1. AVR Microcontrollers
Firsrt Session

2. منابع : نرم افزارها : CodeVisionAVR Proteus AVR Studio
منابع موجود در
مرجع كامل ميكروكنترلرهاي AVR - انتشارات نص - محمد مهدي پرتوي فر و ..
ميكروكنترلرهاي AVR و كاربردهاي آنها - انتشارات نص - امير ره افروز
نرم افزارها :
CodeVisionAVR
Proteus
AVR Studio

3. ميان ترم : 5 نمره
تمرين : 3 نمره
پروژه : 3 نمره
پايان ترم : 10 نمره

4. Introduction ATMEL 8 bit Microcontroller Families
Tiny
90S (CLASSIC)
Mega
LCD AVR
Execute One Instruction Per Cycle (MIPS)

5. جایگزینی تراشه های قدیمی
تراشه قدیمی
جایگزین مناسب
AT90S2313
AT90S2323
AT90S4433
AT90S8515
ATMEGA103
ATMEGA161
ATMEGA163
ATMEGA323
ATTINY2313
ATTINY25
ATMEGA8
ATMEGA8515
ATMEGA128
ATMEGA162
ATMEGA16
ATMEGA32

6. نام میکروکنترلر از دو یا سه قسمت تشکیل شده است
ATMEGA 16
ATMEGA 8
ATTINY 28L
ATTINY 28 V
قسمت اول نوع و سری میکرو و قسمت دوم حافظه flash را بیان می کند.
قسمت سوم مخفف low power و very low power است. که در جدول زیر شرح داده شده است:

7. فرکانس قابل قبول کریستال
محدوده ولتاژ تغذیه
نام میکروکنترلر
0-16 MHZ
0-8 MHZ
0-4 MHZ
4-5.5 v v v
میکروکنترلر AVR بدون پسوند
میکروکنترلر AVR با پسوند L
میکروکنترلر AVR با پسوندV

8. PDIP-Package – Mega32

9. TQFP/MLF Package – Mega32

11. Architecture RISC: Reduced Instruction Set Computer ==> AVR
CISC: Complex Instruction Set Computer

12. CPU Structures

14. Memory Types Data Program SRAM (Static Random Access Memory)
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memo)
Program
Flash

15. Program Memory Flash (for mega32)
32K Bytes of In-System Self-Programmable Flash Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles

16. Data Memories SRAM (for mega32) EEPROM (for mega32)
2K Byte Internal SRAM- Register file, I/O Register, Data Address.
EEPROM (for mega32)
1024 Bytes EEPROM Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles

17. Program Counter (PC)
Instruction Register (IR)
Instruction Decoder (ID)

18. REGISTER FILES

20. X-Y-Z Registers

22. ALU Logic Arithmetic And Logic Unit Arithmetic R1R1+R2 R1R1 AND R2
ADD R1,R2
R1R1+R2
Logic
AND R1,R2
R1R1 AND R2

23. فیوز بیت ها
قسمتی از حافظه میکرو کنترلر ها هستند که امکاناتی را در اختیار کاربر قرار می دهند و با پاک شدن حافظه میکرو تنظیمات آنها از بین نمی رود

24. Clock Source

25. Clock Sources

26. PDIP-Package – Mega32

27. External Crystal Oscillator

28. Low Frequency Crystal Oscillator

29. External RC Oscillator

30. Calibrated Internal RC Oscillator

31. External Clock

32. Timer/Counter Oscillator
For AVR microcontrollers with Timer/Counter Oscillator pins (TOSC1 and TOSC2), the crystal is connected directly between the pins. No external capacitors are needed. The Oscillator is optimized for use with a kHz watch crystal. Applying an external clock source to TOSC1 is not recommended.

33. Clock Distribution

36. AVR Microcontrollers
Second Session

37. SRAM Management

38. SRAM Data Memory (mega32)

39. Programming With CodevisionAVR

40. Prototype #include <mega32.h> global definition main() { }
local variable;
statements; }
function1()
Statements;
function2()

41. Prototype
چون میکرو همیشه باید در حال فعالیت باشد، درون تابع main یک حلقه دائم قرار داده می شود.
#include <mega32.h>
global definition
main() {
local variable;
دستوراتی که باید یک بار اجرا شوند
While (1)
دستورات و کدهای اصلی برنامه که دائما اجرا می شوند }

42. نکاتی در مورد برنامه نویسی
خط اول همیشه دستور فراخوانی فایل های حاوی توابع header است در انتهای هر عبارت یک سمی کالن قرار داده می شود } و { در ابتدا و انتهای هر حلقه، عبارت شرطی و یا بلوک قرار داده می شود از // یا ( /* و */) برای نوشتن توضیح در برنامه استفاده می شود

43. Data Type Type Size (Bits) Range bit 1 0 , 1 char 8 -128 to 127
unsigned char to 255
signed char to 127
int to 32767
short int to 32767
unsigned int to 65535
signed int to 32767
long int to
unsigned long int to
signed long int to
float ±1.175e-38 to ±3.402e38
double ±1.175e-38 to ±3.402e38

44. متغیر ها و ثابت ها ابتدا باید معرفی شوند
نام متغیر نوع متغیر حافظه مورد نیاز برای متغیر eeprom int temp; flash int temp=10; eeprom char str; float a; int b=30; نام متغیر ها می تواند ترکیبی از حروف و اعداد باشد، فقط نام متغیر نباید با عدد شروع شود.

45. Constants
flash int x=123;
const char y=‘a’;
#define C 100;

46. آرایه ها int str[10]; int i[3]= {2,5,6} رشته(string):
تعدادی متغیر دلخواه از یک نوع و یک نام که با اندیس های شماره دار از هم جدا هستند
int str[10];
int i[3]= {2,5,6}
رشته(string):
به آرایه هایی که حروف اسکی را درون خود نگه می دارند، رشته می گوییم.
Char t[5]= “temp”;

47. bit Data type bit x,y; x=1; from R2.0 to R14.7  max=104
Set in following menu:
Project/Configure/C Compiler/Code Generation/Bit Variable size

48. Operators
+ - * / % = == ~ ! != < > <= >= & && | || ^ ? << >> -= += /= %= &= *= ^= |= >>= <<=

53. Variables
[<storage modifier>] <type definition> <identifier>;
auto int i;
static char x[10];
register int y;
The volatile modifier must be used in order to prevent a variable to be allocated to registers and to warn the compiler that it may be subject to outside change during evaluation.
volatile int abc;

54. Specifying the SRAM Storage Address for Global Variables
int
struct x {
int a;
char c; }

55. Structures
[<storage modifier>] struct [<structure tag-name>] { [<type> <variable-name>[,<variable-name>, ...]]; [<type> [<bitfield-id>]:<width>[,[<bitfield-id>]:<width>, ...]]; ... } [<structure variables>]; struct ram_structure { char a,b; int c; char d[30],e[10]; char *pp; } sr;

56. Accessing the EEPROM eeprom char beta; int eeprom *ptr_to_eeprom;
Pointers to the EEPROM always use 16 bits.

57. Including Assembly Language in Your Program
while (i--) {
/* Assembly language code sequence */
#asm
nop
#endasm }; }

58. AVR Microcontrollers
3th Session

59. Decision and loops
if –else
while
do-while
for
Switch - case

68. توابع و فرم تابع نویسی (داده های ورودی) نام تابع نوع داده خروجی }
(داده های ورودی) نام تابع نوع داده خروجی }
تعریف متغیر های محلی
دستورات
بازگرداندن مقدار خروجی در صورت وجود {

69. مثال: برنامه ای بنویسید که عدد ورودی را به توان 3 برساند
long int func( int x) {
long int s;
s=x*x*x;
return s; }

70. جایگاه نوشتن توابع توابع را در دو جا می توان نوشت: 1- قبل از تابع main
2- در زیر کل برنامه
#include<header>
Void func(void) {
دستورات
Void main()

71. #include<header> Void func(void); Void main(void) { دستورات While(1) } Void func()

73. Libraries
math.h
stdio.h
delay.h
Mega16.h
And …

74. PORTS

76. Direction
Input= Output=1 DDRA.0=0; // PA.0 input DDRA.5=1; // PA.5 output DDRC=0xff ; // PORTC

77. Output Latch

78. Input register

79. Example-1 برنامه ای بنویسد که بر روی پورت B مقدار 0x28 را بنویسد.
#include <mega32.h>
void main(void) {
DDRB=0xFF;
while (1)
PORTB=0x28; }; }

80. سبز : PORTA.0 زرد: PORTA.1 قرمز : PORTA.2
Example-2
تابعي بنويسيد كه يك چراغ راهنمايي را بصورت زير پياده سازي كند:
سبز : 15ثانيه
زرد: 3ثانيه
قرمز: 15ثانيه
نام تابع : trafficsignal
ورودي : ندارد
خروجي : ندارد
سبز : PORTA زرد: PORTA قرمز : PORTA.2

81. Example-2 Header file : delay.h void delay_us(unsigned int n);
void delay_ms(unsigned int n);
مثال : تاخير 100 ميكروثانيه ==< delay_us(100)
مثال : تاخير 5 ثانيه == < delay_ms(5000)

82. Example-2
#include <mega32.h> #include <delay.h> void traficsignal(void); void main(void) { DDRA=0x07; while (1) traficsignal(); }; } void traficsignal(void) PORTA.0=1;PORTA.1=0;PORTA.2=0; delay_ms(15000); PORTA.0=0;PORTA.1=1;PORTA.2=0; delay_ms(3000); PORTA.0=0;PORTA.1=0;PORTA.2=1;

83. Exercise-1
1- تابعي بنويسد كه يك چراغ راهنمايي را با دريافت تاخيرها توسط برنامه زير، راه اندازي كند.
سبز : Gdelay ثانيه
زرد: Ydelay ثانيه
قرمز: Rdelay ثانيه

84. Exercise-1
#include <mega32.h> void traficsignal(int gdelay,int ydeay,int rdelay); void main(void) { DDRA=0x07; while (1) traficsignal(x,y,z); }; } void traficsignal(int gdelay, int ydelay, int rdelay) PORTA.0=1;PORTA.1=0;PORTA.2=0; delay_ms(gdelay); PORTA.0=0;PORTA.1=1;PORTA.2=0; delay_ms(ydelay); PORTA.0=0;PORTA.1=0;PORTA.2=1; delay_ms(rdelay);

85. Example-3
تابعی بنویسید که یک عدد بی علامت را از پورت A خوانده و بر روی پورت B نشان دهد.
#include <mega32.h>
void in_out_port(void);
void main(void) {
DDRA=0x00;
DDRB=0xff;
while (1)
in_out_port(); }; }
void in_out_port(void)
unsigned char x;
x=PINA;
PORTB=x;

86. 7segment

87. Common Anode

88. Common Cathode

89. Example-4
برنامه ای بنویسید که اعداد 0 تا 9 را بر روي 7segment آند مشترك به فاصله يك ثانيه نشان دهد .
#include <mega32.h>
#include <delay.h>
unsigned char seven_seg_code(unsigned char num);
void main(void) {
unsigned char i;
DDRA=0xff;
while (1)
for (i=0;i<10;i++)
PORTA=seven_seg_code(i);
delay_ms(1000); } };

90. Coding num h g f e d c b a code 1 0xC0 0xF9 2 0xA4 3 0xB0 4 0x99 51
0xC0
0xF9 2
0xA4 3
0xB0 4
0x99 5
0x92 6
0x83 7
0xF8 8
0x80 9
0x98

91. Example-4 unsigned char seven_seg_code(unsigned char num) {
unsigned char out;
switch(num)
case 0:out=0xc0;break;
case 1:out=0xf9;break;
case 2:out=0xa4;break;
case 3:out=0xb0;break;
case 4:out=0x99;break;
case 5:out=0x92;break;
case 6:out=0x83;break;
case 7:out=0xf8;break;
case 8:out=0x80;break;
case 9:out=0x98;break; }
return out;

92. Exercise 2- مثال قبل را براي يك 7seg كاتد مشترك پياده سازي كنيد.
3- مثال قبل را با استفاده از IC مبدل BCD به 7segment ، 7447 پياده سازي كنيد.
4- با استفاده از 7segment كاتد مشترك و IC ، 7448 يك شمارنده 0 تا 9 با فاصله زماني 1 ثانيه بسازيد.
5- برنامه اي بنويسيد كه عددي را از پورت B خوانده و برروي 7seg نمايش دهد.
6- يك شمارنده 0 تا 99 با فاصله زماني 1 ثانيه بسازيد

93. Double 7Segment

94. AVR Microcontrollers
4th Session

95. LCD

97. شماره پین
نشانه
نام
توصیف 1
VSS
Power supply
0V (GND) 2
VDD
Power supply for logic circuit and LCD (+4. 5V~+5. 5V) 3
VEE
LCD Supply Voltage
Bias voltage level for LCD driving 4 RS
Register select
Register select input
When RS= “High”, data register is selected.
When RS= “Low”, instruction register is selected. 5 RW
Read/Write
Read/Write selection input.
When RW= “High”, read operation.
When RW= “Low”, write operation. 6 E
Read Write enable
Start enable signal to read or write the data 7 8 9 10
DB0
DB1
DB2
DB3
Data bus 0-7
DB0-DB3, in 8-bit bus mode, used as low order bi-directional data bus.
During 4-bit bus mode, open these pins 11 12 13 14
DB4
DB5
DB6
DB7
DB4-DB7, in 8-bit bus mode, used as high order bi-directional data bus. In case of 4-bit bus mode, used as both high and low order.
DB7 used for Busy Flag output 15 A
back-light anode 16 K
back-light cathode

99. Initialization
/* the LCD module is connected to PORTC */ #asm . equ __lcd_port=0x15 #endasm /* now you can include the LCD Functions */ #include <lcd. h> Lcd_init(20);

100. PORT ADDRESS

101. LCD Configuration With CodeWizard

102. lcd.h – High Level
unsigned char lcd_init(unsigned char lcd_columns) void lcd_clear(void) void lcd_gotoxy(unsigned char x, unsigned char y) void lcd_putchar(char c) void lcd_puts(char *str) void lcd_putsf(char flash *str)

103. unsigned char lcd_init(unsigned char lcd_columns) Example: lcd_init(16)

104. صفحه ال سی دی را پاک می کند
void lcd_clear(void)
صفحه ال سی دی را پاک می کند
void lcd_gotoxy(unsigned char x, unsigned char y)
مکان نما را به سطر و ستون دلخواه می برد
Lcd_gotoxy(4,2)

105. void lcd_putchar(char c) Example : lcd_putchar('a'); void lcd_putsf(char flash *str) lcd_putsf(”Hello World");

106. void lcd_puts(char *str) Example: sprintf(buffer, “tempreture= %d”, temp); lcd_puts(buffer);

107. Example - 7
در سطر اول ستون پنجم كاراكتر ‘a’ و در سطر دوم ستون اول عبارت “CodeVisionAVR” را بر روي يك LCD 2x16 نمايش دهيد.
#include <mega16.h>
#asm
.equ __lcd_port=0x1B ;PORTA
#endasm
#include <lcd.h>
#include <delay.h>
void main(void) {
lcd_init(16);
while (1)
lcd_clear();
lcd_gotoxy(5,0);
lcd_putchar('a');
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("CodeVisionAVR");
delay_ms(200); }; }

108. Example-8
تابعي بنويسيد كه بصورت روان كلمه CodeVision را بر روي LCD نمايش دهد.
#include <mega16.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x1B ;PORTA
#endasm
#include <lcd.h>
#include <delay.h>
void main(void) {
int i;
lcd_init(16);
while (1)
for (i=0;i<7;i++)
lcd_clear();
lcd_gotoxy(i,0);
lcd_putsf("CodeVision");
delay_ms(400); } };

109. PULL UP

110. example5
برنامه اي بنويسيد كه پين پنجم پورت A را pull up كرده و ورودي آن را بخواند چنانچه ورودي صفر شد يك led را روشن نمايد.
#include <mega32.h>
void main(void) {
bit x;
DDRA.5=0;
PORTA.5=1;
DDRA.0=1;
PORTA.0=0;
SFIOR=0x00;
while (1)
x=PINA.5;
if (x==0)
PORTA.0=1;
else }; }

111. Keypad

116. Initialization
void initial_keypad_port() { SFIOR=SFIOR&0xFB; }

117. unsigned char key, butnum; int s; unsigned char keytbl[16]={0xee, 0xed, 0xeb, 0xe7, 0xde, 0xdd, 0xdb, 0xd7, 0xbe, 0xbd, 0xbb, 0xb7, 0x7e, 0x7d, 0x7b, 0x77}; DDRC = 0x0f; PORTC = 0xf0; delay_us(5); key = PINC; DDRC = 0xf0; PORTC = 0x0f; key = key | PINC;

118. if (key != 0xff) { for (butnum=0; butnum<16; butnum++) if (keytbl[butnum]==key) break; }

119. Key Press
int key_press() { if ( (PINA & 0xF0)!=0xF0 ) delay_ms(T_DEB); // repeat return 1; // key press else return 0; // parasite } return 0;

120. Find Key
int find_key() { int code, key; // pressed key is in ROW_1 PORTA=0b ; delay_ms(50); if ((PINA&0xf0)!=0xf0) goto find; // pressed key is in ROW_2 PORTA=0b ; // pressed key is in ROW_3 PORTA=0b ; // pressed key is in ROW_4 PORTA=0b ;

121. Find Key
// create code find: code = ( PINA & 0xF0 ) | ( PORTA & 0x0F ); // COLUMNS value Link With ROWS value switch(code) { case 0xEE : key = R1_C1; break; case 0xDE : key = R1_C2; break; case 0xBE : key = R1_C3; break; case 0x7E : key = R1_C4; break; case 0xED : key = R2_C1; break; case 0xDD : key = R2_C2; break; case 0xBD : key = R2_C3; break; case 0x7D : key = R2_C4; break; case 0xEB : key = R3_C1; break; case 0xDB : key = R3_C2; break; case 0xBB : key = R3_C3; break; case 0x7B : key = R3_C4; break; case 0xE7 : key = R4_C1; break; case 0xD7 : key = R4_C2; break; case 0xB7 : key = R4_C3; break; case 0x77 : key = R4_C4; break; default : key = NO_PRS; break; }; PORTA=0xF0; return key; }

122. Key Release void wait_release() { while ((PINA & 0xF0)!=0xF0);
delay_ms (T_DEB);
// release debounce pass after 20ms }

123. Read Keypad
int read_keypad() { int key; initial_keypad_port(); while ( key_press()== 0); key = find_key(); wait_release(); return key; }

124. ٍExample-9
برنامه اي بنويسيد كه عددي را از keypad خوانده برروي 7segنمايش دهد.

125. #include<mega16. h> #include<delay
#include<mega16.h> #include<delay.h> int key(); display(int x); int a; main() { DDRB=0xff; a=key(); display(a); }

126. int key() { unsigned char key, butnum; int s; unsigned char keytbl[16]={0xee, 0xed, 0xeb, 0xe7, 0xde, 0xdd, 0xdb, 0xd7, 0xbe, 0xbd, 0xbb, 0xb7, 0x7e, 0x7d, 0x7b, 0x77}; DDRC = 0x0f; PORTC = 0xf0; delay_us(5); key = PINC; DDRC = 0xf0; PORTC = 0x0f; key = key | PINC; if (key != 0xff) for (butnum=0; butnum<16; butnum++) if (keytbl[butnum]==key) break; } s=butnum; else s=17; return s;

127. display(int x) { char str[16]= {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D, 0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}; PORTB=str[x]; }

128. نمایش دهدLCD برنامه بالا را طوری تغییر دهید که عدد را بر روی یک

129. Programmer
STK 200/300