實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) - 機(jī)器人常用的單片機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)

4 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)
? ?? ???A 剛開(kāi)始看書(shū)時(shí)，按照書(shū)上的電路圖連線(xiàn)然后通電調(diào)試，但總不成功，將自己的電路和書(shū)上的電路仔細(xì)對(duì)照發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題。原因在于很多書(shū)上的電路圖都是“簡(jiǎn)化圖”，即省略了一些電路，而這些被省略的電路卻關(guān)乎系統(tǒng)的運(yùn)行。比如，當(dāng)單片機(jī)書(shū)講到AD轉(zhuǎn)換電路，給出的電路圖多省略了晶振和復(fù)位電路，按照AD轉(zhuǎn)換電路圖搭出來(lái)的系統(tǒng)自然不能運(yùn)行。
? ?? ???B 51單片機(jī)P0口輸出信號(hào)時(shí)需要上拉電阻，我經(jīng)常忘記加電阻，導(dǎo)致電路不好使。
? ?? ???C 51單片機(jī)31引腳需要接正極，以選擇采用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果忘記給這個(gè)引腳以正確的電壓，你的單片機(jī)可能不能執(zhí)行程序。


4 應(yīng)用舉例

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四 愛(ài)好者制作機(jī)器人首選 AVR系列單片機(jī)

1 簡(jiǎn)介

AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價(jià)位一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)，而AVR單片機(jī)是典型高性能單片機(jī)。
早期單片機(jī)，比如51單片機(jī)為了提高可靠性（防止數(shù)據(jù)誤讀或跑飛）采用較高的分頻系數(shù)對(duì)時(shí)鐘分頻，使得指令周期長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢。例如51單片機(jī)需要12個(gè)晶振周期才能組成1個(gè)機(jī)器周期，而且很多指令需要2個(gè)機(jī)器周期才能執(zhí)行。AVR單片機(jī)的推出，徹底打破這種舊設(shè)計(jì)格局，廢除了機(jī)器周期，采用精簡(jiǎn)指令集，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行指令。AVR單片機(jī)在12個(gè)晶振周期中能執(zhí)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(fù)雜運(yùn)算時(shí)，AVR的32個(gè)寄存器可相當(dāng)于51的32個(gè)累加器，克服了51系列單片機(jī)只有單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶頸現(xiàn)象，在復(fù)雜運(yùn)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(jī)多內(nèi)部集成了多路AD轉(zhuǎn)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(jī)型號(hào)有EEPROM、FLASH、SRAM三種存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)修改程序存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，即AVR單片機(jī)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(jī)望塵莫及了。
如此高性能的單片機(jī)價(jià)格居然和51單片機(jī)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(jī)。它們都基于同一核心技術(shù)，但在內(nèi)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(jī)能滿(mǎn)足你的需要。
本文只列出ATmega16中檔單片機(jī)的性能：
16KB的FLASH程序存儲(chǔ)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(nèi)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(qū)動(dòng)LED,甚至可直接驅(qū)動(dòng)微型直流減速電機(jī)。而且AVR的IO口可編程設(shè)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)現(xiàn)前所未有的方便和自由。
AVR單片機(jī)可上操作系統(tǒng)，比如UCOS2、Linux等，自主編程實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)功能也很容易。
? ?? ???根據(jù)任務(wù)具體需要選擇最合適的單片機(jī)，使單片機(jī)資源充分利用，使系統(tǒng)性?xún)r(jià)比達(dá)到最高，同時(shí)兼顧未來(lái)擴(kuò)展需要，不要一味選用高性能單片機(jī)，這就是選單片機(jī)的原則。
? ?? ???用ARM+操作系統(tǒng)做超聲波測(cè)距儀——?dú)㈦u用了牛刀。用AVR中檔單片機(jī)做機(jī)器視覺(jué)——有些吃不消。如果把它們調(diào)換一下，一切就恰到好處了。