摘 要
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉 ，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。本文通过研究AVR单片机Atmega16的特性，对单片机进行外围电路扩展，包括键盘、点阵、串口通信功能模块的扩展，及定时器的应用。通过对所要设计模块的研究，设计一个模块，以实现一个可实现的功能，包括电路的设计，程序的设计。基于软件PROTEUS良好的实物仿真功能，对每个设计结果进行仿真。通过这次设计，可以巩固基础知识，提高动手能力及分析问题和解决问题的能力，为以后的学习和应用打好基础。
关键词：Atmega16单片机；键盘；点阵；仿真；
The external circuit design based on ATmega16
Abstract
Since the advent of the 1970s, with its high cost performance, SCM has attracted the people's attention and concern and developed very quickly.SCM has small size, light weight, anti-interference capability , low price, high reliability, flexibility, and develops more easily.Based on the characteristics of Atmega16 AVR microcontroller, the SCM can be expanded with the external circuit, including keyboard,led dot matrix, serial communications and timer.The design includes circuit and process .The design results can be showed by PROTEUS,a good software-based simulation. This design can help people strengthen the basis of knowledge and to improve their practical ability and analysis of issues and problem-solving abilities.
Key Words：Atmega16 SCM;keyboard;led dot matrix；simulation
研究的目的和意义
经过四年的学习，我们已经掌握了电路、模拟电路、数字电路等专业基础课程的知识，通过毕业设计，我们不仅可以对这些专业知识进行系统的联系，达到融会贯通，而且可以使这些理论知识具体化，达到理论联系实际的效果。在这次设计中还可以接触多款应用软件，最常用到就是ICC程序编译和PROTEUS仿真软件。
通过这次毕业设计，可以巩固基础知识，提高动手能力及分析问题和解决问题的能力。而如今已有MCS系列、AVR等系列，我们不仅可以全面了解单片机的相关知识，为以后的应用打好基础；再者因单片机的相关性很强，还可以对各种类型的单片机的了解起到促进作用。
本文研究的主要内容
通过对单片机的性能了解，对单片机进行外围电路扩展。通过设计实现单片机的功能模块应用。
如上所述，单片机各功能电路器件包括存储器、定时器/计数器、通信口、中断控制器等。
另外还可对单片机进行功能扩展，包括实现人机对话的键盘模块、实现显示的LCD液晶和LED点阵模块、蜂鸣器模块、通信模块等。
本论文设计的模块为：
（1）4*4键盘
（2）8*8点阵
（3）串口通信
（4）定时器
实现方法
通过对所要设计模块的研究，设计一个模块，以实现一个可实现的功能，包括电路的设计，程序的设计。
在设计中用到两个重要的软件。一个是ICC软件，另一个是PROTEUS软件。
（1）ICC用来编辑源程序，并编译生成可应用的HEX，COF文件。
（2）PROTEUS用来设计电路。烧入HEX文件，可模拟实物对功能进行仿真。
说明：器件为一个虚拟终端，通过一个显示窗口可以演示设计的效果，用来仿真PC。
目 录 15000字
摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的和意义 1
1.3 本文研究的主要内容 1
1.4 实现方法 2
2 Atmega16单片机 3
2.1 单片机的选择 3
2.2 Atmega16单片机简介 3
2.2.1 性能概括 3
2.2.2 ATmega16特点 3
2.3 引脚功能 4
2.4 内核介绍 6
2.4.1 存储器 7
2.4.2 系统时钟 10
2.4.3 电源管理及睡眠模式 10
2.4.4 系统控制和复位 10
2.4.5 USART 10
2.4.6 定时器/计数器 10
2.4.7 模/数转换 10
3 键盘的设计 12
3.1 键盘原理说明 12
3.1.1 键盘简介 12
3.1.2 键盘读取 12
3.1.3 消颤 13
3.2 电路设计 13
3.3 软件设计 14
4 点阵的设计 16
4.1 点阵原理 16
4.1.1 点阵的显示 16
4.1.2 扫描方法 17
4.2 电路设计 17
4.3 程序设计 18
5 串口通信 20
5.1 通信介绍 20
5.1.1 数据通信简介 20
5.1.2 通信方式 22
5.1.3 USART 22
5.2 电路设计 23
5.3 软件设计 24
6 定时器 26
6.1 Atmega16的定时器 26
6.2 电路设计 27
6.3 程序设计 27
结 论 30
参 考 文 献 31
附录A 设计程序 32
致 谢 42