基于PROTEUS的AVR单片机设计与仿真

第1章 基于PROTEUS的单片机系统仿真
1.1 PROTEUS ISIS编辑环境1
1.1.1 操作界面1
1.1.2 菜单栏和主工具栏5
1.1.3 编辑环境设置6
1.1.4 系统参数设置10
1.2 电路图绘制15
1.2.1 绘图工具15
1.2.2 导线操作20
1.2.3 对象操作20
1.2.4 PROTEUS电路绘制实例22
1.2.5 电路图绘制进阶26
1.3 电路分析与仿真30
1.3.1 激励源30
1.3.2 虚拟仪器31
1.3.3 探针32
1.3.4 图表32
1.3.5 基于图表的仿真35
1.3.6 交互式电路仿真38
1.4 基于PROTEUS的AVR单片机仿真——源代码控制系统44
1.4.1 在PROTEUS VSM中创建源代码文件44
1.4.2 编辑源代码程序45
1.4.3 生成目标代码文件46
1.4.4 代码生成工具47
1.4.5 定义第三方源代码编辑器47
1.4.6 使用第三方IDE48
1.5 基于PROTEUS的AVR单片机仿真——源代码调试49
1.5.1 单步调试49
1.5.2 使用断点调试49
1.5.3 MultiCPU 调试49
1.6 基于PROTEUS的AVR单片机仿真——弹出式窗口49
1.6.1 显示弹出式窗口50
1.6.2 源代码调试窗口50
1.6.3 变量窗口52
1.6.4 观测窗口52
1.7 基于PROTEUS的AVR单片机仿真——实现过程55
1.7.1 原理图输入55
1.7.2 编辑源代码55
1.7.3 生成目标代码57
1.7.4 调试58

第2章 基于IAR Embedded Workbench IDE的AVR单片机C语言程序开发
2.1 IAR Embedded Workbench编辑环境59
2.1.1 IAR Embedded Workbench启动59
2.1.2 项目管理61
2.1.3 源代码控制61
2.1.4 窗口管理62
2.1.5 文本编辑器62
2.1.6 IAR CSPY调试器62
2.1.7 CSPY仿真器驱动 63
2.1.8 AVR IAR C/C++编译器63
2.1.9 IAR 汇编器64
2.1.10 IAR XLINK链接器 64
2.2 创建一个应用工程65
2.2.1 创建一个新的工程65
2.2.2 应用程序的编译和链接70
2.3 使用IAR CSPY Debugger进行调试76
2.3.1 启动调试器76
2.3.2 窗口管理77
2.3.3 查看源文件语句78
2.3.4 查看变量79
2.3.5 设置并监控断点81
2.3.6 在反汇编模式中调试82
2.3.7 监控寄存器83
2.3.8 监控存储器84
2.3.9 查看终端I/O85
2.4 程序运行完毕86
2.5 编写一个中断处理函数86
2.6 基于IAR的AVR单片机C程序的调试与仿真86
2.6.1 在IAR中创建一个新的工程86
2.6.2 编译应用程序87
2.6.3 IAR CSPY程序调试89
2.6.4 C程序的调试与仿真89

应用篇
第3章 AVR系列单片机概述
3.1 AVR系列单片机的特点93
3.2 AT90S8535单片机的总体结构94
3.2.1 AT90S8535的特点94
3.2.2 AT90S8535的结构图95
3.2.3 AT90S8535的引脚配置96
3.2.4 AT90S8535的引脚定义97
3.3 AT90S8535单片机的中央处理器CPU98
3.3.1 结构概述98
3.3.2 通用工作寄存器堆99
3.3.3 X、Y、Z寄存器100
3.3.4 ALU运算逻辑单元100
3.4 AT90S8535单片机存储器组织100
3.4.1 在线可编程Flash100
3.4.2 内部SRAM数据存储器100
3.4.3 EEPROM数据存储器103
3.4.4 I/O寄存器104
3.5 AVR系列单片机系统复位与中断处理106
3.5.1 复位源106
3.5.2 上电复位107
3.5.3 外部复位108
3.5.4 看门狗复位108
3.5.5 MCU状态寄存器109
3.5.6 中断处理109
第4章 AT90S8535单片机EERPOM读/写访问
4.1 EEPROM读/写访问说明111
4.1.1 概述111
4.1.2 相关I/O寄存器111
4.2 片内EEPROM读/写访问示例113
4.2.1 硬件电路113
4.2.2 软件编程113
4.2.3 系统调试与仿真116
第5章 AT90S8535单片机I/O端口
5.1 各I/O端口概述119
5.1.1 端口A119
5.1.2 端口B120
5.1.3 端口C121
5.1.4 端口D122
5.2 各I/O端口第二功能124
5.2.1 端口A第二功能124
5.2.2 端口B第二功能124
5.2.3 端口C第二功能125
5.2.4 端口D第二功能125
第6章 AT90S8535单片机中断系统
6.1 AT90S8535单片机中断源126
6.2 中断处理127
6.3 相关I/O寄存器128
6.3.1 通用中断屏蔽寄存器——GIMSK128
6.3.2 通用中断标志寄存器——GIFR128
6.3.3 T/C中断屏蔽寄存器——TIMSK128
6.3.4 T/C中断标志寄存器——TIFR129
6.4 外部中断130
6.5 中断响应时间130
6.6 MCU控制寄存器——MCUCR130
第7章 AT90S8535单片机定时器/计数器及其应用
7.1 T/C0、T/C1的预定比例器132
7.2 定时器/计数器0（T/C0）133
7.2.1 T/C0的结构、特点及作用133
7.2.2 T/C0相关的I/O寄存器133
7.3 T/C0应用1——作计数器134
7.3.1 硬件电路134
7.3.2 软件编程135
7.3.3 系统调试与仿真137
7.4 T/C0应用2——作定时器139
7.4.1 硬件电路139
7.4.2 软件编程140
7.4.3 系统调试与仿真142
7.5 T/C0应用3——溢出中断动态扫描5位数码管显示144
7.5.1 硬件电路144
7.5.2 软件编程145
7.5.3 系统调试与仿真148
7.6 定时器/计数器1（T/C1）151
7.6.1 T/C1的结构、特点及作用151
7.6.2 T/C1相关的I/O寄存器152
7.6.3 PWM模式下的T/C1155
7.7 T/C1应用1——测量脉冲频率156
7.7.1 硬件电路156
7.7.2 软件编程156
7.7.3 系统调试与仿真161
7.8 T/C1应用2——比较匹配中断165
7.8.1 硬件电路165
7.8.2 软件编程166
7.8.3 系统调试与仿真167
7.9 T/C1应用3——比较匹配产生任意占空比方波168
7.9.1 硬件电路169
7.9.2 软件编程169
7.9.3 系统调试与仿真171
7.10 T/C1应用4——PWM输出作D/A转换器174
7.10.1 硬件电路174
7.10.2 软件编程175
7.10.3 系统调试及仿真176
7.11 定时器/计数器2(T/C2)178
7.11.1 T/C2的预分频器178
7.11.2 T/C2的结构、特点及作用179
7.11.3 T/C2相关的I/O寄存器179
7.11.4 PWM模式下的T/C2180
7.11.5 异步时钟信号的驱动181
7.12 T/C2应用1——作实时时钟183
7.12.1 硬件电路183
7.12.2 软件编程184
7.12.3 系统调试与仿真187
7.13 T/C2应用2——OC2引脚产生PWM脉宽调制输出190
7.13.1 硬件电路190
7.13.2 软件编程191
7.13.3 系统调试与仿真191
7.14 看门狗定时器193
7.14.1 看门狗定时器的结构、特点及作用193
7.14.2 与看门狗定时器有关的寄存器194
7.14.3 看门狗定时器应用编程195
第8章 AT90S8535单片机模拟量输入接口
8.1 模/数转换器ADC196
8.1.1 ADC的特点196
8.1.2 ADC的工作方式197
8.1.3 ADC预分频器197
8.1.4 ADC的噪声抑制功能199
8.1.5 与ADC有关的I/O寄存器199
8.1.6 扫描多个通道200
8.1.7 ADC噪声消除技术200
8.1.8 ADC特性201
8.2 A/D转换应用201
8.2.1 硬件电路201
8.2.2 软件编程202
8.2.3 系统调试与仿真206
8.3 模拟比较器208
8.3.1 模拟比较器概述208
8.3.2 模拟比较器控制和状态寄存器——ACSR209
8.4 模拟比较器应用209
8.4.1 硬件电路210
8.4.2 软件编程210
8.4.3 系统调试与仿真214
第9章 AT90S8535单片机串行接口及其应用
9.1 通用串行接口UART218
9.1.1 数据传送218
9.1.2 数据接收219
9.1.3 UART控制220
9.2 通用串行接口UART应用1——单片机间数据通信224
9.2.1 串行口编程需注意的问题224
9.2.2 硬件电路225
9.2.3 软件编程227
9.2.4 系统调试与仿真232
9.3 通用串行接口UART应用2——单片机自发自收数据236
9.3.1 硬件电路236
9.3.2 软件编程238
9.3.3 系统调试与仿真240
9.4 同步串行接口SPI243
9.4.1 SPI的特性243
9.4.2 SPI的工作模式243
9.4.3 SPI的数据模式245
9.4.4 与SPI有关的寄存器245
9.5 同步串行接口SPI的应用247
9.5.1 硬件电路247
9.5.2 软件编程247
第10章 AT90S8535单片机综合应用
10.1 电子琴模拟设计256
10.1.1 硬件电路256
10.1.2 软件编程257
10.1.3 系统调试与仿真262
10.2 汽车转弯信号灯模拟设计266
10.2.1 硬件电路266
10.2.2 软件编程267
10.2.3 系统调试与仿真271
10.3 交通灯模拟设计275
10.3.1 硬件电路275
10.3.2 软件编程275
10.3.3 系统调试与仿真283
10.4 数字钟模拟设计289
10.4.1 硬件电路289
10.4.2 软件编程290
10.4.3 系统调试与仿真296
10.5 计算器数字输入显示模拟设计300
10.5.1 硬件电路300
10.5.2 软件编程301
10.5.3 系统调试与仿真307
10.6 电子密码锁设计1311
10.6.1 硬件电路311
10.6.2 软件编程312
10.6.3 系统调试与仿真318
10.7 电子密码锁设计2322
10.7.1 硬件电路322
10.7.2 软件编程322
10.7.3 系统调试与仿真331
10.8 直流电机驱动设计334
10.8.1 硬件电路334
10.8.2 软件电路334
10.8.3 系统调试与仿真337
10.9 步进电机驱动设计339
10.9.1 硬件电路340
10.9.2 软件编程340
10.9.3 系统调试与仿真343
10.10 数据采集系统设计345
10.10.1 硬件电路345
10.10.2 软件编程346
10.10.3 系统调试与仿真359
第11章 AVR与嵌入式C语言编程
11.1 中断与复位365
11.1.1 硬件电路365
11.1.2 软件编程365
11.1.3 系统调试与仿真366
11.2 定时器/计数器0370
11.2.1 硬件电路370
11.2.2 软件编程370
11.2.3 系统调试与仿真371
11.3 定时器/计数器1应用1——产生20 kHz的方波信号375
11.3.1 硬件电路375
11.3.2 软件编程376
11.3.3 系统调试与仿真377
11.4 定时器/计数器1应用2——脉宽调制器模式381
11.4.1 硬件电路383
11.4.2 软件编程383
11.4.3 系统调试与仿真384
11.5 模拟接口——A/D转换387
11.5.1 硬件电路387
11.5.2 软件编程387
11.5.3 系统调试与仿真388
11.6 模拟接口——模拟比较器393
11.6.1 硬件电路394
11.6.2 软件编程394
11.6.3 系统调试与仿真395
第12章 新型AVR单片机及其应用
12.1 Atmega8单片机概述400
12.1.1 结构与主要性能400
12.1.2 MCU内核403
12.1.3 复位与中断处理403
12.1.4 存储器404
12.1.5 系统时钟和时钟选择405
12.1.6 系统复位410
12.1.7 中断向量410
12.1.8 外部中断412
12.2 ATmega8定时器/计数器0应用1415
12.2.1 硬件电路415
12.2.2 软件编程415
12.2.3 系统调试与仿真419
12.2.4 关于定时器/计数器0422
12.3 ATmega8定时器/计数器0应用2424
12.3.1 硬件电路425
12.3.2 软件编程426
12.3.3 系统调试与仿真430
12.4 ATmega8 I/O端口应用433
12.4.1 硬件电路433
12.4.2 软件编程434
12.4.3 系统调试与仿真436
12.4.4 关于ATmega8 I/O端口439
12.5 ATmega8 A/DD/A转换及串行数据传输应用444
12.5.1 硬件电路444
12.5.2 软件编程446
12.5.3 系统调试与仿真457
12.5.4 关于ATmega8定时器/计数器1461
12.5.5 关于ATmega8 A/D转换463
12.5.6 关于ATmega8串行通信469
12.6 ATmega8应用1——计数及显示系统480
12.6.1 硬件电路480
12.6.2 软件编程480
12.6.3 系统调试与仿真485
12.7 ATmega8应用2——键盘显示系统489
12.7.1 硬件电路489
12.7.2 软件编程489
12.7.3 系统调试与仿真500
12.8 ATmega8应用3——PWM502
12.8.1 硬件电路502
12.8.2 软件编程502
12.8.3 系统调试与仿真513
附录
附录A IAR系统目录523
附录B IAR文件类型525
附录C 8位RISC指令结构AVR单片机选型表527
附录D AVR器件118条指令速查表528
附录E AT90S8535 I/O空间530
附录F Atmega8 I/O地址空间分配表533
附录G 通用延时子程序535
附录H 从MCS51到AVR的快速转换
H.1 AVR 和MCS51存储器配置的对比537
H.2 AVR 输入/输出端口的使用539
H.3 AVR 和MCS51定时器的对比540
H.4 AVR 和MCS51 中断系统的对比542
H.5 AVR 和MCS51 位操作功能的对比543
H.6 AVR 单片机内置EEPROM 的使用543
H.7 AVR单片机内置看门狗电路的使用543
H.8 AVR和MCS51中串口通信UART功能的对比544
H.9 C51的源代码向PROTEUS中AVR的快速转换544
附录I intrinsic函数549
附录J IAR中断向量定义550
附录K 单片机C程序优化
K.1 程序结构的优化552
K.2 代码的优化553
附录L DS18B20简介
L.1 总体特点557
L.2 内部结构557
L.3 硬件配置558
L.4 命令序列559
L.5 DS18B20的信号方式560
参考文献563