AVR单片机最小系统 基本硬件线路与分析

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AVR基本硬件线路设计与分析 (ATmega16功能小板) AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16开发板

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基本的AVR硬件线路，包括以下几部分：

• 1。复位线路
• 2。晶振线路
• 3。AD转换滤波线路
• 4。ISP下载接口
• 5。JTAG仿真接口
• 6。电源
• 7。串口电路

下面以本网站推荐的AVR入门芯片 ATmega16L-8AI 分析上述基本线路。(-8AI表示8M频率的TQFP贴片封装，工业级，更详细的型号含义资料，请参考：AVR芯片入门知识)

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复位线路的设计（下图上面一部分）

Mega16已经内置了上电复位设计。并且在熔丝位里，可以控制复位时的额外时间，故AVR外部的复位线路在上电时，可以设计得很简单：直接拉一只10K的电阻到VCC即可(R6)。

为了可靠，再加上一只0.1uF的电容(C13)以消除干扰、杂波。

D3(1N4148)的作用有两个：作用一是将复位输入的最高电压钳在Vcc+0.5V 左右，另一作用是系统断电时，将R0(10K)电阻短路，让C0快速放电，让下一次来电时，能产生有效的复位。

当AVR在工作时，按下S0开关时，复位脚变成低电平，触发AVR芯片复位。

重要说明：实际应用时，如果你不需要复位按钮，复位脚可以不接任何的零件，AVR芯片也能稳定工作。即这部分不需要任何的外围零件。

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晶振电路的设计（下图下面一部分）

Mega16已经内置RC振荡线路，可以产生1M、2M、4M、8M的振荡频率。不过，内置的毕竟是RC振荡，在一些要求较高的场合，比如要与RS232通信需要比较精确的波特率时，建议使用外部的晶振线路。

早期的90S系列，晶振两端均需要接22pF左右的电容。Mega系列实际使用时，这两只小电容不接也能正常工作。不过为了线路的规范化，我们仍建议接上。

重要说明：实际应用时，如果你不需要太高精度的频率，可以使用内部RC振荡。即这部分不需要任何的外围零件。

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AD转换滤波线路的设计（下图下面部分）

为减小AD转换的电源干扰，Mega16芯片有独立的AD电源供电。官方文档推荐在VCC串上一只10uH的电感（L1），然后接一只0.1uF的电容到地（C3）。

Mega16内带2.56V标准参考电压。也可以从外面输入参考电压，比如在外面使用TL431基准电压源。不过一般的应用使用内部自带的参考电压已经足够。习惯上在AREF脚接一只0.1uF的电容到地（C2）。

此处跳线JMP1为AD转换跳线，当你使用AD转换时，请连接，否则断开。

重要说明：实际应用时，如果你想简化线路，可以将AVCC直接接到VCC，AREF悬空。即这部分不需要任何的外围零件。

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JTAG仿真接口设计(下图上面部分)

仿真接口也是使用双排2＊5插座。需要一只10K的上拉电阻（R7）。

重要说明：实际应用时，如果你不想使用JTAG仿真，并且不想受四只10K的上拉电阻的影响，可以将JP1－JP4断开。

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ISP下载接口设计

ISP下载接口，不需要任何的外围零件。使用双排2＊5插座。由于没有外围零件，故PB5（MOSI）、PB6（MISO）、PB7（SCK）、复位脚仍可以正常使用，不受ISP的干扰。

RST连接倒RESET （9），为了 减小图片大小这里没有画出，你可以从本页顶上的那个图片看出来。

重要说明：实际应用时，如果你想简化零件，可以不焊接2＊5座。但在PCB设计时最好保留这个空位，以便以后升级AVR内的软件。

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电源设计

AVR单片机最常用的是5V与3.3V两种电压。本线路以开关切换两种电压，并且以双色二极管指示（5V时为绿灯，3.3V时为红灯）。JP3输入电压为7.5v—9v。

二极管D1防止用户插错电源极性。D2可以允许用户将电压倒灌入此电路内，不会损坏BM1117。

BM1117的特性为1脚会有50uA的电流输出，1－2脚会有1.25V电压。利用这个特点，可以计算出输出电压：

当JMP3开关打向左边时，R4上的电流为 1.25/0.33 = 3.78ma 。R1上的电流为BM1117脚电流加上R3上的电流，即0.05+3.78=3.83ma. 可以计算得R4上的电压为3.84V。 于是得出VCC=1.25+3.83=5.08V。误差在2%以内。

当SW开关打向右边时，R6上的电流为 1.25/0.62 = 2.02ma 。R1上的电流为BM1117脚电流加上R6上的电流，即0.05+2.02=2.07ma. 可以计算得R1上的电压为2.07V。 于是得出VCC=1.25+2.07=3.32V。误差在1%以内。

使用1%精度的电阻，可以控制整个输出电压误差在3%以内。

重要说明：实际应用时，使用BM1117，输入电压可以低至7伏甚至更低。（也可以同时使用低压降的二极管代替1N4007）。

串口电路设计

串口使用一个max232芯片。

使用跳线JMP2—1，不使用串口时，请将其断开，防止串口电路对IO口的干扰。

VCC与R2out之间接串上一个电阻R2和一个发光二极管LED1，特别说明，只有当此二极管闪的时候才说明串口在工作，直接接上的时候，此发光二极管也可能会亮。

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总设计图

本站提供PDF和SCH文件原理图下载：【PDF文件格式】 【SCH文件格式】，制作完成的AVR DB-CORE Ver2.3 Atmega16如下图。

希望你设计出优秀的AVR电子产品，预祝你成功！