avr单片机.docx
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avr单片机
AVR单片机
AVR单片机介绍
AVR单片机的优势特征
AVR单片机的型号标识解析
AVR8-BitMCU的最大特点
开发AVR单片机需要的编译器
[编辑本段]AVR单片机介绍
单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。
1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术,共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。
[编辑本段]AVR单片机的优势特征
单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。
单片机种类很多，在简易机器人制作和创新中，为什么选用AVR单片机呢？
一、简便易学，费用低廉
首先，对于非专业人员来说，选择AVR单片机的最主要原因，是进入AVR单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习AVR单片机的开发。
单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机，即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。
AVR单片机因此在业界号称“一线打天下”。
其次，AVR单片机便于升级。
AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。
再次，AVR单片机费用低廉。
学习AVR单片机可使用ISP在线下载编程方式（即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中），不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有AVR单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。
程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。
二、高速、低耗、保密
首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机：
1、AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。
2、多累加器型，数据处理速度快。
AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行。
3、中断响应速度快。
AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。
其次，AVR单片机耗能低。
对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。
有的器件最低1.8V即可工作。
再次，AVR单片机保密性能好。
它具有不可破解的位加密锁LockBit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。
三、I/O口功能强,具有A/D转换等电路
1.AVR单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。
工业级产品，具有大电流（灌电流）10～40mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了外围驱动器件。
2.AVR单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。
ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。
3.部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低。
4.AVR单片机可重设启动复位,以提高单片机工作的可靠性。
有看门狗定时器实行安全保护,可防止程序走乱（飞）,提高了产品的抗干扰能力。
四、有功能强大的定时器/计数器及通讯接口
定时/计数器T/C有8位和16位,可用作比较器。
计数器外部中断和PWM（也可用作D/A）用于控制输出，某些型号的AVR单片机有3～4个PWM，是作电机无级调速的理想器件。
AVR单片机有串行异步通讯UART接口,不占用定时器和SPI同步传输功能,因其具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频率下,而波特率可达576K。
[编辑本段]AVR单片机的型号标识解析
1.型号紧跟的字母，表示电压工作范围。
带“V”：
1.8-5.5V；若缺省，不带“V”：
2.7-5.5V。
例：
ATmega48-20AU，不带“V”表示工作电压为2.7-5.5V。
2.后缀的数字部分，表示支持的最高系统时钟。
例：
ATmega48-20AU，“20”表示可支持最高为20MHZ的系统时钟。
3.后缀第一（第二）个字母，表示封装。
“P”：
DIP封装，“A”：
TQFP封装，“M”：
MLF封装。
例：
ATmega48-20AU，“A”表示TQFP封装。
4.后缀最后一个字母，表示应用级别。
“C”：
商业级，“I”：
工业级（有铅）、“U”工业级（无铅）。
例：
ATmega48-20AU，“U”表示无铅工业级。
ATmega48-20AI，“I”表示有铅工业级。
[编辑本段]AVR8-BitMCU的最大特点
与其它8-BitMCU相比，AVR8-BitMCU最大的特点是：
·哈佛结构，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力；
·超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；
·快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
·大部分AVR片上资源丰富：
带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，AnalogComparator，WDT等；
·大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。
AVR单片机的应用区域
目前，AVR已被广泛用于：
·空调控制板
·打印机控制板
·智能电表
·智能手电筒
·LED控制屏
·医疗设备
·GPS
从市场角度看AVR单片机
·性价比：
AVR大部分型号的性价比较高，性价比表现突出的型号有：
atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P
·供货方面：
通用型号的AVR供货较为稳定，非常规型号的AVR样品及供货仍存在问题。
·市场占有率：
目前，AVR的市场占有率还是不如PIC与51，但，AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展，AVR的年用量也一直在上涨。
[编辑本段]开发AVR单片机需要的编译器
软件名称
类型
简介
官方网址
AVRStudio
IDE、汇编编译器
ATMELAVRStudio集成开发环境（IDE），可使用汇编语言进行开发（使用其它语言需第三方软件协助），集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。
ATMEL官方及市面上通用的AVR开发工具都支持AVRStudio。
GCCAVR
（WinAVR）
C编译器
GCC是Linux的唯一开发语言。
GCC的编译器优化程度可以说是目前世界上民用软件中做的最好的，另外，它有一个非常大优点是，免费！
在国外，使用它的人几乎是最多的。
但，相对而言，它的缺点是，使用操作较为麻烦。
ICCAVR
C编译器
（集烧写程序功能）
市面上（大陆）的教科书使用它作为例程的较多，集成代码生成向导，虽然它的各方面性能均不是特别突出，但使用较为方便。
虽然ICCAVR软件不是免费的，但，它有Demo版本，在45天内是完全版。
CodeVisionAVR
C编译器
（集烧写程序功能）
与KeilC51的代码风格最为相似，集成较多常用外围器件的操作函数，集成代码生成向导，有软件模块，不是免费软件，Demo版为限2KB版。
www.hpinfotech.ro
ATmanAVR
C编译器
支持多个模块调试（AVRStudio不支持多个模块调试）。
IARAVR
C编译器
IAR实际上在国外比较多人使用，但它的价格较为昂贵，所以，中国大陆内，使用它的开发人员较少，只有习惯用IAR的工程师才会去使用它。
Devices
FlashKbytes
EEPROMKbytes
SRAMBytes
I/O
F.max（MHz）
Vcc
（V）
pico
Power
16bitTimers
8bitTimers
PWMchannels
RTC
SPI
UART
TWI
ISP
10-bitA/D（channels）
AnalogCom
parator
WDT
HardwareMultiplier
ExtInt
-errupts
SelfProgramMemory
ATtiny13 ATtiny13V
1
0.064
64B
32reg
6
20
1.8-5.5
-
--
1
2
-
-
-
-
√
4
√
√
No
6
√
ATtiny24 ATtiny24V
2
0.128
128
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny44 ATtiny44V
4
0.256
256
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny84 ATtiny84V
8
0.512
512
12
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
-
USI
√
8
√
√
--
12
√
ATtiny26 ATtiny26L
2
0.125
128
16
16
2.7-5.5
-
--
2
2
-
USI
-
USI
√
11
√
√
--
1
--
ATtiny2313 ATtiny2313V
2
0.128
128
18
20
1.8-5.5
-
1
1
4
-
USI
1
USI
√
--
√
√
--
2
√
ATmega48 ATmega48V
4
0.256
512
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega88 ATmega88V
8
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega168 ATmega168V
16
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
-
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega8 ATmega8L
8
0.5
1024
23
16
2.7-5.5
-
1
2
3
√
1
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
2
√
ATmega16 ATmega16L
16
0.5
1024
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
√
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega32 ATmega32L
32
1
2048
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
√
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega64 ATmega64L
64
2
4096
53
16
2.7-5.5
-
2
2
8
√
1
2
√
√
8
√
√
√
8
√
ATmega128 ATmega128L
128
4
4096
53
16
2.7-5.5
-
2
2
8
√
1
2
√
√
8
√
√
√
8
√
ATmega1280 ATmega1280V
128
4
8192
86
16
1.8-5.5
-
4
2
16
√
1+USART
4
√
√
16
√
√
√
32
√
ATmega162 ATmega162V
16
0.5
1024
35
16
1.8-5.5
-
2
2
6
√
1
2
--
√
-
√
√
√
3
√
ATmega169 ATmega169V
16
0.5
1024
53
16
1.8-5.5
-
1
2
4
√
1+USI
1
USI
√
8
√
√
√
17
√
ATmega169P ATmega169PV
16
0.5
1024
54
16
1.8-5.5
√
1
2
4
√
1+USI
1
USI
√
8
√
√
√
17
√
ATmega8515 ATmega8515L
8
0.5
512
35
16
2.7-5.5
-
1
1
3
-
1
1
-
√
-
-
√
√
3
√
ATmega8535 ATmega8535L
8
0.5
512
32
16
2.7-5.5
-
1
2
4
-
1
1
√
√
8
√
√
√
3
√
ATmega48P ATmega48PV
4
0.256
512
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega88P ATmega88PV
8
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega168P ATmega168PV
16
0.5
1024
23
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
1
√
√
8/6（DIP）
√
√
√
26
√
ATmega164P ATmega164PV
16
0.5
1024
32
20
1.8-5.5
√
1
2
6
√
1+USART
2
√
√
8
√
√
√
32
√
ATmega324P ATmega324PV
32
1
2048
32
20
1.8-5.5
√
1
2
6
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1+USART
2
√
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8
√
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√
32
√
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avr
目录[隐藏]
基本介绍
AVR的主要特性
AVR最大特点
AVR自动电压调节器
[编辑本段]基本介绍
AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC（ReducedInstructionSetCPU）精简指令集高速8位单片机。
AVR的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。
1997年，由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flsah新技术，共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。
[编辑本段]AVR的主要特性
高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位,一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。
早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案：
即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。
以后的CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观（51以及51兼容）。
此间虽有某些精简指令集单片机（RISC）问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。
AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机（CISC）追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中（指令集中占大多数的单周期指令都是如此），取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。
当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。
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（1Mips/MHz），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。
故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，是高性价比的单片机。
AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。
内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据，避免断电丢失。
片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部RAM。
AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。
AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器，分别供URAT、I2C、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，可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。
AVR单片机独有的“以定时器/计数器（单）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、相位可变方波的设计方法（即脉宽调制输出PWM）”更是令人耳目一新。
增强性的高速同/异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能，提高了通信的可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用，串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中断服务时间短，故可实现高波特率通讯。
面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。
TWI与I2C接口兼容，具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能，能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。
SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。
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，增强了嵌入式系统的可靠性。
AVR单片机具有多种省电休眠模式，且可宽电压运行（5-1.8V），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。
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、A/D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/O端口……）于一身，充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。
综上所述，AVR单片机博采众长，又具独特技术，不愧为8位机中的佼佼者。
[编辑本段]AVR最大特点
●哈佛结构，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力；
●超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；
●快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发；
●作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力；
●片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
●大部分AVR片上资源丰富：
带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，AnalogComparator，WDT等；
●大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序
AVR系列单片机的选型
AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。
AVR单片机有3个档次:
低档Tiny系列AVR单片机:
主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；
中档AT90S系列AVR单片机:
主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；（正在淘汰或转型到Mega中）
高档ATmega系列AVR单片机:
主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量为8/16/32/64/128KB）以及ATmega8515/8535等。
AVR也是自动电压调节器的缩写
StanfordAVRSX440
------------------------------------------------------------------
[编辑本段]AVR自动电压调节器
电压调节器（AVR）是一种密封电子装置，通过控制低功率的励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流，稳定无刷发电机之输出电压要求，具有低频与无输入信号保护装置。
并附有并联补偿功能，符合客户扩增容量需求。
以斯坦福AVRSX440为例，其一般规格如下：
输入电源170V~265VAC50/60Hz
侦测电源190V~270VAC
最大输出4A95VDC
电压调整率≤0.5%
发电机磁场电阻最小15欧姆
外接电位器1K欧1/2W
升级会员 