图2。1  Arduino UNO外形

图2。2  Arduino UNO原理图

2。2。2  Arduino硬件构成

    单片机的全称为单片微型计算机，此外还有微控制器这个名字，最早诞生于1971年。单片机是微型计算机的一个重要的分支，不同于只能实现单一功能的芯片，它在结构上的最大特点就是利用超大规模集成电路技术把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块芯片上[10]。和计算机对比，单片机芯片的组成和工作原理与计算机其实并没有什么区别。单片机体积小、性价比高、控制性能优良的特性在科研、工业以及日常生活等领域扮演者了重要的角色。自上世纪80年代开始，单片机经历了飞速发展，从最早的4位、8位单片机，到现在出现的300M高速单片机，都体现了单片机技术的进步[11]。

图2。3  单片机主要组成部分

Arduino开发板上使用的单片机是ATmel公司生产的AVR单片机。AVR单片机是ATmel于1997年研发出来的产品，是一种精简指令高速8位单片机[12]。与更早出现的51单片机相比，AVR系列的单片机内置资源更加丰富，拥有更多功能强大的接口，同时还有廉价的优势，在很多应用场合可以代替51单片机使用。

Arduino UNO的核心处理器是来自Atmel公司的ATmega328芯片,该芯片的基本构成有14个数字输入输出引脚，在这之中有6个引脚可以使用PWM功能，6个模拟输入的引脚，一个频率为16MHz的晶体振荡器，一个USB口用来连接计算机，一个电源插座来额外供电。

表2。2  Arduino UNO开发板基本概要构成(ATmega328)

处理器 工作电压 输入电压 数字I/O脚 模拟输入脚 串口

ATmega328 5V 6-20V 14 6 1

IO脚直流电流 3。3V脚电流 程序存储器 SRAM EEPROM 工作时钟

40mA 20mA 32KB 2KB 1KB 16MHz

Arduino UNO开发板上的AVR单片机ATmega328主要封装了CPU,存储器，时钟和外围设备等。AVR内核内置131条有力的指令（多数在一个时钟周期内执行），同时内核中配有32个8位通用目的工作寄存器。这些寄存器是处理器中的存储结构，在内部连接中，采用了将所有的寄存器都是直接连接到算术逻辑单元上的方式，并且允许两个独立的寄存器同时在一个时钟周期内执行访问单片机的指令。这种结构带来的是更高的代码运作效率，比普通的CISC（Complex Instruction Set Computer）微控制器多高达十倍的吞吐量。ATmega328提供以下功能：内存方面除了8KB系统可编程Flash读写能力的同时，还有1KB的电可擦可编程只读存储器和2KB的静态随机存取存储器；硬件方面提供32个8位通用工作寄存器，23个通用I/O线，三个带有比较模式，允许内外部中断模式的定时器/计数器；此外在信息交互方面，提供一个串行可编程USART（通用同步/异步串行接收/发送器）口，一个面向字节的双线串行接口，一个SPI（串行外设接口）端口；数模转换方面则是有一个10位6通道的ADC（Analog-to-Digital Converter）来完成。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-