2020年01月15日 | AVR单片机的优势特征及未来发展展望

本文就单片机在生活中具体的应用，娓娓道来单片机的发展历程跟特性，并对单片机的前景进行了展望。

随着城市公交事业的不断发展，无人售票公共汽车已经越来越多地出现在各大城市的公交系统中，在这种情况下，传统的依靠售票员共报站的方式不再适用，取而代之的是高自动化、高集成度、高智能化得语音报站系统。

公交车语音报站系统的使用，为乘客提供了更加人性化的服务，它不但能够播报当前的到站站名，还能预报下一站的站名，有的报音系统还增加了许多附加功能，如转乘提示、安全提示等等，使乘客能够方便、安全地到达目的地。语音报站系统采用标准普通话报站，语音清晰流畅，并将相关信息通过屏显示出来，满足了不同类型乘客的需要。

模拟人声进行报站和预报站，对所报站名进行汉字显示，到站状态显示，站名语音信息的录入，录音、放音以及站名的选择控制，这都是因为语音报站那样一个系统，来实现这样的基本功能。这只是AVR单片机的一个简单的应用。

那么简单的说说AVR单片机吧。

单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。单片机技术是计算机技术的一个分支，是简易机器人的核心元件。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词--“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

1997年，由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。

AVR单片机的优势特征

单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。单片机种类很多，在简易机器人制作和创新中，为什么选用AVR单片机呢？

一、简便易学，费用低廉

首先，对于非专业人员来说，选择AVR单片机的最主要原因，是进入AVR单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习AVR单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入AVR单片机，即可以开发AVR单片机系列中的各种封装的器件。AVR单片机因此在业界号称“一线打天下”。

其次，AVR单片机便于升级。AVR程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。

再次，AVR单片机费用低廉。学习AVR单片机可使用ISP在线下载编程方式（即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中），不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有AVR单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。

二、高速、低耗、保密

首先，AVR单片机是高速嵌入式单片机：

1、AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。

2、多累加器型，数据处理速度快。AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行。

3、中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。

其次，AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8V即可工作。

再次，AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁LOCkBit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。

三、I/O口功能强，具有A/D转换等电路

1.AVR单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流（灌电流）10～40mA，可直接驱动可控硅SSR或继电器，节省了外围驱动器件。

2.AVR单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。

3.部分AVR单片机可组成零外设元件单片机系统，使该类单片机无外加元器件即可工作，简单方便，成本又低。

4.AVR单片机可重设启动复位，以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护，可防止程序走乱（飞），提高了产品的抗干扰能力。

四、有功能强大的定时器/计数器及通讯接口

定时/计数器T/C有8位和16位，可用作比较器。计数器外部中断和PWM（也可用作D/A）用于控制输出，某些型号的AVR单片机有3～4个PWM，是作电机无级调速的理想器件。

AVR单片机有串行异步通讯UART接口，不占用定时器和SPI同步传输功能，因其具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频率下，而波特率可达576K。

还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。

从市场角度看AVR单片机

·性价比：AVR大部分型号的性价比较高，性价比表现突出的型号有：atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P

·供货方面：通用型号的AVR供货较为稳定，非常规型号的AVR样品及供货仍存在问题。

·市场占有率：目前，AVR的市场占有率还是不如PIC与51，但，AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展，AVR的年用量也一直在上涨。

从导弹的导航装置，到飞机上种仪表的控制；从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理；以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都不离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以单片机的魔力不仅是在现在，在将来也会有更多的人来接受它、使用它。据深圳赣冠培训中心单片机研究室主任黄老师介绍：根据国家权威统计显示目前我国的单片机容量达3亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区尤其像深圳这样电子产品高度发达的地区构大部分都用到单片机，而且这种发展趋势也不断地向内地辐射。所以，学习单片机在我国有具有广阔前景.