AVR I/O口使用方法

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AVR单片机寄存器 DDRx PORTx PINx 与对应IO端口之间的关系(x代表某个端口,如A端口、B端口等)

下表以端口B的第2位PB2为例子加以说明,并且假设PB2为悬空状态

DDRB.2


PORTB.2


读取PINB.2的结果


引脚PB2的状态

1
1

1

PB2推挽输出

1

1
0

0

PB2推挽输出

 0

0
1

1

PB2弱上拉,可作输入

0
0

×

PB2高阻抗,可作输入

读取PINB.2时,就是读取PB2引脚的实际电平,

如果PB2直接接VCC,那么任何时候读取PINB.2的结果都是1

如果PB2直接接GND,那么任何时候读取PINB.2的结果都是0
下面是一个标准C语言例子:


#include <mega48.h>   

unsigned char abc;       //定义一个变量

void main(void)          //主函数

{

DDRB = 0b11110000;

PORTB = 0b11001100;    

while (1)               //主循环

{   

    abc   = PINB;        //读取B端口的实际电平

}

}


如果整个B端口都是悬空的话,

那么abc的结果就是:0b110011**

如果B端口第7位接GND 、第0位接VCC 、其它位悬空,

那么abc的结果就是:0b010011*1 (PB7工作在“短路”状态)

其中“*”表示不确定,理想状态下可以看作0

端口声明:include <iom16v.h>
#include "D:\ICC_H\CmmICC.H"
#define OUT_BUZ sbi(DDRB,3) //PB3
#define BUZ_ON cbi(PORTB,3)
#define BUZ_OFF sbi(PORTB,3)
/*--------------------------------------------------------------------
程 序名称:
程序功能:
注意事项:
提示说明:
输 入:
返 回:
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
OUT_BUZ; //设置相应的IO口为输出
while(1)
{
BUZ_ON; //我叫
delay50ms(20);
BUZ_OFF; //我不叫
delay50ms(20);
}
}

系统调试
将语句:delay50ms(20);改为语句:delay50ms(1);可以听到 叫的频率更高,吵死人了!


以ATMEGA16为例,用轻松幽默的讲解方式,讲解AVR的每个功能部件,配合给出 Protel电路图及ICCAVR源代码。
都是网上找的资料,整理了一下,大伙凑或者学吧!

第一课 AVR IO输出之LED显示程序

系统功能
使用AVR控制8位LED,做到想闪就闪,不想闪就不闪,左闪右闪,拚命闪,演示AVR单片机之“点灯术”。
硬件设计
关于AVR的I/O结构及相关介绍详见Datasheet,这里仅对作部分简单介绍,下面是AVR的I/O引脚配置表:
AVR 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)
虽然AVR的I/O口单独输出“1”时,可输出较大电流足已点亮一盏灯,但AVR总的I/O输出毕竟是有限的,所以,有经验的点灯者考虑到除了点 灯外可能还有其它费劲的活儿要干,会将AVR的I/O口设计为输出“0”时点灯,输出“1”时熄灯。这种接法亦叫“灌电流接法”。

AVR主控电路原理图(点击图片放大,不需要放大镜! )

LED控制电路原理图(点击图片放大,不需要放大镜! )
软件设计

下面部分从TXT拷出,拷到网页,代码部分缺省了很多空格,比较凌乱,请谅解!

//目标系统: 基于AVR单片机
//应用软件: ICC AVR
/*01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101
----------------------------------------------------------------------
实 验内容:
点灯,让灯左闪右闪,拼命闪。
----------------------------------------------------------------------
硬 件连接:
将PD口的LED指示灯使能开关切换到"ON"状态。
----------------------------------------------------------------------
注 意事项:
(1)若有加载库程序,请将光盘根目录下的“库程序”下的“ICC_H”文件夹拷到D盘
(2)请详细阅读:光盘根目录下的“产品资料\开 发板实验板\SMK系列\SMK1632\说明资料”
----------------------------------------------------------------------
10101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010*/

#include <iom16v.h>
#include "D:\ICC_H\CmmICC.H"
#define LED_DDR DDRD
#define LED_PORT PORTD
/*--------------------------------------------------------------------
程 序名称:
程序功能:
注意事项:
提示说明:
输 入:
返 回:
--------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
uint8 i,j;
LED_DDR=0XFF;
while(1)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
LED_PORT^=0xFF; //我闪!拚命闪!
delay50ms(10);
}
j=0x01;
for(i=0;i<8;i++)
{
j<<=1;
LED_PORT=j; //我左闪!
delay50ms(10);
}
j=0x80;
for(i=0;i<8;i++)
{
j>>=1;
LED_PORT=j; //我右闪!
delay50ms(10);
}
}
}

系统调试
本节的目的在于学习AVR的IO输出功能,对于AVR来说,它和传统的51单片机不 同,需要设置IO引脚方向。
作如下调试:
(1)改变IO方向,即将“LED_DDR=0XFF;”改为“0X00”,观察现象。
(2) 将语句:delay50ms(10);改为语句:delay50ms(1);可以看到LED闪的更快,眼都花了!

东西在于灵活运用,下面是用LED做的手表,内部是用AVR,ATmega48做的,请思考实现如何下 面的功能。

AVR 单片机的IO口是标准的双向端口,首先要设置IO口的状态,即:输入还是输出

DDRx寄存器就是AVR单片机的端口方向寄存器,通过设置DDRx可以设置x端口的状态。
DDRx 端口方向寄存器相应位设置为1则对应的x端口相应位为输出状态,DDRx端口方向寄存器相应位设置为0则对应的x端口相应位为输入状态。
例如:
DDRA = 0xFF; //设置端口A所有口为输出状态,因为0xFF对应的二进制为11111111b

DDRA = 0x0F //设置端口A高4位为输入状态,低4位为输出状态,因为0x0F对应的二进制为00001111b


PORTx寄存器是AVR单片机的输出寄存器,端口输出状态设定好后通过设置PORTx可以使 端口x的相应位输入高电平或低电平来控制外部设备。
例如:
PORTA = 0xFF; //端口A所有口线输出高电平

PORTA = 0x0F; //端口A高4位输出低电平,低4位输出高电平

小贴士:
利用位逻辑运算符对特定的端口进行设定。

PORTA = 1<<3; //端口A第4位置为高电平,其它为低电平,应为00000001左移3位后是00001000
PORTA = 1<<7; //同理,第8位置高电平

有时候我们期望端口某一位设置成高电平,但是其它位的高低电平要保持不变,如何做呢?C语言是很强大 的,有办法!如下:

PORTA |=1<<3; //实现端口A第4位置为高电平,其它位的高低电平不受影响
上面的语句是简化的写法,分解一下就是:
PORTA = PORTA | (1<<3); //数字1左移3位后与端口A进行按位或,结果就是端口A第4位置为高电平,其它位的高低电平不受影响

那么大家就会问了,如何实现设置某一位为低电平,其它位的高低电平不变呢?建议大家思考1分钟再看下面 的内容。
PORTA &=~(1<<3); //解释一下,首先将1左移3位变成00001000b,然后再按位取反变成11110111b,然后再与端口A做按位与运算,这样就实现了设置端口A第 4位为低电平,其它位的高低电平不变。
分解后的语句为:
PORTA = PORTA & (~(1<<3)); //结果是一样的

将某端口相应位的高低电平翻转,即原来高电平变为低电平,低电平变为高电平,呵呵!好简单呦!

PORTA = ~PORTA; //将PORTA按位取反后再赋值给PORTA

按位逻辑运算还有一个异或,这个也非常有意思,它能实现电平翻转,有兴趣大家看看书,算是给大家留个想 头吧!

再出个小题目!
大家都知道已知a,b两个变量,再编程中要交换两个变量常用的方法是定义一个中 间变量c,然后:

c=a;
a=b;
b=c;

通过中间变量c完成a、b变量内容的交换!
不过大家想一想使用C语言能不能不用中间变量来完成 a、b变量的交换呢?答案肯定是能,因为C语言很强大!
不过还是希望大家先想一想再看答案,看完答案后再认真分析一下,体会编程的巧妙之处!
答 案:
使用到了C语言的按位异或逻辑操作,由于没有中间变量,同时逻辑运算的速度很快,整个交换过程比常规方法要快不少!

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

过程就是a异或b,b异或a,然后a再异或b就完成了!

异或的逻辑表
1 ^ 1 0
0 ^ 1 1
1 ^ 0 1
0 ^ 0 0

adm 真厉害,这个你都知道,看来是编程的行家。

交换变量这样的问题,如果你没看过相关的资料,初学者很难自己想出来的。

int a,b;

a=3;

b=5;

a=a+b //a=8 b=5

b=a-b //a=8 b=3

a=a-b //a=5 a=3

这样仅仅是算法技巧的问题,现在很难遇到内存不够 的情况了。

交换变量这样的问题,如果你没看过相关的资料,初学者很难自己想出来的。

int a,b;
a=3;
b=5;

a=a+b //a=8 b=5
b=a-b //a=8 b=3
a=a-b //a......


又学一招,确实也很巧妙!有异曲同工之处。
我这些是看资料从别人那学来的,不过逻辑运 算要比算术运算快一倍以上,写了个程序在AVR Studio 中软件仿真了一下!
程序如下:
#include <iom16v.h>

void main (void)
{
int a=10,b=20;
unsigned char x=30,y=40;

a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;

x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;
while (1);
}
首先仅仅运算,算术运算用了8个时钟单位,逻辑运算用了3个时钟单位,因为算术运算牵扯到了负数。
那变量赋值 呢,int 赋值用了4个时钟单位,unsigned char赋值用了2个时钟单位。
综合一下,算术运算用时12个单位,逻辑运算用时5个单位,效率要高 2.4倍! 项目编译完后会生成一个.cof的调试文件(我是用ICC,CV应该也有),用AVR Studio打开这个.cof文件,选好处理器型号(M16)就会进入软件仿真,按Alt+O快捷键设置处理器的频率,这样可以看运行的时间,否则只能看 运行时钟,时间就不准了。再下来就是按F11单步执行,F10是一下执行完一个过程,如:循环、函数等。时钟和运行时间可以在任意时间用鼠标右键清零,这 样数字比较直观,不用再加减。

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