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3.2串行外设接口SPI-液晶显示实验24
3.3双线串行接口--TWI读写E2PROM实验27
第四章综合模块实验30
4.1AD转换实验30
4.2微型打印机实验34
附录Ⅰ实验程序37
开关控制LED(LightEmittingDiode)显示实验程序37
键盘显示实验程序38
模拟音乐实验程序41
双路PWM(脉冲宽度调制)波实验44
方波发生器实验程序48
信号发生器实验程序50
异步通信--USART实验程序52
串行外设接口SPI-液晶显示实验程序53
双线串行接口--TWI读写E2PROM实验程序60
AD转换实验程序64
微型打印机实验程序66
附录Ⅱ液晶12864M69
附录ⅢAT24C02英文说明书75
前言
随着半导体集成技术的发展和软件性能的新结构的推出,ATMEL公司推出了一款新型AVR高档次单片机-ATMEGA16L。
由于ATMEGA16L融入了先进的E2PROM电可擦除和FLASHROM闪存储器技术,使其具有了片上操作系统(SOPC)的功能。
ATMEGA16L单片机采用哈佛和RISC(精简指令集)结构,具有16MIPS/16MHZ的高速运行处理能力并且采用采用32个通用工作寄存器组成快速存取寄存器组,用32个通用工作寄存器代替了累加器,从而避免了在传统结构中累加器和存储器之间数据传送造成的瓶颈现象。
ATMEGA16L单片机还具有在系统编程(ISP)的特点,这给学习和使用ATMEGA16L单片机带来了极大的方便。
由于这些特点,使其成为一款具有极高性能价格比的单片机,在产品应用市场上极具竞争力,从而使ATMEGA16L迅速进入广泛的应用领域。
本实验讲义围绕着ATMEGA16L单片机作为处理芯片开发了显示与控制模块、定时器/计数器模块、通信模块、综合模块四部分实验。
深入浅出的介绍了各实验的原理及相关内容,重点突出ATMEGA16L单片机的实际应用部分,从而使学生动手的实际能力得到提高。
本讲义是光电检测与信息处理综合实验箱的配套讲义,所有介绍的实验程序代码均已在光电检测与信息处理综合实验箱上调试完成,可作为ATMEGA16的C语言标准程序范例手册。
由于编者的经验不足、时间仓促、水平有限,书中若有错误和疏漏之处,敬请读者批评指正。
编者
2008.08
第一章显示与控制模块实验
1.1开关控制LED(LightEmittingDiode)显示实验
一、实验目的:
1、了解LED(LightEmittingDiode)发光二极管发光原理,ATMEGA16L的I/O端口读-修改-写的功能;
2、掌握ATMEGA16L的I/O输出缓冲器的对称驱动能力(可以输出或吸收大电流),开关控制LED(LightEmittingDiode)显示电路的设计。
二、实验原理:
1、LED(LightEmittingDiode)是采用注入式发光原理制作的一块发光的半导体材料。
所谓的注入式发光原理是指在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。
LED(LightEmittingDiode)通常有两种工作状态,当它处于反向工作状态时,少数载流子难以注入,故LED(LightEmittingDiode)不发光。
当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,LED(LightEmittingDiode)发光。
根据此原理本实验采用开关为控制端,LED(LightEmittingDiode)为输出端,利用ATMEGA16L单片机控制LED(LightEmittingDiode)的闪烁。
2、拨动开关来控制相应的LED(LightEmittingDiode)的亮灭。
基本实验原理图如图1.1所示:
图1.1.1开关控制LED(LightEmittingDiode)显示实验原理图
三、实验仪器:
光电检测与信息处理综合实验箱万用表导线若干ISP下载线
四、实验内容及步骤:
图1.1.2开关控制LED(LightEmittingDiode)显示实验硬件连接示意图
硬件连接过程:
1、连接电源插座与220V供电电源;
2、如图1.1.2所示连接硬件电路;
3、将ISP下载电缆10芯头与ISP下载插座相连、25芯并口头与计算机并口头相连;
4、用万用表检查线路连接准确无误后进入步骤5;
5、打开实验箱总电源开关和单片机供电开关;
软件操作步骤:
1、新建一个工程:
打开ICCAVR软件,从“Project”下拉菜单中选择“New”命令,在相应的文件下新建一个工程,并命名,注意:
扩展名必须为.PRJ;
2、新建一个c文件:
从“File”下拉菜单中选择“New”命令,新建一个C程序文件,输入C程序代码并保存命名,注意:
扩展名必须为.C;
3、将文件添加到当前工程中:
从“Project”下拉菜单中选择“AddFile(s)”命令,选择第2步已保存的C程序文件;
或者在文本编辑区右击鼠标右键,选择“Addtoproject”。
4、库文件路径设置:
从“Project”下拉菜单中选择“options”命令,将弹出一个对话框。
在“Paths”选项中设置“IncludePath(s)”和“LibraryPath”的路径,注意:
以上二者路径需选择“*:
\icc\include”和“*:
\icc\lib”(*为ICC所安装的盘符),在“Target”选项中的“DeviceConfiguration”对话框中选择“ATMEGA16”,点击确定;
5、编译:
编译程序,从File下拉菜单中选择compilefile->
Tooutput生成可烧录文件,注意:
扩展名为.HEX;
6、下载前的ISP设置:
打开SL-ISP软件,进行相应的设置,具体的设置如下:
在“通信参数设置及器件”对话框中分别选择“LPT1”、“TURBO”、“ATMEGA16”;
在“FLASH存贮器”对话框选择第5步生成的可烧录文件,在弹出对话框中点击确定;
在“配置熔丝”->
“时钟及启动时间”对话框中将“CKSEL3”、“CKSEL1”、“CKSEL0”打挑,其他参数设置皆使用默认状态即可,设置完毕后点击确定;
7、程序下载:
点击编程,等待程序下载完毕后,关实验箱总电源开关和单片机供电开关,断开ISP下载电缆10芯头与ISP下载插座;
8、打开实验箱总电源开关和单片机供电开关,进行脱机操作:
拨动开关来控制相应的LED(LightEmittingDiode)的亮灭。
五、思考题:
1、硬件如图1.1.1所示,如何用ATMEGA16L实现从左到右逐位电亮4位LED(LightEmittingDiode)指示灯。
2、硬件如图1.1.1所示,如何用ATMEGA16L实现4位LED(LightEmittingDiode)指示灯同时闪烁。
1.2键盘显示实验
1、了解ATMEGA16L的I/O端口读-修改-写的功能;
2、掌握矩阵式键盘结构与工作原理及LED静态显示的特点和硬件接口电路的设计。
矩阵式键盘的结构与工作原理:
在键盘中按键数量较多时,为了减少I/O口的占用,通常将按键排列成矩阵形式,在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。
这样,十个I/O端口就可以构成2*8=16个按键,比独立式键盘多出了将近一倍,而且按键数越多,区别越明显。
按键设置在行、列线交点上,行、列线分别连接到按键开关的两端。
行线通过上拉电阻接到+5V上。
平时无按键按下时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
列线电平如果为低,则行线电平为低;
列线电平如果为高,则行线的电平也为高。
这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。
2*8矩阵式键盘
LED工作于静态显示方式时,各位的共阳极连接在一起并接+5V,每位的段选线(a~dp)分别与一个8位的锁存器输出相连。
LED的显示一经确定,相应锁存器的输出将维持不变,直到显示另一个字符为止。
基本实验原理图如图1.2.1所示:
图1.2.1键盘显示实验原理图
光电检测与信息处理综合实验箱万用表16芯扁平线10芯扁平线ISP下载线
图1.2.2键盘显示实验硬件连接示意图
按动键盘会在7段数码管上显示相应的数字。
1、硬件如图1.2.1所示,如何用ATMEGA16L实现单行按键控制7段数码管进行显示实验。
2、硬件如图1.2.2所示,如何用ATMEGA16L实现颠倒两行按键控制7段数码管进行显示实验。
第二章定时器/计数器模块实验
2.1模拟音乐实验
1、学习ATMEGA16L的定时器/计数器的使用;
2、
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