AVR单片机应用技术
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spContent=《AVR单片机应用技术》课程是以新型AVRMega16单片机作为学习载体,以单片机自身资源在相关电子产品的应用能力为主要学习目标,以项目化进行组织、按照电子产品开发步骤作为教学实施方式的教改课程。
—— 课程团队
课程概述

AVR单片机是在1997年由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生研发的增强型RISC精简指令集高速8位单片机。可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单片机内嵌高质量的Flash程序存储器,擦写方便,支持ISP在系统编程和IAP在应用编程,便于产品的调试、开发、生产、更新。

   内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据,避免断电丢失。

   AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定(初始)高阻输入,使的得I/O口资源灵活、功能强大。

AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器,可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。

AVR单片机独有的“以定时器/计数器(单)双向计数形成三角波,再与输出比较匹配寄存器配合,生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。

AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD,多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位),可设置的启动后延时运行程序,增强了嵌入式系统的可靠性。

AVR单片机具有多种省电休眠模式,且可宽电压运行(5-1.8V),抗干扰能力强,可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。

AVR单片机内部集成多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWISPIA/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口),充分体现了单片机技术从“片自为战”向“片上系统SoC”的发展方向。

本课程以AVRMega16单片机为学习载体,以项目化方式安排学习内容,充分利用电路基础、模拟电子、数字电子、C语言编程等课程的知识,结合单片机片内资源,共设计了9个能实现不同功能的教学项目。教学项目具体如下:

1、通过单片机的I/O口应用技术控制LED、继电器、按键等外部元器件设计的项目一《常用电器电源乒乓式开关控制系统设计》;

2、利用数码管的动态显示技术及单片机的外部中断技术设计的项目二《脉冲计数控制系统设计》;

3、8位数码管控制技术与单片机片内EEPROM存储技术设计的项目三《篮球比赛计分器设计》;

4、利用单片机片内定时器技术设计的项目四《电子时钟设计》;

5、利用单片机片内PWM输出技术设计的项目五《PWM调光控制器设计》;

6、利用片内A/D转换技术设计的项目六《简易数字电压表设计》;

7、利用片内TWI技术及温度传感器设计的项目七《多点温度采集系统设计》;

8、利用片内SPI技术及铁电存储器设计的项目八《数据存储系统设计》;

9、利用单片机UART技术及看门狗功能设计项目九《服务业窗口评价器设计》。

项目的教学展开以实际电子产品开发步骤组织实施,具体分为项目学习引入(项目背景及实物演示)、项目方案设计及器件选型(项目宏观设计思路)、项目电路设计(I/O口分配及详细电路设计思路与演示过程)、项目驱动程序设计(C语言模块化设计架构及寄存器设置,代码的具体实现过程等)、项目制作与功能实现等步骤。

课程的考核主要有教学单元的随堂测试、项目测试、项目功能拓展练习及综合考试等环节组成。每个项目的拓展练习,需要写出详细的设计报告。

通过本课程的学习并合格通过,学习者能达到初级电子工程师的基本素质与意识。


课程大纲

项目5 PWM调光控制系统设计

项目5 5.1项目学习引入

项目5 5.2项目方案设计

项目5 5.3ATMega16单片机的定时器T0产生PWM的原理

项目5 5.4项目的液晶1602显示设计1

项目5 5.5项目的液晶1602显示设计2

项目5 5.6项目的按键控制设计与项目的仿真功能实现

项目5 5.7项目硬件制作及可执行程序下载演示

项目5 项目基本知识测试

项目2 脉冲计数控制系统设计

2.1   项目学习引入

2.2  项目方案设计

2.3  项目电路设计

2.4  数码管动态显示驱动程序设计

2.5  外部中断寄存器设置

2.6  外部中断0驱动程序设计

2.7  项目硬件制作与可执行程序下载演示

附件1   软件延时程序的延时时间查看

附件2  AVR ATMega16单片机核心开发板介绍与使用方法

项目2 项目基本知识测验

项目1 家用电器乒乓式电源开关控制系统设计

项目1 1.1项目学习引入

项目1 1.2项目方案设计

项目1 1.3 上电指示LED控制电路及驱动程序设计

项目1 1.4 按键电路及驱动程序设计

项目1 1.5 继电器控制电路及项目完整功能的驱动与仿真实现

项目1 1.6 项目硬件制作与可执行程序下载演示

项目1  项目基本知识测验

知识能力与拓展训练

项目4 能校时的电子时钟设计

项目4 4.1 项目学习引入部分

项目4 4.2 项目方案设计

项目4 4.3 液晶1602显示设计1

项目4 4.4 液晶1602显示设计2

项目4 4.5 计时程序设计

项目4 4.6 校时设计1

项目4 4.7 校时设计2

项目4 4.8 项目实现

项目4 项目基本知识测试

项目9 服务业窗口评价控制系统设计

项目9 9.1 项目学习引入

项目9 9.2项目方案设计

项目9 9.3项目显示部分设计1

项目9 9.4项目显示部分设计2

项目9 9.5按键评价的控制与信息显示

项目9 9.6串口通信基础

项目9 9.7单片机与电脑串口通信的函数编写

项目9 9.8项目功能初步验证

项目9 9.9看门狗应用及项目功能仿真验证

项目9 9.10项目硬件制作

项目9 窗口评价器设计项目测试题

项目10  电子密码锁设计

项目10 项目学习引入--电子密码锁功能分析与电路设计

项目10 项目12个独立按键的扫描程序设计

项目10 MEGA16单片机片内EEPROM读写驱动设计

项目10 电子密码锁功能实现算法设计

项目10 电子密码锁硬件连接与功能实现

项目10 电子密码锁单元测试

项目6 简易数字电压表设计

项目6 项目学习引入

项目6 简易数字电压表方案设计

项目6 简易数字电压表控制电路设计

项目6 项目驱动程序设计之MEGA16单片机片内A/D使用

项目6 项目驱动程序代码设计与功能仿真验证

项目6 项目硬件制作

项目6 项目单元测试习题

项目3  篮球比赛计分器设计

项目3 篮球比赛计分器设计学习引入

项目3 篮球比赛计分器项目方案设计

项目3 篮球比赛计分器的按键电路设计

项目3 篮球比赛计分器按键驱动程序设计

项目3 篮球比赛计分器信息显示电路设计

项目3 篮球比赛计分器信息显示驱动程序设计

项目3 篮球比赛计分器主客场计分标识电路设计

项目3 篮球比赛计分器主客场标识驱动程序设计

项目3 篮球比赛计分器设计功能实现

项目7   基于TWI总线的多点温度采集控制系统设计

项目7 基于TWI总线的多点温度采集控制系统设计项目学习引入

项目7 基于TWI总线的多点温度采集控制系统项目方案设计

项目7 基于TWI总线的多点温度采集系统电路设计

项目7 基于TWI总线的多点温度采集系统驱动程序设计1

项目7 基于TWI总线的多点温度采集系统驱动程序设计2

项目7 基于TWI总线的多点温度采集系统功能实现

预备知识

电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、C语言编程技术、电子元器件基本焊接技术、常用电子仪器仪表应用技术等

证书要求

参考资料

(1)教材:杨永主编.《ATMega16单片机项目导向教程》第二版.电子工业出版社

(2)参考资料:MEGA16设计应用文档

(3)在线开放课程中按单元分配的教学视频

(4)在线开放课程中配套教学视频的随堂测试习题

(5)项目测试习题及拓展任务