸福的时代，文中提到的一切都可以在淘宝上买到。 3.1 测量和焊接工具 •万用表主要用来测量电压、电阻、短路、短路。 •烙铁、焊锡、松香用来焊接器件 •斜口钳用来剪切导线，剪切元器件多余的引线 •单芯铜线用于飞线连接器件管脚 •红黑并线用作电源线和地线 3.2 仿真器、烧录器、Atmega16最小系统板 •JTAG仿真器既可以烧录程序，又可以调试代码，提高代码开发效率。 •烧录器用来烧录程序，改写熔丝位。 •最小系统板用来帮你确定器件的好坏，自己焊的板子是否有问题，也可以直接在上面练习程序编写。 3.3 元器件介绍洞洞板是所有器件的载体，相当于PCB板。上面布满了直径1mm间距2.54mm(100mil)的小洞，可以很方便的安装插接器件。洞洞板一般有两种材质，一种是玻璃纤维板，价格比较贵，另一种是电木板，价格比较便宜。洞洞板上面画有方格，每个方格包含55个小洞。我使用的是 139 个方格的电木板。 Atmega16 DIP40 封装，管脚间距 2.54mm 1N4148 常用的开关二极管，有黑环的那一侧是负极 49S 型 16M晶振 DB9 公头串口接头，安装在洞洞板上时需要将前排4个对我们无用的脚压倒或剪掉，并且要将两侧的焊接固定脚剪掉，否则无法安装到洞洞板上。 DC 插座规格5.52.1，这个器件安装在洞洞板上时需要扩孔 DIP插座，我们需要DIP40 DIP16 DIP8 三种规格插座 MAX232* 串口电平转换芯片 DIP16封装瓷片电容无极性、体积小、稳定性高、高频特性好。我们需要0.1uF和22pF两种电解电容需要10uF和4.7uF两种，耐压值在10V以上。电解电容有极性，封装上有浅色白条的那一侧是负极。独石电容没有极性，放在串口芯片周围不用考虑极性。我们需要 1uF 的独石电容。 3mm LED 有极性，长管脚为正极。有些质量一般的发光二极管很容易在焊接过程中被高温损坏。牛角座 10pin 2.54mm管脚间距，用作JTAG和ISP接口双排2.54mm排针固定在单片机两侧，方便引出管脚飞线。靠近单片机一侧连接单片机管脚，另一侧用跳线帽连接 2.54mm 跳线帽用在双排排针上面，最少需要40个 1/8W 色环电阻需要 10K、1K、470欧姆三种 665 微动开关 20个（复位按钮，矩阵键盘）目前就这些，祝各位购物愉快。 “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-6-8 13:29:00 评论举报 3^# friend0720

0 收藏！楼主厉害

2015-6-8 14:15:10 评论举报 4^# 韩海一

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-3-17 08:55 编辑韩海一发表于 2015-6-8 14:15 收藏！楼主厉害呵呵！过奖了。谢谢关注。

2015-6-8 20:46:27 评论举报 5^# friend0720

0 多谢楼主无私分享！

2015-6-8 20:56:48 评论举报 6^# 杭州电子爱好者

0 AVR难度和51一样吗？玩51 之后就学他吧。。

2015-6-8 23:52:38 评论举报 7^# 上官清云

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-28 21:44 编辑上官清云发表于 2015-6-8 23:52 AVR难度和51一样吗？玩51 之后就学他吧。。难度差不多！！！！！！！！！！

2015-6-9 08:57:21 评论举报 8^# friend0720

0 请教一下，单片机isp下载使用spi接口，在spi接口上接spi存储器会不会在烧写时受到影响呢？

2015-6-9 10:02:55 评论举报 9^# wj1478

0 wj1478 发表于 2015-6-9 10:02 请教一下，单片机isp下载使用spi接口，在spi接口上接spi存储器会不会在烧写时受到影响呢？一般外部存储器都有片选信号，如果你不给它片选信号，SPI口的操作对它是没什么影响的。答案仅供参考

2015-6-9 11:47:12 评论举报 10^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-25 18:41 编辑第四节第一个程序上一节介绍了元器件的采购，相信快递已经在路上了。我们可以利用这个空档时间来搭建软件开发环境。AVR的软件开发环境比较丰富，我使用 AVR Studio + WinAVR 来进行AVR C 语言开发。这两个工具是完全免费的。AVR Studio 是AVR官方提供的开发环境，但是它只支持汇编语言。WinAVR 为我们提供了 GCC 编译器，可以让我们在AVR Studio 中进行C语言开发。因为新版的AVR Studio6 不支持淘宝上卖到的便宜仿真器，因此这里仍然使用 AVR Studio4.17 版本 + WinAVR-2010 版本作为我们的开发环境。这两个软件可以从互联网上下载到，下面两个下载地址目前可用。 AVR Studio4.17 下载地址： http://www.iccavr.com/down/View.asp?SoftID=3903 WinAVR-2010 下载地址： http://sourceforge.net/projects/winavr/files/WinAVR/20100110/ 软件的安装十分简单，这里不再介绍。 4.1 新建一个工程打开AVR Studio 弹出如下对话框。选择 New Project。 Project Type 中选择 AVR GCC。Project name 中输入要建立的工程名，比如 Test001。Location 中选择工程保存路径。点击“Next”。 Debug platform:中选择 JTAG ICE。Device:中选择 ATmega16。点击“Finish”。工程创建成功。将工程资源管理器Source Files 文件夹下自动创建的 Test001.c 文件改名为 main.c。右击工程资源管理器 Header Files 文件夹，选择 Create New Header File… 新建一个名为inc.h 的头文件。 4.2 第一个程序打开inc.h 头文件，输入如下代码： /* ----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------- / #ifndef _INC_H_ #define _INC_H_ #include //IO相关头文件 #include //中断相关头文件 #endif / ----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------- / 打开 main.c 文件，输入如下代码： / ----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------- / #include "inc.h" / ----------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------- / int main(void) { while(1) { } return 0; } / ----------------------------------------------------------------------------------------- end of file ----------------------------------------------------------------------------------------- / 按 F7 编译成功！这样我们就有了属于自己的第一个AVR程序。虽然这个程序很简单，除了空循环什么都不做，但它会茁壮成长，我们会不断的向其中添加新功能，最终让其成为一个实用工程。 “勿在浮沙筑高台”* 遥远的海（待续）

2015-6-10 16:23:09 评论举报 11^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-18 16:59 编辑电路板焊接过程略

2015-6-10 19:17:42 评论举报 12^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-25 18:42 编辑！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

2015-6-12 12:21:09 评论举报 13^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-25 18:42 编辑！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

2015-6-12 12:40:29 评论举报 14^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-25 18:45 编辑第五节沟通世界的桥梁——I/O口单片机与外界的交流都是通过I/O口来完成的，它是沟通单片机与外部世界的桥梁。程序通过控制I/O口电平高低来向外界传递0和1的信息。也可以通过I/O口获取外部信息。本节将向大家介绍AVR单片机的I/O口极其控制方法。 5.1 I/O口简介 AVR 单片机的所有I/O口都具有读-修改-写功能，可以输出或吸收较大电流，直接驱动LED。所有端口引脚都具有与电压无关的上拉电阻。每个端口都有3个寄存器，分别为数据寄存器PORTx、数据方向寄存器DDRx和端口输入引脚寄存器PINx。其中数据寄存器和数据方向寄存器为读/写寄存器，而端口输入引脚寄存器为只读寄存器。将数据方向寄存器清零，数据寄存器置位，再将MCUCR寄存器的PUD位置位，可使IO口处于高阻态。复位时各引脚为高阻态。 5.2 Atmega16的I/O口 Atmega16单片机有四组（PA、PB、PC、PD）每组8个共32个IO口。相应的有四组寄存器用来控制这四组IO口。以PA口为例，与其对应的寄存器组包括 DDRA、PROTA、PINA三个8位寄存器，每位对应控制一个管脚。以PA0脚为例： DDRA[0]=1时PA0脚配置为输出，否则配置为输入。当PA0配置为输入时，若PORTA[0]=1,上拉电阻将使能。如果需要关闭这个上拉电阻，可以将PORT[0]清零，或将这个引脚配置为输出。当PA0配置为输出时，若PORTA[0]=1,引脚输出高电平，否则输出低电平。不论如何配置DDRA[0]，都可以通过读取PINA[0]来获得引脚电平。 5.3 使用I/O口来控制LED和蜂鸣器我们用PD7控制LED，PD6控制蜂鸣器。I/O口来控制LED和蜂鸣器的原理图如下： I/O口控制C语言代码如下： //调试用LED 占用PD7（21）脚 #define LED_BIT 0x80 //定义LED对应的I/O口操作位 //蜂鸣器占用PD6 (20) 脚 #define BEEP_BIT 0x40 //定义蜂鸣器对应的I/O口操作位。 DDRD \|= LED_BIT; //配置PD7 口为输出 DDRD \|= BEEP_BIT; //配置PD6 口为输出 PORTD\|= LED_BIT; //PD7 高电平LED 亮 PORTD&=~LED_BIT; //PD7 低电平LED 灭 PORTD\|= BEEP_BIT; //PD6 高电平蜂鸣器不响 PORTD&=~BEEP_BIT; //PD6 低电平蜂鸣器响 5.4 完整的工程这是一个多文件工程，贴出来的目的是让大家知道一个职业软件工程师是如何组织工程以及如何书写代码的。由于多文件工程不利于讲解，后面的工程有可能改为单文件模式。 “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-6-12 13:15:54 评论举报 15^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-3-4 00:13 编辑 #error 和 #warning 宏这两个宏是用来在编译是输出特定消息的。#error 用于输出错误提示，在编译是强制产生编译错误，并且终止编译进程；#warning 则是产生一个警告信息，并不终止编译进程。输出的内容显示在编译提示信息中。 #if xxxx #error "any error message" #endif #if XXXX #warning "some warning message" #endif 灵活使用 #error 和 #warning 宏，可以在编译程序时实现类似 printf 那样的效果。

2015-6-12 13:28:29 评论举报 16^# friend0720

0 顶一个，学AVR的可以跟着一起学顺便问下你和吴坚鸿、朱兆琪是一起的吗？

2015-6-12 14:19:36 评论举报 17^# vvg

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-5-15 23:15 编辑 A670521546 发表于 2015-6-12 14:19 顶一个，学AVR的可以跟着一起学顺便问下你和吴坚鸿、朱兆琪是一起的吗？不是一起的。帮忙把上面那个乱码的贴删了吧。

2015-6-12 14:27:57 评论举报 18^# friend0720