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单片机之路

friend0720

2015-6-7 21:54:20 126882 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 2015-7-27 15:54 编辑 typedef unsigned int u16 ；；；；；；；；；；；；；；；；回复楼上错误

2015-7-27 15:51:22 评论举报 161^# friend0720

0 本帖最后由 friend0720 于 2015-7-28 08:55 编辑 cheng6626 发表于 2015-7-27 14:45 楼主厉害！这里想请教个问题，我打算用ATTINY24A单片机，然后现在刚写了个控制LED的程序，但是编译的时候失败了，不知道是哪里的原因。楼主可以帮忙看下吗？先说个谢谢哈！少个分号。。。。。。。。。。。。。。。。

2015-7-27 15:51:54 评论举报 162^# friend0720

0 谢谢楼主！除了分号，那个头文件提示也有问题，说要改用#include （我之前是用#include ）；另外就是main()的返回类型要改成用int(不是应该用void吗，因为我没有返回值)。我修改完后，编译没有提示有错误，但也没有生成.o文件，不懂是哪里有问题，难道不是这样用运行命令编译的?

2015-7-27 16:53:19 评论举报 163^# 成微

0 第16节直流电机测速上一节简单介绍了步进电机，本节介绍直流电机光电测速方法。要想知道电机转速，只要数出电机1秒钟转了多少圈就可以了，不过很显然我们无法用眼睛完成这个任务。但是聪明的灵长类动物想出了使用光电开关测量电机转速的方法。 16.1 透射式光电测速原理透射式光耦由两部分组成，一部分时发光二极管，发射红外线，另一部分是红外接收管，中间缝隙为光线传输而设。外围电路如下图所示，发射电路加200欧母限流电阻，接收端加10K上拉电阻。信号经非门后输出，非门的作用是波形整形并提高驱动能力。当没有障碍物遮挡时，光电管接收到光线，饱和导通，C极为低电平，经74ls14非门后，信号变为高电平；当电机的光电编码盘不透光部分挡住时，光电管截止，C极为高电平，经74ls14非门后，信号变为低电平；这样，每个缝隙经过时都会产生一个脉冲，只要使用单片机对单位时间内脉冲计数，就可以计算出电机转速。 16.2 原理图原理图比较简单。 ITR9608光电开关信号输出到74LS14第1脚，经非门反向后由第2脚输出到单片机PD6脚。PD6是Atmega16的输入捕获管脚，通过PD6捕获输入脉冲，从而计算出电机转速。我们使用S8550三极管驱动5V直流电机，单片机PD7脚通过一个1K电阻接S8550基极，低电平时，电机转动。哥曾经因为忘记串接1K限流电阻，让两个S8550升起了蘑菇云。 16.3 实物图绿线接PD6,白线接PD7。红线接5V，剩下那根接地。图中小板上的电机是我用来测速的电机。它是我在淘宝上找到的、最便宜的、带测速码盘电机，精品130电机售价紧2.80元（还赶不上邮费，真让人纠结）。不过买回来一试才知道，因为码线太细，根本挡不住ITR9608发射的红外光。于是哥又购买了图中左下角那个电机，不过买回来一看，发现没有合适的接线端子，又不舍得暴力破坏，只好暂时放到一边。没办法，哥只好拿起碳素笔，给之前那个电机的码盘化了化妆。于是它就变成了下面那个样子。虽然精度不高，但却勉强可用，凑合了！ 16.4 实测结果电机转速稳定后，实测电机每分钟转速有上下5圈内的波动。这可能是因为码盘精度不高造成的。 16.5 程序及说明 /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 工程： Test系列工程环境： AVR Studio4.17 + WinAVR2010 设备： Atmega16 作者：遥远的海日期： 2015-07-27 说明：输入捕获之电机测速 PD6 输入捕获，用来测量电机转速 PD7 启动、停止电机（低电平电机转动，高电平电机停转） ----------------------------------------------------------------------------------------- / #include #include //--------------------------- //数据类型 //--------------------------- typedef unsigned char U8; typedef signed char S8; typedef unsigned int U16; typedef signed int S16; typedef unsigned long U32; //--------------------------- //调试用LED 占用PD7（21）脚 //--------------------------- #define MOTO_BIT 0x80 #define MOTO_Init() DDRD \|= MOTO_BIT //配置 PD7 口为输出 #define MOTO_ON() PORTD&=~MOTO_BIT //PD7 低电平电机转动 #define MOTO_OFF() PORTD\|= MOTO_BIT //PD7 高电平电机停转 //--------------------------- //总中断 //--------------------------- #define EN_INT() sei() //开中断 #define DS_INT() cli() //关中断 //串口发送标志 volatile U8 m_ucFlag=0; //输入捕获时间印记 volatile U32 m_ulICR=0; / ----------------------------------------------------------------------------------------- 马达初始化函数 PD6 输入捕获，用来测量电机转速 PD7 启动、停止电机（低电平电机转动，高电平电机停转）使用28线测速码盘 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void Moto_Init(void) { //初始化电机控制IO口 MOTO_Init(); //电机转动 MOTO_ON(); //PD6 (ICP1 单片机第20脚) 配置为输入 DDRD &=~(1< //PD6 上拉电阻 PORTD\|= (1< //Bit 7 – ICNC1: 入捕捉噪声抑制器 //Bit 6 – ICES1: 输入捕捉触发沿选择 0下降沿触发，1上升沿触发 //Bit 2:0 – CS1 2:0: 时钟选择 //使能输入捕获噪声抑制 //初始设置为下降沿触发 //时钟分频 8 （16M外部时钟下0.5微秒计数一次） TCCR1B\|=0B10000010; //T/C1 输入捕捉中断使能 TIMSK\|= 1< } / ----------------------------------------------------------------------------------------- 定时器1输入捕获中断，计数周期64微秒。 TCCR1B&=~0x40; 下降沿触发 TCCR1B\|=0x40; 上升沿触发我的电机测速码盘是 28线，精度不高，因此测量一周计数时间。 ----------------------------------------------------------------------------------------- / SIGNAL(SIG_INPUT_CAPTURE1) { static U8 ucStep; U16 usICR; //保存时间印记 usICR=ICR1; //清零计数器 TCNT1 = 0; switch(ucStep) { //第1个下降沿 case 0: m_ulICR=0; ucStep++; break; //第29个下降沿，整好转一周 case 28: m_ulICR+=usICR; //串口发送标志 m_ucFlag=1; ucStep=0; break; default: m_ulICR+=usICR; ucStep++; break; } return; } / ----------------------------------------------------------------------------------------- USART ----------------------------------------------------------------------------------------- / #define UART_BUF_LEN 5 //串口发送缓存长度 #define UART_TIME_OUT 500 //超时控制 //串口发送缓存 static U8 m_SndBuf[UART_BUF_LEN]; static U8 pSnd; static U8 pSnE; //发送缓存尾部 / ----------------------------------------------------------------------------------------- USART发送完中断,每发送完一个字符产生一次中断 ----------------------------------------------------------------------------------------- / ISR(SIG_UART_TRANS) { if(pSnd { UDR=pSnd++; } else pSnd=m_SndBuf; } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 串口初始化 115200 8 N 1 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void UART_Init(void) { pSnd=m_SndBuf; pSnE=pSnd+UART_BUF_LEN; DDRD\|=(1< //先关闭串口所有收发功能 UCSRB=0x00; UCSRA=0x00; //帧格式 8 N 1 UCSRC= (1< //波特率设置 fosc = 16.0000 MHz,115200 ，UBRR=8 UBRRH=0x00; UBRRL=0x08; //使能管脚串口功能，使能发送中断 UCSRB=(1< } / ----------------------------------------------------------------------------------------- 发送数据，将数据缓存 m_SndBuf[]中 pSnd到pSnE之间的数据发送出去 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void UART_Write(void) { U16 timeOut=UART_TIME_OUT; //等待发送完成 while(!(UCSRA&(1< { //超时控制 if(--timeOut==0) return ; } //将数据发送出去 UDR=pSnd++; } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 函数： main 功能： C 语言主函数入口： void 出口： int 备注：电机每秒转速==1000000（us）/(usICR0.5(us))==2000000（us）/(usICR)) 电机每分钟转速==120000000/m_ulICR ----------------------------------------------------------------------------------------- / int main(void) { U16 usSpeed=0; float fSpeed=0; Moto_Init(); UART_Init(); EN_INT(); // 开全局中断 while(1) { if(m_ucFlag) { //计算电机每分钟转速 fSpeed=(float)(120000000/(m_ulICR)); usSpeed=(U16)(fSpeed); //发送数据到串口 m_SndBuf[0]=0xF5; m_SndBuf[1]=(U8)usSpeed; m_SndBuf[2]=(U8)(usSpeed>>8); m_SndBuf[3]=m_SndBuf[1]^m_SndBuf[2]; m_SndBuf[4]=0xF5; //发送指针指向发送缓存头部 pSnd=m_SndBuf; //数据尾指针 pSnE=pSnd+UART_BUF_LEN; //数据将在发送中断中全部自动发送。 UART_Write(); } m_ucFlag=0; } return 0; } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- end of file ----------------------------------------------------------------------------------------- / 复制代码* “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-7-27 19:26:20 评论举报 164^# friend0720

0 厉害了，楼主略屌

2015-7-27 22:07:20 评论举报 165^# 樊延奎

0 程序修改完了，有些注释忘了修改！！！！！！

2015-7-28 11:42:09 评论举报 166^# friend0720

0 程序修改完了，有些注释忘了修改！！！！！！

2015-7-28 11:42:47 评论举报 167^# friend0720

0 好文章，想学习的好好读读。跟着动手，坚持下来，就会学会

2015-7-28 15:24:09 评论举报 168^# lisasa

0 好像论坛服务器有问题

2015-7-28 15:47:35 评论举报 169^# friend0720

0 顶个。。。。。。。。

2015-7-29 10:06:57 评论举报 170^# Tangly2015

0 楼主写的不错，但为什么把重要的程序下载步骤给略去了呢？对于新手下载和avr熔丝位配置是一个很大的问题，望楼主补全！谢谢！

2015-7-29 22:52:55 评论举报 171^# 阳家

0 很不错，入门好资料

2015-7-30 08:42:54 评论举报 172^# dwwzl

0 大师啊。。膜拜一下。。。

2015-7-30 15:51:19 评论举报 173^# jzping

0 顶一个！！！

2015-7-30 16:00:28 评论举报 174^# 没有

0 friend0720 发表于 2015-6-8 13:29 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。好资料学习一下

2015-7-30 20:47:22 评论举报 175^# 张健

0 感谢楼主的无私奉献

2015-7-30 22:40:47 评论举报 176^# ゞ噯伱①輩孓

0 谢谢楼主的帖子,学习了

2015-7-31 10:16:07 评论举报 177^# heyangxinmei

0 楼主辛苦了，同步学习中！

2015-8-1 10:32:39 评论举报 178^# 光军丶

0 好好学习好好学习好好学习

2015-8-1 23:02:58 评论举报 179^# ozx2010

0 本帖最后由 friend0720 于 2016-2-25 20:33 编辑第17节 PWM直流电机调速 17.1 直流电机转速根据直流电机转速计算公式：n=（U-RI）/Ceφ，其中U为电枢电压；R为电枢回路电阻；I为电枢电流；φ为电动机气隙主磁通；Ce为常数，与电动机结构相关。所以影响直流电机转速的是电枢电阻R、气隙主磁通φ及电枢电压三个因素。所以一般直流电机调速有调节电枢电阻、调节励磁电流和调节电枢电压三种方式。 17.2 PWM直流电机调速既然通过调节电枢电压就可以调节直流电机转速，那么调节电机转速问题就转换为调节电枢电压的问题。那么我们又如何对电枢电压进行控制呢？答案就是PWM。我们通过调节PWM方波占空比，就可以控制电枢有效电压。这样调节转速的问题就转换成调节PWM方波占空比的问题。 17.2 Atmega16 PWM Atmega16单片机T/C2（定时/计数器2）可以输出PWM方波，而且通过改变OCR2寄存器的值，就可以改变PWM方波占空比。T/C2 PWM又两种模式：快速PWM模式、相位修正PWM模式。这里使用相位修正PWM模式。相位修正PWM 模式(WGM21:0 = 1) 为用户提供了一个获得高精度相位修正PWM 波形的方法。此模式基于双斜坡操作。计数器TCNT2重复地从0 计到255，然后又从255 倒退回到0。在一般的比较输出模式下，当TCNT2往255计数时若发生了TCNT2 于OCR2的匹配，OC2（PD7）将清零为低电平；而在TCNT2往0计数时若发生了TCNT2 于OCR2 的匹配，OC2（PD7）将置位为高电平。工作于反向输出比较时则正好相反。与单斜坡操作相比，双斜坡操作可获得的最大频率要小。但由于其对称的特性，十分适合于电机控制。 17.3 原理图原理图同上节（直流电机测速） 17.4 实测结果 17.5 程序及说明 /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 工程： Test系列工程环境： AVR Studio4.17 + WinAVR2010 设备： Atmega16 作者：遥远的海日期： 2015-08-01 说明：输入捕获之电机测速 PWM电机调速 PD6 输入捕获，用来测量电机转速 PD7 启动、停止电机（低电平电机转动，高电平电机停转） ----------------------------------------------------------------------------------------- / #include #include //--------------------------- //数据类型 //--------------------------- typedef unsigned char U8; typedef signed char S8; typedef unsigned int U16; typedef signed int S16; typedef unsigned long U32; //--------------------------- //电机控制IO 占用PD7（21）脚 //--------------------------- #define MOTO_BIT 0x80 #define MOTO_Init() DDRD \|= MOTO_BIT //配置 PD7 口为输出 //--------------------------- //总中断 //--------------------------- #define EN_INT() sei() //开中断 #define DS_INT() cli() //关中断 //串口发送标志 volatile U8 m_ucFlag=0; //输入捕获时间印记 volatile U32 m_ulICR=0; / ----------------------------------------------------------------------------------------- 马达初始化函数 PD6 输入捕获，用来测量电机转速 PD7 OC2,T/C2 PWM 输出（低电平电机转动，高电平电机停转）使用28线测速码盘 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void Moto_Init(void) { //-------------------------------------- //T/C2 PWM ，转速控制 //-------------------------------------- //要想在引脚上得到输出信号必须将 OC2 的数据方向设置为输出 //配置 PD7 口为输出 MOTO_Init(); TCCR2=0; //16MHz 时钟32分频(2us) //8位计数器最大计数周期=2552us 约为0.5ms //因为相位PWM频率是计数器溢出频率0.5倍 //所以相位PWM模式下，PWM频率约为1KHz。 TCCR2 \|= (0< //波形产生模式：相位PWM TCCR2 \|= (0< //比较输出模式: //在升序计数时发生比较匹配将置位OC2 ； //降序计数时发生比较匹配将清零OC2。 //我的电机控制口低电平转动 TCCR2 \|= (1< //可以通过调节OCR2值来调节占空比。 //初始占空比128/255=50%（对我来说其实是空占比 OCR2/255）。 OCR2=128; //-------------------------------------- //T/C1 输入捕获,电机测速 //-------------------------------------- //PD6 (ICP1 单片机第20脚) 配置为输入 DDRD &=~(1< //PD6 上拉电阻 PORTD\|= (1< //Bit 7 – ICNC1: 入捕捉噪声抑制器 //Bit 6 – ICES1: 输入捕捉触发沿选择 0下降沿触发，1上升沿触发 //Bit 2:0 – CS1 2:0: 时钟选择 //使能输入捕获噪声抑制 //初始设置为下降沿触发 //时钟分频 8 （16M外部时钟下0.5微秒计数一次） TCCR1B\|=0B10000010; //T/C1 输入捕捉中断使能 TIMSK\|= 1< } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 定时器1输入捕获中断，计数周期0.5微秒。 TCCR1B&=~0x40; 下降沿触发 TCCR1B\|=0x40; 上升沿触发我的电机测速码盘是 28线，精度不高，因此测量一周计数时间。 ----------------------------------------------------------------------------------------- / ISR(SIG_INPUT_CAPTURE1) { static U8 ucStep; U16 usICR; //保存时间印记 usICR=ICR1; //清零计数器 TCNT1 = 0; switch(ucStep) { //第1个下降沿 case 0: m_ulICR=0; ucStep++; break; //第29个下降沿，整好转一周 case 28: m_ulICR+=usICR; //串口发送标志 m_ucFlag=1; ucStep=0; break; default: m_ulICR+=usICR; ucStep++; break; } return; } / ----------------------------------------------------------------------------------------- USART ----------------------------------------------------------------------------------------- / #define UART_BUF_LEN 5 //串口发送缓存长度 #define UART_TIME_OUT 500 //超时控制 //串口发送缓存 static U8 m_SndBuf[UART_BUF_LEN]; static U8 pSnd; static U8 pSnE; //发送缓存尾部 / ----------------------------------------------------------------------------------------- USART发送完中断,每发送完一个字符产生一次中断 ----------------------------------------------------------------------------------------- / ISR(SIG_UART_TRANS) { if(pSnd { UDR=pSnd++; } else pSnd=m_SndBuf; } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 串口初始化 115200 8 N 1 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void UART_Init(void) { pSnd=m_SndBuf; pSnE=pSnd+UART_BUF_LEN; DDRD\|=(1< //先关闭串口所有收发功能 UCSRB=0x00; UCSRA=0x00; //帧格式 8 N 1 UCSRC= (1< //波特率设置 fosc = 16.0000 MHz,115200 ，UBRR=8 UBRRH=0x00; UBRRL=0x08; //使能管脚串口功能，使能发送中断 UCSRB=(1< } / ----------------------------------------------------------------------------------------- 发送数据，将数据缓存 m_SndBuf[]中 pSnd到pSnE之间的数据发送出去 ----------------------------------------------------------------------------------------- / void UART_Write(void) { U16 timeOut=UART_TIME_OUT; //等待发送完成 while(!(UCSRA&(1< { //超时控制 if(--timeOut==0) return ; } //将数据发送出去 UDR=pSnd++; } /* ----------------------------------------------------------------------------------------- 函数： main 功能： C 语言主函数入口： void 出口： int 备注：电机每秒转速==1000000（us）/(m_ulICR0.5(us))==2000000（us）/(m_ulICR)) 电机每分钟转速==120000000/m_ulICR ----------------------------------------------------------------------------------------- / int main(void) { U16 usSpeed=0; float fSpeed=0; Moto_Init(); UART_Init(); EN_INT(); //开全局中断 while(1) { if(m_ucFlag) { //计算电机每分钟转速 fSpeed=(float)(120000000/(m_ulICR)); usSpeed=(U16)(fSpeed); //发送数据到串口 m_SndBuf[0]=0xF5; m_SndBuf[1]=(U8)usSpeed; m_SndBuf[2]=(U8)(usSpeed>>8); m_SndBuf[3]=m_SndBuf[1]^m_SndBuf[2]; m_SndBuf[4]=0xF5; //发送指针指向发送缓存头部 pSnd=m_SndBuf; //数据尾指针 pSnE=pSnd+UART_BUF_LEN; //数据将在发送中断中全部自动发送。 UART_Write(); } m_ucFlag=0; } return 0; } “勿在浮沙筑高台” 遥远的海（待续）

2015-8-2 13:13:49 评论举报 180^# friend0720