Микропроцессоры и микропроцессорные системы управления. 8-разрядные процессоры семейства AVR

М. Т. Алиев    Т. С. Буканова 

 
 
 
 

МИКРОПРОЦЕССОРЫ  

И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ 

УПРАВЛЕНИЯ  

8-РАЗРЯДНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ  

СЕМЕЙСТВА AVR 

 
 
 

Лабораторный практикум  

 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2016 

УДК 004.43 
ББК 32.973 
         А 50 

Рецензенты: 

кандидат технических наук, доцент кафедры   

радиотехники и связи ПГТУ А. Н. Дедов; 

кандидат технических наук, доцент кафедры  

радиотехники и связи ПГТУ  А. В. Зуев 

 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
 
 
 

Алиев, М. Т.  

А 50      Микропроцессоры и микропроцессорные системы управления. 

8-разрядные процессоры семейства AVR: лабораторный практикум / М. Т. Алиев, Т. С. Буканова. – Йошкар-Ола: Поволжский 
государственный технологический университет, 2016. – 64 с. 
ISBN 978-5-8158-1775-3 

 

Приведены краткие теоретические сведения, необходимые при под
готовке к лабораторным занятиям по изучению 8-разрядных процессоров 
ATMEL AVR, порядок выполнения лабораторных работ и составления отчетов по ним, а также контрольные вопросы для самопроверки полученных знаний. 

Для студентов направлений 27.03.04 «Управление в технических си
стемах», 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», 
11.03.04 «Электроника и наноэлектроника». 

 

УДК 004.43 
ББК 32.973 

 
ISBN 978-5-8158-1775-3  
© Алиев М.Т., Буканова Т.С., 2016 
© Поволжский государственный  
технологический университет, 2016 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
 

Введение ........................................................................................................ 4 
 
Правила техники безопасности при проведении лабораторных  
и практических работ ................................................................................... 5 
 
Лабораторная работа № 1. Основы программирования  
8-разрядных процессоров  семейства ATmega  .......................................... 8 
 
Лабораторная работа № 2. Команды управления  
программой 8-разрядных процессоров семейства ATmega .................... 34 
 
Лабораторная работа № 3. Реализация системы управления  
на 8-разрядных микроконтроллерах семейства ATmega16 .................... 39 
 
Лабораторная работа № 4. Реализация системы управления  
на 8-разрядных микроконтроллерах семейства ATmega16:  
исследование работы систем в реальном масштабе времени ................. 47 
 
Лабораторная работа № 5. Реализация системы управления 
на 8-разрядных микроконтроллерах семейства ATmega16: 
аналого-цифровое преобразование и обработка сигналов ...................... 61 
 
Список литературы ..................................................................................... 63 
 
 
 

 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Целью настоящего лабораторного практикума является повышение 

уровня самостоятельной работы студентов в ходе изучения дисциплины 
«Микропроцессоры и микропроцессорные системы управления». 

Лабораторный практикум составлен в соответствии с программой 

курса «Микропроцессоры и микропроцессорные системы управления». 
В нем изложена информация по пяти разделам: основы программирования 8-разрядных процессоров семейства ATmega; команды управления 
программой; реализация системы управления на 8-разрядных микроконтроллерах семейства ATmega16 (работа систем в реальном масштабе 
времени, аналого-цифровое преобразование и обработка сигналов). 

В каждом разделе обозначена цель лабораторной работы, указаны 

используемое оборудование и программное обеспечение, приведены 
краткое описание и порядок выполнения работы, содержание отчета, 
вопросы к зачету и список литературы. 

К выполнению лабораторных работ студенты могут приступить 

только после инструктажа по технике безопасности и изучения соответствующего раздела курса, используя лекции, техническую литературу и 
литературу по 8-разрядным процессорам AVR, приведенную в конце 
лабораторного практикума. 

Разрешение на выполнение работ дает преподаватель, после того как 

убедится в наличии у студентов знаний по выполнению и оформлению 
соответствующей работы. 

В каждом отчете по лабораторной работе должны быть сделаны вы
воды. 

Защита лабораторных работ проводится индивидуально по теорети
ческому и практическому материалу. В случае несоответствия экспериментальных данных расчетным студенты в ходе зачета должны дать 
соответствующие пояснения. 

Данный лабораторный практикум поможет студентам направлений 

27.03.04 «Управление в технических системах», 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств», 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» подготовиться к лабораторным занятиям, повысить качество отчета и ее защиту. Им могут воспользоваться студенты других радиотехнических направлений. 

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ  
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ  

И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ 

 

1. Общие требования безопасности 

1.1. К работе с электроизмерительными приборами, электро
установками, ЭВМ под руководством преподавателя или ответственного за лабораторию допускаются лица, прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие 
противопоказаний по состоянию здоровья. 

1.2. При работе в лаборатории студенты должны соблюдать 

правила поведения, расписание учебных занятий, установленные 
режимы труда и отдыха. 

1.3. При работе с электроизмерительными приборами воз
можно воздействие на работающих следующих опасных факторов: 

а) 
поражение электрическим током при прикосновении к 

оголенным проводам и при работе с приборами, находящимися 
под напряжением; 

б) травмирование рук при использовании неисправного ин
струмента. 

1.4. При несчастном случае пострадавший или очевидец 

несчастного случая обязан немедленно поставить в известность 
преподавателя или зав. лабораторией, который сообщает об этом 
администрации ПГТУ. При неисправности электроизмерительных приборов, инструмента следует прекратить работу и сообщить об этом преподавателю или зав. лабораторией. 

1.5. Студенты, допустившие невыполнение или нарушение 

инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной 
ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудо

вого распорядка ПГТУ и подвергаются внеочередной проверке 
знаний правил техники безопасности. 

 

2. Требования безопасности перед началом работ 

2.1. Получив разрешение на проведение лабораторных работ, 

ПРОВЕРЬТЕ состояние и исправность электроизмерительных 
приборов и инструмента, наличие и исправность защитного заземления. 

2.2. Подготовьте необходимые для работы материалы, при
способления и разложите на свои места, уберите с рабочего стола 
все лишнее. 
 

3. Требования безопасности во время работы 

3.1. ПОМНИТЕ! Электрический ток величиной 0,1 А и 

напряжением свыше 42 В опасен для жизни человека. 

3.2. Пребывание студентов в лаборатории разрешается только 

в присутствии преподавателя или ответственного за лабораторию. 

3.3. Лабораторные работы студенты проводят только в при
сутствии преподавателя или ответственного за лабораторию.  

3.4. Запрещается применять электроприборы и устройства, не 

соответствующие требованиям безопасности труда. Не применять оборудование, приборы и кабели с открытыми токоведущими частями. 

3.5. При сборке электрической схемы использовать провода с 

наконечниками, без видимых повреждений изоляции, избегать 
пересечений проводов, источник тока подключать в последнюю 
очередь. 

3.6. Собранную электрическую схему включать под напряже
ние только после проверки ее преподавателем или лаборантом, не 

производить переключений в цепях до отключения источника 
тока. 

3.7. Наличие напряжения в электрической цепи проверять 

только приборами.  

3.8. Не допускать предельных нагрузок измерительных при
боров.  

3.9. Не оставлять без надзора невыключенные электрические 

устройства и приборы. 

 

4. Требования безопасности по окончании работы 

4.1. Отключить электроизмерительные приборы и лаборатор
ные установки от электросети. 

4.2. Привести в порядок рабочее место. 
4.3. Сообщить преподавателю или ответственному за лабора
торию об окончании работы и получить разрешение на уход из 
лаборатории. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 

Основы программирования 8-разрядных 

процессоров семейства ATmega 

 
 

Цель работы:  

- знакомство с интегрированной средой программирования 

AVR Studio, изучение архитектуры и регистровой структуры 
процессора семейства ATmega; 

- знакомство с реализуемыми процессором способами адреса
ции и командами пересылки данных;  

- знакомство с арифметическими и логическими командами, а 

также операциями сравнения.  

 
Используемое оборудование: 
- персональная ЭВМ, совместимая с IBM PC. 

 
Используемое программное обеспечение: 
- операционная система Windows 7; 
- интегрированная среда программирования AVR Studio. 
 

1. Краткое описание работы 

 
1.1. Программирование и отладка процессоров семейства 

ATmega с помощью интегрированной среды программирования 
AVR Studio4 

 
На рисунке 1 приведен вид рабочего экрана AVR Studio в ре
жиме симулятора с открытыми окнами ассемблера и аппаратных 
ресурсов микроконтроллера (МК) ATmega16.  

 

Рис. 1. Вид экрана монитора при работе 

с интегрированной средой программирования AVR Studio

Используемая в лабораторном практикуме интегрированная 

среда программирования AVR Studio обеспечивает следующие 
режимы: симулятор, схемный эмулятор, программатор. 

Симуляторы – это программы, которые выполняют откомпи
лированный программный код в компьютере системы разработки 
регистровой модели МК.  

Специальная схема, реализующая интерфейс с МК в реаль
ном масштабе времени, называется схемным эмулятором. Последний инструмент разработчика – программатор памяти программ МК.  

Интегрированная среда программирования AVR Studio4 имеет 

следующие режимы меню:  

File – выполнение операций с файлами;  
Project – выполнение операций c проектом;  
Build – отладка программы и запуск;  
Edit – редактирование проекта или файла;  
View – редактирование интерфейса программы;  
Tools – настройка отладчика согласно требованиям пользова
теля;  

Debug – выполнение проекта в режиме отладки;  
Window – управление форматом и содержанием информации 

на экране;  

Help – помощь. 
Для создания нового проекта программы выберите в меню 

Project → New Project. Мастер создания проекта откроет окно, 
как показано на рис. 2. 

На данном этапе задайте тип (расширение) файла программы, 

которую вы хотите создать, а также имя файла и адрес, по которому он будет храниться. 

Для этого необходимо сделать следующее (см. рис. 2): 

1) AVR Studio сообщите, на каком языке писать программу: 

Atmel AVR assembler – язык программирования ассемблера или 
AVR GCC – язык программирования С; 

2) задайте имя вашего проекта и место его расположения; 
3) когда выполнены предыдущие действия, нажмите «Next». 
 

 

Рис. 2. Мастер создания нового проекта 

 

Программное обеспечение AVR Studio работает с широким 

спектром эмуляторов и отладчиков. На данном этапе следует 
воспользоваться встроенным симулятором и разработать программу для устройства ATmega16 (рис. 3). 

На последнем этапе проверьте все параметры ещё раз, нажми
те Finish для завершения создания проекта и перейдите к файлу 
для программирования на ассемблере. 

Для отладки и запуска программы в меню Build, Build and Run 

запустите программу. Далее в пошаговом режиме Step into (F11) 
или Auto Step в меню Debug, выполните программу (рис. 4).