综合实验一按键控制流水灯实验查询方式.docx
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综合实验一按键控制流水灯实验查询方式
北京科技大学
微型计算机原理实验报告
学院:
____自动化学院________________
专业、年级:
_自动化1101_______________
**********________________
学号:
_***********____________
****________***____________
2013年12月
综合实验一
按键控制流水灯实验(查询方式)
实验学时:
2学时
一、实验目的
1.掌握ATmega16I/O口操作相关寄存器
2.掌握CodeVisionAVR软件的使用
3.复习C语言,总结单片机C语言的特点
二、实验内容
1.设计一个简单控制程序,功能是8个LED逐一循环发光0.5s,构成“流水灯”。
2.用两个按键K1和K2控制流水灯(中断方式):
(1)当按下K1时,流水灯从左向右流动;
(2)当按下K2时,流水灯从右向左流动。
三、实验所用仪表及设备
硬件:
PC机一台、AVR_StudyV1.1实验板
软件:
CodeVisionAVR集成开发软件、SLISP下载软件
四、实验原理
ATmega16芯片有PORTA、PORTB、PORTC、PORTD(简称PA、PB、PC、PD)4组8位,共32路通用I/O接口,分别对应于芯片上32根I/O引脚。
所有这些I/O口都是双(有的为3)功能复用的。
其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用,而复用功能则分别用于中断、时钟/计数器、USRAT、I2C和SPI串行通信、模拟比较、捕捉等应用。
这些I/O口同外围电路的有机组合,构成各式各样的单片机嵌入式系统的前向、后向通道接口,人机交互接口和数据通信接口,形成和实现了千变万化的应用。
每组I/O口配备三个8位寄存器,它们分别是方向控制寄存器DDRx,数据寄存器PORTx,和输入引脚寄存器PINx(x=A\B\C\D)。
I/O口的工作方式和表现特征由这3个I/O口寄存器控制。
AVR通用I/O端口的引脚配置情况:
I/O口引脚配置表
DDRXn
PORTXn
PUD
I/O方式
内部上拉电阻
引脚状态说明
0
0
X
输入
无效
三态(高阻)
0
1
0
输入
有效
外部引脚拉低时输出电流(uA)
0
1
1
输入
无效
三态(高阻)
1
0
X
输出
无效
推挽0输出,吸收电流(20mA)
1
1
X
输出
无效
推挽1输出,输出电流(20mA)
表中的PUD为寄存器SFIOR中的一位,它的作用相当AVR全部I/O口内部上拉电阻的总开关。
当PUD=1时,AVR所有I/O内部上拉电阻都不起作用(全局内部上拉无效);而PUD=0时,各个I/O口内部上拉电阻取决于DDRXn的设置。
小结:
(1)使用AVR的I/O口,首先要正确设置其工作方式,确定其工作在输出方式还是输入方式。
(2)当I/O工作在输入方式,要读取外部引脚上的电平时,应读取PINxn的值,而不是PORTxn的值。
(3)当I/O工作在输入方式,要根据实际情况使用或不使用内部的上拉电阻。
(4)一旦将I/O口的工作方式由输出设置成输入方式后,必须等待一个时钟周期后才能正确的读到外部引脚PINxn的值。
(5)正确使用AVR的I/O口要注意:
先正确设置DDRx方向寄存器,再进行I/O口的读写操作。
(6)AVR的I/O口复位后的初始状态全部为输入工作方式,内部上拉电阻无效。
所以,外部引脚呈现三态高阻输入状态。
因此,用户程序需要首先对要使用的I/O口进行初始化设置,根据实际需要设定使用I/O口的工作方式(输出还是输入),当设定为输入方式时,还要考虑是否使用内部的上拉电阻。
(7)在硬件电路设计时,如能利用AVR内部I/O口的上拉电阻,可以节省外部的上拉电阻。
五、实验步骤
1、硬件接线图:
根据图3.2所示,使用杜邦线将AVR_StudyV1.1实验板PA口与LED相连。
图3.2
2、新建工程,实现实验内容1。
根据电路图,LED属于共阳接法,所以PORTA输出低电平时灯点亮。
PORTA初始化:
DDRA=0xFF;//PA口工作为输出方式
PORTA=0xFF;//PA口输出全1,LED全灭
“流水灯”程序控制:
1、PA0=0点亮LED0PORTA=0b11111110=~(1<<0)
2、PA1=0点亮LED1PORTA=0b11111101=~(1<<1)
3、PA2=0点亮LED2PORTA=0b11111011=~(1<<2)
……
7、PA6=0点亮LED6PORTA=0b10111111=~(1<<6)
8、PA7=0点亮LED7PORTA=0b01111111=~(1<<7)
9、PA0=0点亮LED0PORTA=0b11111110=~(1<<0)
……
根据控制流程,总结出:
可以利用移位运算实现“流水灯”的设计。
主函数:
voidmain(void)
{
unsignedcharposition=0;//position为控制位的位置
PORTA=0xFF;//PA口输出全1,LED全灭
DDRA=0xFF;//PA口工作为输出方式
while
(1)
{
PORTA=~(1< if(++position>=8)position=0; delay_ms(500); }; } 3、新建工程,实现实验内容2。 提示: 在CVAVR中,提供intrand(void)和voidsrand(intseed)函数,产生随机数。 函数包含在头文件stdlib.h中,具体内容查阅CVAVR帮助文档。 在每一次读取流水灯程序前检测按键是否按下。 主程序如下 while (1) { //Placeyourcodehere //PORTA=led_7[count];//数码管更新显示 switch(readkey())//检测一次按键是否按下,并读取相应的按键程序 { caseNO_KEY: break; caseKEY1: //第一种情况 position=0; i=16; while(i--) { PORTA=~(0x80>>position); if(++position>=8) position=0; delay_ms(50); } PORTA=0x00; break; caseKEY2: //第二种情况 position=0; i=16; while(i--) { PORTA=~(0xef< //现从一个点亮到逐步全部点亮 if(++position>=8) position=0; delay_ms(200);//延时程序 } PORTA=0x00; break; default: break; } }; } 4、下载程序,观察实验现象。 注意熔丝位的配置,选择内部4MHz时钟。 附件: 原程序代码 /***************************************************** Thisprogramwasproducedbythe CodeWizardAVRV2.03.4Standard AutomaticProgramGenerator Copyright1998-2008PavelHaiduc,HPInfoTechs.r.l. Project: Version: Date: 2009-9-22 Author: Company: Comments: Chiptype: ATmega16 Programtype: Application Clockfrequency: 4.000000MHz Memorymodel: Small ExternalRAMsize: 0 DataStacksize: 256 *****************************************************/ #include #include //Declareyourglobalvariableshere //Declareyourglobalvariableshere flashunsignedcharled_7[16]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}; unsignedcharposition,i; #defineNO_KEY0 #defineKEY11 #defineKEY22 #defineKEY1_PIN~PIND.2 #defineKEY2_PIN~PIND.3 unsignedcharreadkey(void) { if(KEY1_PIN)//判断KEY1是否按下 { delay_ms(20);//延时20ms,屏蔽抖动区 if(KEY1_PIN)//再次判断KEY1是否按下 { while(KEY1_PIN);//等待按键释放 returnKEY1;//返回键值1 } } elseif(KEY2_PIN)//判断KEY2是否按下 { delay_ms(20);//延时20ms,屏蔽抖动区 if(KEY2_PIN)//再次判断KEY2是否按下 { while(KEY2_PIN);//等待按键释放 returnKEY2;//返回键值2 } } returnNO_KEY;//没有按键按下,返回键值0 } unsignedcharcount; voidmain(void) { //Declareyourlocalvariableshere //Input/OutputPortsinitialization //PortAinitialization //Func7=OutFunc6=OutFunc5=OutFunc4=OutFunc3=OutFunc2=OutFunc1=OutFunc0=Out //State7=1State6=1State5=1State4=1State3=1State2=1State1=1State0=1 PORTA=0xFF; DDRA=0xFF; //PortBinitialization //Func7=InFunc6=InFunc5=InFunc4=InFunc3=InFunc2=InFunc1=InFunc0=In //State7=TState6=TState5=TState4=TState3=TState2=TState1=PState0=P PORTB=0x03; DDRB=0x00; //PortCinitialization //Func7=InFunc6=InFunc5=InFunc4=InFunc3=InFunc2=InFunc1=InFunc0=In //State7=TState6=TState5=TState4=TState3=TState2=TState1=TState0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00; //PortDinitialization //Func7=InFunc6=InFunc5=InFunc4=InFunc3=InFunc2=InFunc1=InFunc0=In //State7=TState6=TState5=TState4=TState3=TState2=TState1=TState0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; //Timer/Counter0initialization //Clocksource: SystemClock //Clockvalue: Timer0Stopped //Mode: Normaltop=FFh //OC0output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; //Timer/Counter1initialization //Clocksource: SystemClock //Clockvalue: Timer1Stopped //Mode: Normaltop=FFFFh //OC1Aoutput: Discon. //OC1Boutput: Discon. //NoiseCanceler: Off //InputCaptureonFallingEdge //Timer1OverflowInterrupt: Off //InputCaptureInterrupt: Off //CompareAMatchInterrupt: Off //CompareBMatchInterrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; //Timer/Counter2initialization //Clocksource: SystemClock //Clockvalue: Timer2Stopped //Mode: Normaltop=FFh //OC2output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; //ExternalInterrupt(s)initialization //INT0: Off //INT1: Off //INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; //Timer(s)/Counter(s)Interrupt(s)initialization TIMSK=0x00; //AnalogComparatorinitialization //AnalogComparator: Off //AnalogComparatorInputCapturebyTimer/Counter1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; count=0; while (1) { //Placeyourcodehere //PORTA=led_7[count];//数码管更新显示 switch(readkey()) { caseNO_KEY: break; caseKEY1: position=0; i=16; while(i--) { PORTA=~(0x80>>position); if(++position>=8) position=0; delay_ms(50); } PORTA=0x00; break; caseKEY2: position=0; i=16; while(i--) { PORTA=~(0xef< //现从一个点亮到逐步全部点亮 if(++position>=8) position=0; delay_ms(200); } PORTA=0x00; break; default: break; } }; }
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