AVR單片機技術原理 AVR單片機介紹 單片機又稱單片微控制器，它是把一個計算機系統集成到一個芯片上，概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。單片機技術是計算機技術的一個分支,是簡易機器人的核心元件。 1997年,由ATMEL公司挪威設計中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術, 共同研發出RISC精簡指令集的高速8位單片機，簡稱AVR。[編輯本段]AVR單片機的優勢特征 單片機已廣泛地應用于軍事、工業、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表和機器人制作等領域，使產品功能、精度和質量大幅度提升，且電路簡單，故障率低，可靠性高，成本低廉。單片機種類很多，在簡易機器人制作和創新中，為什么選用AVR單片機呢？ 一、簡便易學，費用低廉 首先，對于非專業人員來說，選擇AVR單片機的最主要原因，是進入AVR單片機開發的門檻非常低，只要會操作電腦就可以學習AVR單片機的開發。單片機初學者只需一條ISP下載線，把編輯、調試通過的軟件程序直接在線寫入AVR單片機，即可以開發AVR單片機系列中的各種封裝的器件。AVR單片機因此在業界號稱“一線打天下”。 其次，AVR單片機便于升級。AVR程序寫入是直接在電路板上進行程序修改、燒錄等操作，這樣便于產品升級。 再次，AVR單片機費用低廉。學習AVR單片機可使用ISP在線下載編程方式(即把PC機上編譯好的程序寫到單片機的程序存儲器中)，不需購買仿真器、編程器、擦抹器和芯片適配器等，即可進行所有AVR單片機的開發應用，這可節省很多開發費用。程序存儲器擦寫可達10000次以上，不會產生報廢品。 二、高速、低耗、保密 首先，AVR單片機是高速嵌入式單片機： 1、AVR單片機具有預取指令功能，即在執行一條指令時，預先把下一條指令取進來，使得指令可以在一個時鐘周期內執行。 2、多累加器型，數據處理速度快。AVR單片機具有32個通用工作寄存器，相當于有32條立交橋，可以快速通行。 3、中斷響應速度快。AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷。 其次，AVR單片機耗能低。對于典型功耗情況，WDT關閉時為100nA，更適用于電池供電的應用設備。有的器件最低1.8 V即可工作。 再次，AVR單片機保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖Lock Bit技術，保密位單元深藏于芯片內部，無法用電子顯微鏡看到。 三、I/O口功能強,具有A/D轉換等電路 1. AVR單片機的I/O口是真正的I/O口，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。工業級產品，具有大電流(灌電流)10～40 mA,可直接驅動可控硅SCR或繼電器，節省了外圍驅動器件。 2. AVR單片機內帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉換，可組成廉價的A/D轉換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。 3. 部分AVR單片機可組成零外設元件單片機系統，使該類單片機無外加元器件即可工作，簡單方便，成本又低。 4. AVR單片機可重設啟動復位,以提高單片機工作的可靠性。有看門狗定時器實行安全保護,可防止程序走亂(飛),提高了產品的抗干擾能力。 四、有功能強大的定時器/計數器及通訊接口 定時/計數器T/C有8位和16位,可用作比較器。計數器外部中斷和PWM(也可用作D/A)用于控制輸出，某些型號的AVR單片機有3～4個PWM，是作電機無級調速的理想器件。 AVR單片機有串行異步通訊UART接口,不占用定時器和SPI同步傳輸功能,因其具有高速特性，故可以工作在一般標準整數頻率下,而波特率可達576K。
上傳時間： 2013-10-18
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PIC16F877 單片機的鍵盤和LED 數碼顯示接口 1 PIC16F877單片機與鍵盤和LED數碼顯示的硬件接口電路單片機的許多應用都需要進行人機對話，最簡單的人機對話需要LED 數碼管顯示數字和少量字符；鍵盤是解決計算機輸入的簡單手段；借此可以向計算機輸入程序、置數、送操作命令、控制程序的執行等等，所以使用非常廣泛。圖1 鍵盤、LED數碼顯示與PIC16F877 單片機的接口電路本例中采用8 個按鍵組成的小鍵盤，4 只共陰極的LED 數碼管，采用4 片74LS373 驅動數碼管，采用的驅動方法是靜態方式。使用1 片74LS245 作為鍵盤的接口；這些外圍器件與PIC16F877 單片機的接口電路如圖1 所示，這種連接方法與51 系列的單片機連接方法一樣，其他的連接方法還有好幾種，PIC16F877 單片機的鍵盤輸入接法還有其他特殊而十分方便好用的方式。8 鍵鍵盤通過74LS245 與單片機相連，鍵盤按鍵狀態的數據輸入由RC3 輸出腳控制；當RC3=“0”時，鍵盤狀態從74LS245 的A 端輸出到單片機的PORTB口，此時讀PORTB口的數據即為鍵盤狀態。為了及時地響應鍵盤操作，需要經常對鍵盤進行掃描；掃描的方式有許多種，我們將鍵盤的掃描程序安排在主程序的循環執行過程中的方式，并采用20ms延遲來消除按鍵的抖動問題，此外，為了實現每按鍵一次只響應一次的功能，在執行相應的按鍵程序之前，必須確保按鍵已經松開；在本例中這一措施有效的防止了數據抖動過快的問題。LED 數碼顯示有動態掃描和靜態顯示兩種方式（圖1 采取的方式為靜態方式），在動態掃描方式中，各數碼顯示是輪流點亮的，即控制數碼顯示的位選信號和相應的要顯示的數碼的字形代碼同時逐一送出，反復不已，由于視覺的暫留現象，卻好象全都點亮著，這種電路的接法以后再介紹。在靜態方式中，只要將數據送出鎖存以后，各數碼顯示的數據不需要刷新，只要數據不需改變，就可以不去管他，所以稱為靜態顯示。在圖1 電路中，輸出顯示的操作簡化為對74LS373 的并口操作而已。由于靜態方式的工作原理比較簡單，編程也比較直觀簡單，程序間的相互關聯很少。因此編程容易，但要增加硬件，成本較高；與之相比，動態掃描的編程雖然要復雜一些，但因其所用硬件少，成本低。由數碼轉化為字形代碼可采用軟件譯碼、硬件譯碼等兩種方式。軟件譯碼是將各數碼的字形代碼構成一個表格存儲于內存之中，在顯示數碼時，通過執行查表程序而得到相應的字形代碼，再將之送入數碼顯示輸出電路進行顯示，本例即采用這種方式，這種方式的編程與單片機有關，在程序中給出了PIC16F877 的編程例程，對需要熟悉PIC16F877 單片機的人員有一定的參考價值。硬件譯碼則采用CD4511、74LS46、74LS47、74LS48、74LS49等BCD 碼—7段鎖存、譯碼、驅動芯片直接譯出字形代碼，點亮LED。74LS373 由LE 端對要顯示的數據進行鎖存控制，實現LED 的靜態顯示。采用了PIC16F877 的端口輸出操作，模擬74LS373 的數據鎖存時序，即由軟件實現數據鎖存，這種方法可以十分容易的改變時序和延遲長短，使高速設備可以與低速設備聯系配合好，設計簡單方便，不好的地方是編程較長和稍微復雜一點。這種編程方法在下面的程序中有很好的體現。
上傳時間： 2013-10-29
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C8051F單片機 C8051F系列單片機 單片機自20世紀70年代末誕生至今，經歷了單片微型計算機SCM、微控制器MCU及片上系統SoC三大階段，前兩個階段分別以MCS-51和80C51為代表。隨著在嵌入式領域中對單片機的性能和功能要求越來越高，以往的單片機無論是運行速度還是系統集成度等多方面都不能滿足新的設計需要，這時Silicon Labs 公司推出了C8051F系列單片機，成為SoC的典型代表。 C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研發快(開發工具易用，可縮短研發周期)和見效快(調試手段靈活)的特點，其性能優勢具體體現在以下方面： 基于增強的CIP-51內核，其指令集與MCS-51完全兼容，具有標準8051的組織架構，可以使用標準的803x/805x匯編器和編譯器進行軟件開發。CIP-51采用流水線結構，70%的的指令執行時間為1或2個系統時鐘周期，是標準8051指令執行速度的12倍；其峰值執行速度可達100MIPS(C8051F120等)，是目前世界上速度最快的8位單片機。 增加了中斷源。標準的8051只有7個中斷源Silicon Labs 公司 C8051F系列單片機擴展了中斷處理這對于時實多任務系統的處理是很重要的擴展的中斷系統向CIP-51提供22個中斷源允許大量的模擬和數字外設中斷一個中斷處理需要較少的CPU干預卻有更高的執行效率。 集成了豐富的模擬資源，絕大部分的C8051F系列單片機都集成了單個或兩個ADC，在片內模擬開關的作用下可實現對多路模擬信號的采集轉換；片內ADC的采樣精度最高可達24bit，采樣速率最高可達500ksps，部分型號還集成了單個或兩個獨立的高分辨率DAC，可滿足絕大多數混合信號系統的應用并實現與模擬電子系統的無縫接口；片內溫度傳感器則可以迅速而精確的監測環境溫度并通過程序作出相應處理，提高了系統運行的可靠性。 集成了豐富的外部設備接口。具有兩路UART和最多可達5個定時器及6個PCA模塊，此外還根據不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。外設接口在不使用時可以分別禁止以降低系統功耗。與其他類型的單片機實現相同的功能需要多個芯片的組合才能完成相比，C8051單片機不僅減少了系統成本，更大大降低了功耗。 增強了在信號處理方面的性能，部分型號具有16x16 MAC以及DMA功能，可對所采集信號進行實時有效的算法處理并提高了數據傳送能力。 具有獨立的片內時鐘源(精度最高可達0.5%)，設計人員既可選擇外接時鐘，也可直接應用片內時鐘，同時可以在內外時鐘源之間自如切換。片內時鐘源降低了系統設計的復雜度，提高了系統可靠性，而時鐘切換功能則有利于系統整體功耗的降低。 提供空閑模式及停機模式等多種電源管理方式來降低系統功耗 實現了I/O從固定方式到交叉開關配置。固定方式的I/O端口，既占用引腳多，配置又不夠靈活。在C8051F中，則采用開關網絡以硬件方式實現I/O端口的靈活配置，外設電路單元通過相應的配置寄存器控制的交叉開關配置到所選擇的端口上。 復位方式多樣化，C8051F把80C51單一的外部復位發展成多源復位，提供了上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟件復位、時鐘檢測復位、比較器0復位、WDT復位和引腳配置復位。眾多的復位源為保障系統的安全、操作的靈活性以及零功耗系統設計帶來極大的好處。 從傳統的仿真調試到基于JTAG接口的在系統調試。C8051F在8位單片機中率先配置了標準的JTAG接口（IEEE1149.1）。C8051F的JTAG接口不僅支持Flash ROM的讀/寫操作及非侵入式在系統調試，它的JTAG邏輯還為在系統測試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制，可對所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實現觀察和控制。 C8051F系列單片機型號齊全，可根據設計需求選擇不同規模和帶有特定外設接口的型號，提供從多達100個引腳的高性能單片機到最小3mmX3mm的封裝，滿足不同設計的需要。 基于上述特點，Silicon Labs 公司C8051F系列單片機作為SoC芯片的杰出代表能夠滿足絕大部分場合的復雜功能要求，并在嵌入式領域的各個場合都得到了廣泛的應用：在工業控制領域，其豐富的模擬資源可用于工業現場多種物理量的監測、分析及控制和顯示；在便攜式儀器領域，其低功耗和強大的外設接口也非常適合各種信號的采集、存儲和傳輸；此外，新型的C8051F5xx系列單片機也在汽車電子行業中嶄露頭角。正是這些優勢，使得C8051單片機在進入中國市場的短短幾年內就迅速風靡，相信隨著新型號的不斷推出以及推廣力度的不斷加大，C8051系列單片機將迎來日益廣闊的發展空間，成為嵌入式領域的時代寵兒 此系列單片機完全兼容MCS-51指令集，容易上手，開發周期短，大大節約了開發成本。C8051F系統集成度高，總線時鐘可達25M
上傳時間： 2013-11-24
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幾款單片機的原理介紹 主要單片機的介紹1. ATMEL公司的AVR單片機,是增強型RISC內載Flash的單片機,芯片上的Flash存儲器附在用戶的產品中,可隨時編程,再編程,使用戶的產品設計容易,更新換代方便.AVR單片機采用增強的RISC結構,使其具有高速處理能力,在一個時鐘周期內可執行復雜的指令,每MHz可實現1MIPS的處理能力.AVR單片機工作電壓為2.7~6.0V,可以實現耗電最優化.AVR的單片機廣泛應用于計算機外部設備,工業實時控制,儀器儀表,通訊設備,家用電器,宇航設備等各個領域. 2. Motorola單片機: Motorola是世界上最大的單片機廠商.從M6800開始,開發了廣泛的品種,4位,8位,16位32位的單片機都能生產,其中典型的代表有:8位機M6805,M68HC05系列,8位增強型M68HC11,M68HC12 , 16位機M68HC16, 32位機M683XX. Motorola單片機的特點之一是在同樣的速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低得多,因而使得高頻噪聲低,抗干擾能力強,更適合于工控領域及惡劣的環境 . 3. MicroChip單片機: MicroChip單片機的主要產品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機,CPU采用RISC結構,分別僅有33,35,58條指令,采用Harvard雙總線結構,運行速度快,低工作電壓,低功耗,較大的輸入輸出直接驅動能力,價格低,一次性編程,小體積. 適用于用量大,檔次低,價格敏感的產品.在辦公自動化設備,消費電子產品,電訊通信,智能儀器儀表,汽車電子,金融電子,工業控制不同領域都有廣泛的應用,PIC系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高.發展非常迅速.實達高奇電子科技有限公司: www.goldenchip.com.cn 代理PIC系列單片機.
標簽： 單片機
上傳時間： 2014-12-27
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自學單片機(提高篇) 在入門篇里，我們利用網絡資源建立了自己的學習環境，在提高篇里，我們將帶領愛好者充分利用網絡資源，登堂入室，盡快從學習者變為一個開發者。當愛好者學到一定程度后，必然會結合自身的情況，向各個不同的方向發展，這里無法對每一個方向作詳細論述，僅討論一些能從網絡上獲得的、典型的資源，難免掛一漏萬，但希望能夠給讀者一些引導。 、分門別類用單片機目前，國內單片機應用呈現百花齊放之勢，很多不同類型的單片機逐漸進入中國，這給我們增加了選擇余地，不必不管什么應用千篇一律都用51單片機。因此在入門以后，愛好者可以根據實際情況，選擇進一步學習另一種或多種單片機。通常每一種單片機都會在國內找一些代理公司，要使用這些單片機，最好是找到這些代理，可以得到較好的技術支持。目前，愛好者有可能接觸和使用的單片機主要是這要的一些種類：圖4 21ic資料搜索1．51系列基于51內核的單片機依然是最多的，目前國內較常見的有以下幾種。1）PHILPS公司的的LPC系列，基于80C51內核的微控制器，每機器周期只需6個時鐘，比標準51快一倍；嵌入了諸如掉電檢測、模擬功能以及片內RC振蕩器等功能，可減少外部元件的使用；低功耗。該系列芯片適用于大批量、低成本、低功耗的應用，如電子門禁系統、倒車雷達、里程表等。該系列單片機由周立功公司代理，網址：http://www.zlgmcu.com。
標簽： 單片機
上傳時間： 2013-11-13
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可編程系統級芯片提供了最大設計的靈活性 極端靈活且完全可編程的混合信號SOC 的基本原理是促使賽普拉斯微系統公司（Cypress MicroSystems）推出名為PSoCTM（Programmable System-On-ChipTM，可編程系統級芯片）的全新一代器件的動力所在。
上傳時間： 2013-10-22
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單芯片手機的優點與挑戰 從電信公司到OEM 和ODM 廠商到芯片組供貨商，手機價值鏈的所有業者都在努力提高功能整合度，它是手機降低成本和節省電路板面積給其它功能的重要關鍵。自從20 年前出現以來，手機就以循序漸近的方式逐步提高功能整合，在此過程中并沒有任何一種技術能夠實現功能整合的大躍進。
標簽： 單芯片手機
上傳時間： 2014-12-27
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單片機常用芯片和器件手冊 地址鎖存器由于MCS-51單片機的P0口是分時復用的地址/數據總線,因此在進行程序存儲器擴展時,必須利用地址鎖存器將信號從地址/數據總線中分離開來。 常用的地址鎖存器是: 74LS373828274LS273 存儲器擴展MCS-51的程序存儲器尋址空間為64k字節(0000H--FFFFH),其中8051、8751片內涵有4K字節的ROM或EPROM，8031片內部不帶ROM。當片內ROM不夠用或采用8031芯片時，需擴展程序存儲器。MCS-51單片機訪問外部程序存儲器所使用的控制信號有： ALE：低8位地址鎖存控制； PSEN：外部程序存儲器“讀取”控制。 常用的程序存儲器有： EPROM： 2716 2732 2764 27128 27256 EEPROM：2817 2864 MCS-51的數據存儲器尋址空間為64k字節(0000H--FFFFH)。而8031單片機內部只有128個字節的RAM存儲器。數據存儲器只使用WR、RD控制線。 常用的數據存儲器有： 靜態RAM：6116 6264 動態RAM：2186
上傳時間： 2013-11-15
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Cortex-M3 技術參考手冊 Cortex-M3是一個32位的核，在傳統的單片機領域中，有一些不同于通用32位CPU應用的要求。譚軍舉例說，在工控領域，用戶要求具有更快的中斷速度，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中斷技術，完全基于硬件進行中斷處理，最多可減少12個時鐘周期數，在實際應用中可減少70%中斷。 單片機的另外一個特點是調試工具非常便宜，不象ARM的仿真器動輒幾千上萬。針對這個特點，Cortex-M3采用了新型的單線調試(Single Wire)技術，專門拿出一個引腳來做調試，從而節約了大筆的調試工具費用。同時，Cortex-M3中還集成了大部分存儲器控制器，這樣工程師可以直接在MCU外連接Flash，降低了設計難度和應用障礙。 ARM Cortex-M3處理器結合了多種突破性技術，令芯片供應商提供超低費用的芯片，僅33000門的內核性能可達1.2DMIPS/MHz。該處理器還集成了許多緊耦合系統外設，令系統能滿足下一代產品的控制需求。ARM公司希望Cortex-M3核的推出，能幫助單片機廠商實. Cortex的優勢應該在于低功耗、低成本、高性能3者(或2者)的結合。 Cortex如果能做到 合理的低功耗(肯定要比Arm7 & Arm9要低，但不大可能比430、PIC、AVR低) ＋ 合理的高性能(10~50MIPS是比較可能出現的范圍) ＋ 適當的低成本(1~5$應該不會奇怪)。 簡單的低成本不大可能比典型的8位MCU低。對于已經有8位MCU的廠商來說，比如Philips、Atmel、Freescale、Microchip還有ST和Silocon Lab，不大可能用Cortex來打自己的8位MCU。對于沒有8位MCU的廠商來說，當然是另外一回事，但他們在國內進行推廣的實力在短期內還不夠。 對于已經有32位ARM的廠商來說，比如Philips、Atmel、ST，又不大可能用Cortex來打自己的Arm7/9，對他們來說，比較合理的定位把Cortex與Arm7/9錯開，即<40MIPS的性能＋低于Arm7的價格，當然功耗也會更低些；當然這樣做的結果很可能是，斷了16位MCU的后路。 對于仍然在推廣16位MCU的廠商來說，比如Freescal、Microchip，處境比較尷尬，因為Cortex基本上可以完全替代16位MCU。 所以，未來的1～2年，來自新廠商的Cortex比較值得期待－包括國內的供應商；對于已有32位ARM的廠商，情況比較有趣；對于16位MCU的廠商，反應比較有意思。 關于編程模式 Cortex－M3處理器采用ARMv7-M架構，它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架構，Cortex-M3處理器不能執行ARM指令集。 Thumb-2在Thumb指令集架構（ISA）上進行了大量的改進，它與Thumb相比，具有更高的代碼密度并提供16/32位指令的更高性能。 關于工作模式 Cortex-M3處理器支持2種工作模式：線程模式和處理模式。在復位時處理器進入“線程模式”，異常返回時也會進入該模式，特權和用戶（非特權）模式代碼能夠在“線程模式”下運行。 出現異常模式時處理器進入“處理模式”，在處理模式下，所有代碼都是特權訪問的。 關于工作狀態 Coretx-M3處理器有2種工作狀態。 Thumb狀態：這是16位和32位“半字對齊”的Thumb和Thumb-2指令的執行狀態。 調試狀態：處理器停止并進行調試，進入該狀態。
上傳時間： 2013-12-04
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PCF2123是低功耗的CMOS實時時鐘/日歷芯片。數據通過SPI總線傳輸，最大總線速率高達6.25Mbit/s。報警和定時器功能產生一個喚醒信號，喚醒中斷管腳。偏移寄存器可以實現時鐘的校準。
上傳時間： 2013-10-30
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