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前 言 2 第一章 显示与控制模块实验 3 1.1 开关控制LED(Light Emitting Diode)显示实验 3 1.2 键盘显示实验 6 第二章 定时器/计数器模块实验 9 2.1 模拟音乐实验 9 2.2 双路PWM(脉冲宽度调制)波实验 12 2.3 方波发生器实验 15 2.4 信号发生器实验 18 第三章 通信模块实验 21 3.1 异步通信--USART实验 21 3.2 串行外设接口SPI-液晶显示实验 24 3.3 双线串行接口--TWI读写E2PROM实验 27 第四章 综合模块实验 30 4.1 AD转换实验 30 4.2 微型打印机实验 34 附录Ⅰ 实验程序 37 开关控制LED(Light Emitting Diode)显示实验程序 37 键盘显示实验程序 38 模拟音乐实验程序 41 双路PWM(脉冲宽度调制)波实验 44 方波发生器实验程序 48 信号发生器实验程序 50 异步通信--USART实验程序 52 串行外设接口SPI-液晶显示实验程序 53 双线串行接口--TWI读写E2PROM实验程序 60 AD转换实验程序 64 微型打印机实验程序 66 附录Ⅱ 液晶12864M 69 附录Ⅲ AT24C02英文说明书 75 前 言 随着半导体集成技术的发展和软件性能的新结构的推出，ATMEL公司推出了一款新型AVR高档次单片机-ATMEGA16L。由于ATMEGA16L融入了先进的E2PROM电可擦除和FLASHROM闪存储器技术，使其具有了片上操作系统(SOPC)的功能。ATMEGA16L单片机采用哈佛和RISC(精简指令集)结构，具有16MIPS/16MHZ的高速运行处理能力并且采用采用32个通用工作寄存器组成快速存取寄存器组，用32个通用工作寄存器代替了累加器，从而避免了在传统结构中累加器和存储器之间数据传送造成的瓶颈现象。ATMEGA16L单片机还具有在系统编程(ISP)的特点，这给学习和使用ATMEGA16L单片机带来了极大的方便。由于这些特点，使其成为一款具有极高性能价格比的单片机，在产品应用市场上极具竞争力，从而使ATMEGA16L迅速进入广泛的应用领域。 本实验讲义围绕着ATMEGA16L单片机作为处理芯片开发了显示与控制模块、定时器/计数器模块、通信模块、综合模块四部分实验。深入浅出的介绍了各实验的原理及相关内容，重点突出ATMEGA16L单片机的实际应用部分，从而使学生动手的实际能力得到提高。 本讲义是光电检测与信息处理综合实验箱的配套讲义，所有介绍的实验程序代码均已在光电检测与信息处理综合实验箱上调试完成，可作为ATMEGA16的C语言标准程序范例手册。 由于编者的经验不足、时间仓促、水平有限，书中若有错误和疏漏之处，敬请读者批评指正。 编者 2008.08 第一章 显示与控制模块实验 1.1 开关控制LED(Light Emitting Diode)显示实验 一、实验目的： 1、了解LED(Light Emitting Diode)发光二极管发光原理，ATMEGA16L的I/O端口读-修改-写的功能； 2、掌握ATMEGA16L的I/O输出缓冲器的对称驱动能力(可以输出或吸收大电流)，开关控制LED(Light Emitting Diode)显示电路的设计。 二、实验原理： 1、LED(Light Emitting Diode)是采用注入式发光原理制作的一块发光的半导体材料。所谓的注入式发光原理是指在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。LED(Light Emitting Diode)通常有两种工作状态，当它处于反向工作状态时，少数载流子难以注入，故LED(Light Emitting Diode)不发光。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，LED(Light Emitting Diode)发光。根据此原理本实验采用开关为控制端，LED(Light Emitting Diode)为输出端，利用ATMEGA16L单片机控制 LED(Light Emitting Diode)的闪烁。 2、拨动开关来控制相应的LED(Light Emitting Diode)的亮灭。 基本实验原理图如图1.1所示： 图1.1.1 开关控制LED(Light Em