機器人常用的單片機使用經(jīng)驗（二）

四 愛(ài)好者制作機器人首選 AVR系列單片機

1 簡(jiǎn)介

AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強型內置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機。高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價(jià)位一直是衡量單片機性能的重要指標，而AVR單片機是典型高性能單片機。
早期單片機，比如51單片機為了提高可靠性（防止數據誤讀或跑飛）采用較高的分頻系數對時(shí)鐘分頻，使得指令周期長(cháng)，執行速度慢。例如51單片機需要12個(gè)晶振周期才能組成1個(gè)機器周期，而且很多指令需要2個(gè)機器周期才能執行。AVR單片機的推出，徹底打破這種舊設計格局，廢除了機器周期，采用精簡(jiǎn)指令集，取指周期短，又可預取指令，實(shí)現流水作業(yè)，故可高速執行指令。AVR單片機在12個(gè)晶振周期中能執行12條指令，從這個(gè)角度看，如果晶振頻率相同，AVR的速度是51的12倍到24倍。
AVR有32個(gè)通用寄存器，在進(jìn)行大量復雜運算時(shí)，AVR的32個(gè)寄存器可相當于51的32個(gè)累加器，克服了51系列單片機只有單一累加器數據處理造成的瓶頸現象，在復雜運算時(shí)速度比51快5倍以上。由此可看出，51與AVR相比是多么慢，AVR是多么快。
AVR系列單片機多內部集成了多路AD轉換器、電壓比較器、ISP、I2C、JTAG總線(xiàn)電路、UART串口、大功率IO口、看門(mén)狗等實(shí)用電路，并且很多AVR單片機型號有EEPROM、FLASH、SRAM三種存儲器，可以實(shí)現實(shí)時(shí)修改程序存儲器中的內容，即AVR單片機可以自己修改自己的程序。同時(shí)AVR一般能工作在寬電壓范圍（2.7～6.0V），有的居然可以在1.8V電壓下工作。以上這些性能只是AVR眾多性能中的一部分，然而已經(jīng)讓51系列單片機望塵莫及了。
如此高性能的單片機價(jià)格居然和51單片機差不多，比如ATmega8價(jià)格為8元左右，ATmega16在13元左右，這是AVR有極高性?xún)r(jià)比的真實(shí)寫(xiě)照。


2 性能
AVR家族人丁興旺，包括ATinyAVR（微小型）、低功耗類(lèi)、ATmegaAVR高中低檔5類(lèi)單片機。它們都基于同一核心技術(shù)，但在內部集成的電路多少上有不同。不論你要做電子手表還是視頻處理，都有一款合適的AVR單片機能滿(mǎn)足你的需要。
本文只列出ATmega16中檔單片機的性能：
16KB的FLASH程序存儲器；512B的EEPROM；1KB的SRAM；32個(gè)快速寄存器；32個(gè)大功率IO口；20個(gè)中斷；2個(gè)外部中斷口；有SPI、SUART、I2C總線(xiàn)接口；2個(gè)8位定時(shí)器；1個(gè)16位定時(shí)器；3個(gè)PWM通道；有實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC；8個(gè)10位AD通道；電壓比較器；看門(mén)狗；內置時(shí)鐘振蕩器；JTAG接口；ISP在線(xiàn)編程；電壓范圍為2.7V-5.5V；外部時(shí)鐘晶振0-16MHz；有PID和多種貼片封裝。
AVR的IO口能輸出20mA和吸收40mA的電流，不僅可直接驅動(dòng)LED,甚至可直接驅動(dòng)微型直流減速電機。而且AVR的IO口可編程設置成輸入、輸出、高阻態(tài)狀態(tài)，是真正的3態(tài)IO口。和51相比使用AVR開(kāi)發(fā)產(chǎn)品你會(huì )發(fā)