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AVR单片机学习(四)C语言的流水灯验证

作者:zww 1988   来源:本站原创   点击数:  更新时间:2014年04月18日   【字体:
AVR 的IO口简介与寄存器的概念

 一、何谓“寄存器”

    寄存器就是RAM中的一些特殊单元,映射片上外设的特殊功能

二、何谓“IO口”

    可以将"0"与1转换为电压信号的端口

    单片机中最常用的TTL电平:0V代表“0”,+5V 代表“1”

    Mega16有4个IO口,PA,PB,PC,PD

三、IO口的性能指标

   灌电流能力:能够流入IO口的最大电流

   拉电流能力:能够从IO口流出的最大电流

   上拉电阻与下拉电阻

   最大输入电压

IO口的两种状态




如上图(有个选择开关实际电路中不存在的为了好理解才给出的)输出就是 要么给个5V 要么给个地 0V  就是输出0  和 1

 

上图输入模型  理想的输入IO口相当于一个悬空的导线,就是输入这个对VCC 与对地的等效阻抗都必须为无穷大,实际单片机现在一般都做到10M欧姆以上。

IO口的输出性能指标

1/AVR 的IO口灌电流能力与拉电流能力均达30mA

2/51的拉电流能力<100uA,灌电流能力10mA

拉电流能力:

能够从IO口流出的最大电流

 下图是只管的看出电流时从IO口流出,相当于内部开关达到VCC 随着外面阻值改变电流改变 最大电流30mA Imax



灌电流能力:

能够流入IO口的最大电流

下图同理 IO口的输入


IO口的输入性能指标

一、AVR的IO口输入状态时可配置上拉电阻,值为100K 数量级

二、最大输入电压范围:-0.5V~VCC+0.5V



 AVR 输入IO是可以配置上拉电阻的是一个比较弱上拉 大概100K -- 200K 、为什么要配置一个上拉电阻呢?对于输入口,因为配置为输入的时候,它的等效一个悬空的一个点,如果在输入口上真的是一个悬空的话,这样一个悬空的导线的电平会是多少呢?单片机内部会认为是输入一个0 还是1呢/答案就是不确定的,可能受外部一些静电或一些比较强的电磁场一些影响或者0或者是1,但是如果我们将配置一个上拉电阻,当这个IO口悬空的时候,这个电平就不再是不确定的了,被确定为上拉为1.上拉电阻具体的作用将在下一讲,将这个按键程序设计时候大家会有更深的体会。承受最大输入电压看下图:输入做小低电压电压 -0.5  最大0.2VCC   输入高电压  做小0.7VCC 最大VCC+0.5V  就是说最小-0.5  最大 5.5V

 


除了ATmega16之外其他的AVR芯片跟m16也差不多

一、IO口语IO寄存器的映射(x代表A~D)\

方向寄存器:DDRx

数据寄存器:PORTx

输入寄存器:Pinx

二、C语言变量与寄存器的映射

io.h这个文件中将所有寄存器映射为同名的变量,对这些变量的读写相当于对寄存器的读写

三、输出状态IO寄存器设置

DDRx某一位置1,相应位的IO口被设置为输出

PORTx某一位置1或0,对应IO口相应位的电平高低

 

 

 

 

 

 

下面是一些映射关系

 


第一个:C语言通过AVR Studio/WinAVR 等编译成目标代码,然后通过下载线编程器(现在个人一般不用了)、JATG口到硬件单片机

第二个:说的是寄存器到寄存器的映射 通过同名变量 、单片机一般多数为8位定时器当然也有16位计数器、然后映射到寄存器内的数据0 1 虽然在RAM存的是0或1 相当于内部高低电平的一种形式进行存储最后通过IO口 UART  SPI   IIC  转化为 +5v  0v 或LVTTL +3.3V 0V .

第三个、其他的变量 其实就是RAM中的数据也就是占用RAM中的存储单元当然这个RAM不能直接跟外界直接进行接触的。

第四个、函数表示的就是各个函数之间的一些运算还有就是互动的关系,表现到单片机内部就是各个寄存器还有RAM的互动关系,最后转化为硬件模块之间的关系。

  • C语言的流水灯验证

循环语句、

8位流水灯可用于指示8位二进制

对IO寄存器进行移位运算,即可实现流水灯效果

循环语句

  1、while语句

  2、for 语句

各种运算符的流水灯验证

赋值=  加+  减-  乘*  除/ 括号()  求余%

与& 或| 取反 ~  异或^ 左移 <<  右移>>

逻辑与 && 逻辑或||  逻辑非!

while(表达式)//表达式不为0 即为真    (1)死循环

{

   

 



如何设置断点 
toggle breakpoint F9

断点就是全速运行时候当运行到断点位置就停下来如下图

Run  F5



去除断点就是把光标定位到断点处再次点击小手或F9 断点就去除了。

再次按全速运行结果如下图灯全亮了

原因是因为运行循环速度太快应该加个延时AVR CPU 主频能跑到16MHZ 一个1到2微秒的时间。1百万没秒循环几十万次,然人眼分辨加延时。

for (赋值初始值只做一次;条件(真进入内容);执行完内容后执行此条语句){};来回判断 第2条与第3条语句

for 循环大括号没有是只执行 第二条与第三条 判断 加加动作。


位运算

  1. 将某一位置1、置0、取反
  2. 置1、

    相应位与1 进行位或|运算

  3.置0

    相应位与0进行按位与&运算

  4.取反

    相应位与1进行按位异或^ 运算    相同为0  相异为1

  5.移位运算符:左边为最高位,右边为最低位

    左移<<:

  左移n位相当于乘2^n运算,左侧n丢弃,右侧n个0

  6.右移

  右移n位相当于乘2^n运算,右侧n位丢弃,左侧补n个0

注意:在32位操作系统中 是补符号位  我在嵌入式32位操作系统试过

如果自制的仿真器缺点如果滤波做不好会出现跑飞的现象。

 

(引用百度说辞:程序跑飞

程序跑飞是指系统受到某种干扰后,程序计数器PC的值偏离了给定的唯一变化历程,导致程序运行偏离正常的运行路径.程序跑飞因素及后果往往是不可预计的.在很多情况下,程序跑飞后系统会进入死循环而导致死机

 

任何数与1 进行^ 异或就取反了。

PORTB = PORTB ^ 0b11111111;//利用异或可以实现闪烁灯

 

IO口设置为输出状态

  • 蜂鸣器

一、有源蜂鸣器

加上电源电压即可发出鸣叫声,消耗电流20mA左右

传统的蜂鸣器驱动电路

三极管驱动(如下图)

AVR的蜂鸣器驱动电路

IO口直接驱动(如图)

 




编一段程序进行验证(buzzer 蜂鸣器)

 





可看到PORTA 变化  蜂鸣器叫了

好了总结下

第一步:IO设置为输出

DDRB = 0XFF;

DDRB |= 0b00100000//第五位输出高电平

第二步:对应位输出数据

输出1:PORTB |= 0b00100000;//第五位输出高电平

输出0:PORTB &= ~0b00100000;//第五位输出低电平

输出1:PORTB |= (1<<5);//第五位输出高电平

输出0:PORTB &= ~(1<<5);//第五位输出低电平

对应位取反:PORTB^ = (1<<5);//第五位输出高电平

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