AVR硬件设计（内含最小系统电路图）

最小系统：

采用了在ATmega16引脚XTAL1和XTAL2上外接由石英晶体和电容组成的谐振回路，并配合片内的OSC(Oscillator)振荡电路构成的振荡源作为系统时钟源的。更简单的电路是直接使用片内的4M的RC振荡源，这样就可以将C1、C2、R2和4M晶体省掉，引脚XTAL1和XTAL2悬空，当然此时系统时钟频率精准度不如采用外部晶体的方式，而且也易受到温度变化的影响。

AVR的复位源和复位方式：

复位是单片机芯片本身的硬件初始化操作，例如，单片机在上电开机时都需要复位，以便CPU以及其它内部功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。

AVR单片机的复位操作，其主要功能是把程序计数器PC初始化为$0000(指非BOOT LOAD方式启动)，使单片机从$0000单元开始执行程序。同时决大部分的寄存器(通用寄存器和I/O寄存器)也被复位操作清零。

ATmega16单片机共有5个复位源，它们是：

1、上电复位。当系统电源电压低于上电复位门限Vpot时，MCU复位。

2、外部复位。当外部引脚RESET为低电平，且低电平持续时间大于1.5us时，MCU复位。

3、掉电检测(BOD)复位。BOD使能时，且电源电压低于掉电检测复位门限(4.0v或2.7v)时，MCU复位。

4、看门狗复位。WDT使能时，并且WDT超时溢出时，MCU复位。

5、JTAG AVR复位。当使用JTAG接口时，可由JTAG口控制MCU复位。

AVR复位启动后，由于程序计数器PC置为$0000，因此CPU取出的第一条指令就是在Flash空间的$0000处，即复位后系统程序从地址$0000处开始执行(指非BOOT LOAD方式启动)。通常在$0000地址中放置的指令为一条相对转移指令RJMP或JMP指令，跳到主程序的开始。这样，系统复位启动后，首先执行$0000处的跳转指令，然后转到执行主程序的指令。

AVR内部的MCU控制和状态寄存器MCUCSR还将引起复位的复位源进行了记录，用户程序启动后，可以读取MCUCSR中的标记，查看复位是由于何种情况造成的，是正常复位还是异常复位，从而根据实际情况执行不同的程序，实现不同的处理。

对AVR的编程下载：串行编程方式(ISP)。

mega16的熔丝位：

ATmega16单片机在售出时，片内的Flash 存储器和EEPROM 存储器阵列是处在擦除的状态(即内容 = $FF)，且可被编程。同时其器件配置熔丝位的缺省值为使用内部1M的RC振荡源作为系统时钟!

1.存储器加密锁定位

ATmage16有2个加密锁定位LB1和LB2，用于设定对片内存储器的加密方式，用户可在编程方式下，对LB1、LB2不编程(1)，或编程(0)，从而获得对片内存储器不同的加密保护方式，见表2.3。

需要进一步说明是：

在AVR的器件手册中，使用已编程(Programmed)和未编程(Unprogrammed)定义加密位和熔丝位的状态。“Unprogrammed”表示熔丝状态为“1”(禁止)，“Programmed”表示熔丝状态为“0”(允许)，即

1：未编程

0：编程

AVR的加密位和熔丝位可多次编程，不是OPT熔丝。

AVR芯片加密锁定后(LB2/LB1 = 1/0，0/0)，在外部不能通过任何方式读取芯片内部Flash和EEPROM中的数据，但熔丝位的状态仍然可以读取，不能修改配置。

需要重新下载程序时，或芯片被加密锁定后，或发现熔丝位配置不对，都必须先在编程状态使用芯片擦除命令，清除芯片内部存储器中的数据，同时解除加密锁定。然后重新下载运行代码和数据，修改和配置相关的熔丝位，最后再次配置芯片的加密锁定位。

编程状态的芯片擦除命令是将Flash和EEPROM中的数据清除，并同时将两位锁定位状态配置成无锁定状态(LB2/LB1 = 1/1)。但芯片擦除命令并不改变其它熔丝位的状态。

下载编程的正确的操作程序是：在芯片无锁定状态下，下载运行代码和数据，配置相关的熔丝位，最后配置芯片的加密锁定位。

2.系统时钟类型的配置

ATmega16可以使用多种类型的系统时钟源，最常用的为2种：使用内部的RC振荡源(1M/2M/4M/8M)和外接晶体(晶体可在0-16MHz之间选择)配合内部振荡放大器构成的振荡源。具体系统时钟类型的配置由CKOPT和CKSEL[3-0]共5个熔丝设定，表2.4、表2.5给出了具体的配置值。用户在使用中，首先要根据实际使用情况进行正确的设置，而且千万注意不要对这些熔丝位误操作!

在表2.5中，当CKOPT = 0时，振荡器的输出振幅较大，容易起振，适合在干扰大的场合以及使用的晶体超过8M时的情况下使用。而CKOPT = 1时，振荡器的输出振幅较小，这样可以减小对电源的消耗，对外的电磁幅射也较小。

尤其需要说明的是，一旦RESET脚的电平被外部拉低，当满足某些特殊条件后，芯片将进入编程状态。例如，如果芯片带有SPI接口，支持SPI串行编程，则通过以下方式将使芯片进入SPI编程状态：

外部将SPI口的SCK引脚拉低，然后外部在RESET引脚上施加一个至少为2个系统周期以上低电平脉冲;

延时等待20ms后，由外部通过AVR的SPI口向芯片下发允许SPI编程的指令;

如果外围连接在上电情况时表现为强上拉或强下拉(最极端情况为接高电平或GND)，那么为了保证AVR的SPI功能的正常工作，应该如图2-20中所示，串入3个隔离电阻，阻值在2K左右。

AVR熔丝位的配置:

对于刚开始学习使用AVR的读者，建议改变的熔丝位有：

系统时钟采用内部4M的RC振荡源。其优点是速度适中，且应用于RS-232通信时，分频产生的9600bps速率与标准值的误差最小(0.2%)。

禁止片内的JTAG口功能。不使用JTAG在线仿真，将4个引脚PC2-PC5释放，作为普通的I/O使用。

启用低电压检测复位功能。检测电平设置为4.0V。