AVR单片机简介

    AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 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。

AVR系列单片机的特点

• AVR单片机是高速单片机。硬件采用哈佛(Harward)结构，达到一个时钟周期可以执行一条指令，绝大部分指令都为单周期指令。而PIC单片机要4个时钟周期执行一条指令，MSC-51要12个时钟周期执行一条指令；

• AVR 单片机支持程序的在系统编程ISP，开发门槛较低。只需一条ISP并口下载线,就可以把程序写入AVR单片机，所以进入AVR单片机门槛很低、花钱少。其中MEGA系列还支持在应用编程IAP ；
• AVR 单片机采用了可多次擦写的FLASH 存贮器给用户的开发生产和维护带来方便。AVR单片机的Flash程序存储器,可擦写1000次以上，而新工艺AVR器件, 程序存储器擦写可达10000次以上,因此大家可以放心的实验和调试下载程序；
• AVR 单片机有丰富的外设，如RTC、 WATCHDOG、 AD 转换器、PWM、UART接口等。部分型号还可以使用片内振荡器提供系统1～8 MHz的系统时钟,使该类单片机无外加晶振器件即可工作；
• I/O口功能强、驱动能力大。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。I/O口有输入/输出、三态高阻输入,也可设定内部拉高电阻作输入端的功能,以便于各种应用所需(多功能I/O口) 。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SSR或继电器, 节省了外围驱动器件。
• 具有较大容量EEPROM，有可擦写10万次的EEPROM,为掉电后数据的保存带来方便,来电后能记住掉电时的工作状态，EEPROM容量为64 B～4 KB 。
• AVR是低功耗单片机，具有休眠省电功能(Power Down)及闲置(Idle)低功耗功能。一般耗电在1～2.5 mA；对于典型功耗情况,WDT关闭时为100 nA,更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。
• 高度保密性，不可破解的位加密锁Lock Bit技术，且具有多重密码保护锁死(Lock)功能；

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；
• 高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128（ 存储容量为8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535等。

    AVR器件引脚从8脚到64脚, 还有各种不同封装供选择。详细的选型信息可以参考ATmel的网站：

AVR单片机的开发工具

1. 编程器

    AVR单片机的程序可以用万用编程器并行写入,也可采用ISP在线下载编程方式用串行ISP(通过PC机RS232口或打印口)在线编程擦写。也就是说，可以不必将IC芯片拆下拿到万用编程器上擦写,而直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作即可。这样对程序的调试和升级都很方便。业余条件下，建议自己焊接一条ISP下载线，即可开始AVR单片机的开发。

    某些AVR单片机还具有Boot区。在 Boot区内可以建立自己的管理监控,对自己进行编程管理。这些芯片包括ATmega8/16/32/64/128和ATmega8515/8535等。写入新软件时无需外部器件,通过任何接口都可以进行编程(并行编程器、ISP、JTAG、UART和自编程等)。

2.开发软件

• AVR Studio ：是ATMEL公司提供的AVR单片机的集成环境汇编级开发调试软件，并且是免费软件。ATMEL AVR Studio集成开发环境(IDE) ,包括了AVR Assembler编译器、AVR Studio调试功能、AVR Prog串行、并行下载功能和JTAG ICE仿真等功能。对单片机爱好者来说，可节省下购买硬件仿真器的费用。学习汇编语音的话就使用这一个软件就可以进行AVR的开发了。

下载地址：

    AVR也可以选用以下任何一款高级C或者BASCOM-AVR语言开发工具：

• ICC AVR：C 编译器：支持无SRAM器件;增加组软件模块;ICC Demo版在45天内是完全版, 45天后转限2 KB版。 作为AVR单片机入门学习这已足够了；
• IAR AVR：C编译器：编译器与AVR同步设计,支持C和EC++等；
• Code Vision AVR：C编译器，有软件模块,Demo版为限2KB版；
• GCCAVR：C编译器，是来自于Linux平台下的免费C语言编译器，但需要使用者熟悉Linux系统；该软件可以到http://www.avrfreaks.net上下载；
• BASCOM-AVR：以BASIC语言为基础的AVR开发平台；

    初学者学习AVR单片机的C语言可以参考《AVR单片机C语言开发入门指导》一书。

　什么是AVR单片机

　　单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而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。日常生活中的VCD机、DVD机、数字电视机、自动洗衣机、空调及其遥控器等设备都使用着各种各样的单片机,同时在工业控制、智能机器、智能武器、智能化仪表和仪器等领域,它也得到了广泛应用。

　　目前，市场上的单片机种类繁多，功能不一，AVR单片机是美国ATMEL公司1997年推出的单片机系列。ATMEL公司把51内核与其擅长的Flash制造技术相结合，推出可重复擦写1000次以上且低功耗的89C51/52/1051/2051等产品，取代其它8751单片机系列，称霸单片机市场数年。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。
　

　　AVR单片机是目前市场上广泛流行的通用单片机之一，硬件、软件平台齐全。只要会操作电脑，即可进行单片机的学习、开发应用以及机器人的创新制作。双龙电子用AVR单片机解决了机器人创新开发六大平台，使机器人创新开发更简单。
　

　　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、机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提高，且电路简单，故障率低，可*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，而且开发费用很少。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，也可自己动手制作(DIY)一条ISP下载线。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程序可以并行写入(用万用编程器),也可用串行ISP(通过PC机RS232口或打印口)在线编程擦写，即不必将IC芯片拆下拿到万用编程器上擦写，而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。ISP在线编程是今后单片机编程的发展方向。
　

　　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、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。同时，AVR单片机的程序存储器(存放所编写的软件)是由Flash存储器(闪烁存储器——可像闪电一样快速地擦写，或称快速擦写)构成的，程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。
　

　　另外，单片机可做到硬件软化(硬件用软件代替)以及软件硬化(软件用硬件代替)。对于电子设计、电子制作、智能电子和机器人制作等,用AVR单片机可以很低的成本来方便、快速、高效地完成。
　

二、高速、低耗、保密
　

首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机：
　

（1）AVR单片机硬件应用哈佛（Harward）结构，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。相当多的单片机只有一个累加器，就像走独木桥，通过累加器速度很慢。而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。同时，AVR单片机系列中有128B～4KB的SRAM静态随机数据存储器，可灵活使用指令运算，存放数据。
　

（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。
　

（4）高级C语言编程效率高。从高级语言C代码完成同一任务实例来比较，8MHz AVR单片机的速度相当于224 MHz的80C51单片机，AVR比80C51快28倍。
　

其次，AVR单片机耗能低。它具有休眠省电功能(Power Down)及闲置(Idle)低功耗功能，一般耗电在1～2.5mA，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1.8 V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Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。可多次烧写的Flash，且具有多重密码保护锁死(Lock)功能，并可多次更改程序(产品升级)而不必浪费IC芯片或电路板。
　

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。I/O口有输入/输出、三态高阻输入，也可设定内部拉高电阻作输入端的功能，以便于各种应用所需(多功能I/O口)。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SSR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具有8路10位A/D，功能更强的ATmega128有128 KB Flash、4 KB EEPROM、4KB RAM、53个I/O端口、34个中断源、8个外中断、SPI、UART、8路10位A/D以及ISP。
　

　　3. 部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统，如:ATtiny13、ATtiny15、ATmega48/8等部分AVR器件,具有内部RC振荡器,1～8MHz的工作频率，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低，更适于作加密器件使用。
　

　　4. AVR单片机可重设启动复位。它有内部电源开关启动计数器可将低电平复位(/RESET)直接接到Vcc端。当电源打开时,由于利用内部RC的看门狗定时器WDT,所以可延迟MCU启动执行程序。这种延时使I/O口稳定后执行程序,以提高单片机工作的可*性。某些AVR单片机还有复位电压调节功能供选择,适用于单片机使用不同电源电压的场合。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。