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片内/片外中断源; （3）6种睡眠模式:
空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby模式以及扩展的Standby模式。
（4）I/O和封装 32个可编程的I/O口
40引脚PDIP封装， 44引脚TQFP封装， 与44引脚MLF封装 （5）工作电压： ATmega16L：2.7 - 5.5V ATmega16：4.5 - 5.5V （6）速度等级： 8MHz ATmega16L； 0-16MHz ATmega16；
ATmega16L在1MHz， 3V， 25°C时的功耗； 正常模式：1.1Ma； 空闲模式：0.35mA； 掉电模式：< 1μA。 3.1.2 ATmega16 引脚功能
图3-1 ATmega16引脚图
VCC：电源正 GND：电源地
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端口A(PA7..PA0) ：端口A做为A/D转换器的模拟输入端。端口A为8 位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。
端口B(PB7..PB0) ：端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能。
端口C(PC7..PC0) ：端口C为8 位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5(TDI)、PC3(TMS)与PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C也可以用做其他不同的特殊功能。
端口D(PD7..PD0)： 端口D为8位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。端口D也可以用做其他不同的特殊功能。
RESET 复位输入引脚：持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2：反向振荡放大器的输出端。
AVCC：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。
AREF ：A/D的模拟基准输入引脚[18]。 3.1.3 ATmega16内核介绍
为了获得最高的性能以及并行性， AVR采用了Harvard 结构，具有独立的数据和程序总线。程序存储器里的指令通过一级流水线运行。CPU在执行一条指令的同时读取下一条指令( 在本文称为预取)。这个概念实现了指令的单时钟周期运行。程序存储器是可以在线编程的FLASH。
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快速访问寄存器文件包括32个8位通用工作寄存器，访问时间为一个时钟周期。从而实现了单时钟周期的ALU操作。在典型的ALU操作中，两个位于寄存器文件中的操作数同时被访问，然后执行运算，结果再被送回到寄存器文件。整个过程仅需一个时钟周期。
寄存器文件里有6个寄存器可以用作3个16位的间接寻址寄存器指针以寻址数据空间，实现高效的地址运算。其中一个指针还可以作为程序存储器查询表的地址指针。这些附加的功能寄存器即为16位的X、Y、Z寄存器。
ALU支持寄存器之间以及寄存器和常数之间的算术和逻辑运算。ALU也可以执行单寄存器操作。运算完成之后状态寄存器的内容得到更新以反映操作结果。
程序流程通过有/ 无条件的跳转指令和调用指令来控制，从而直接寻址整个地址空间。大多数指令长度为16位，亦即每个程序存储器地址都包含一条16位或32位的指令。
程序存储器空间分为两个区：引导程序区(Boot 区)和应用程序区。这两个区都有专门的锁定位以实现读和读/写保护。用于写应用程序区的SPM指令必须位于引导程序区。
在中断和调用子程序时返回地址的程序计数器(PC)保存于堆栈之中。堆栈位于通用数据SRAM，因此其深度仅受限于SRAM的大小。在复位例程里用户首先要初始化堆栈指SP。这个指针位于I/O空间，可以进行读写访问。数据SRAM可以通过5种不同的寻址模式进行访问。
AVR存储器空间为线性的平面结构。
AVR有一个灵活的中断模块。控制寄存器位于I/O空间。状态寄存器里有全局中断使能位。每个中断在中断向量表里都有独立的中断向量。各个中断的优先级与其在中断向量表的位置有关，中断向量地址越低，优先级越高。
I/O存储器空间包含64个可以直接寻址的地址，作为CPU外设的控制寄存器、SPI，以及其他I/O功能。映射到数据空间即为寄存器文件之后的地址0x20 - 0x5F。
3.2 电源管理与睡眠模式
睡眠模式可以使应用程序关闭MCU中没有使用的模块，从而降低功耗。AVR 具有不同的睡眠模式，允许用户根据自己的应用要求实施剪裁。
进入睡眠模式的条件是置位寄存器MCUCR的SE，然后执行SLEEP 指令。具体哪一种模式( 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、掉电模式、省电模式、Standby 模式和扩展Standby模式) 由MCUCR 的SM2、SM1 和SM0 决定，如表3-1 所示。使能的中断可以将进入睡眠模式的MCU唤醒。经过启动时间，外加4个时钟周期后， MCU就可以运行中断例程了。然后返回到SLEEP的下一条指令。唤醒
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时不会改变寄存器文件和SRAM的内容。如果在睡眠过程中发生了复位，则MCU 唤醒后从中断向量开始执行。
MCU控制寄存器包含了电源管理的控制位。
表3-1 电源管理控制位
BitSM2读/写R/WSER/W0SM1R/W0SM0ISC11ISC10ISC01ISC00R/W0R/W0R/W0R/W0R/W0初始值0
Bits 7， 5， 4 – SM2-0：休眠模式选择位2、1和0。 Bit 6 – SE：休眠使能。
表3-2 休眠模式选择
SM2 0 0 0 0 1 1 1 1 SM1 0 0 1 1 0 0 1 1 SM0 0 1 0 1 0 1 0 1 休眠模式 空闲模式 ADC 噪声抑制模式 掉电模式 省电模式 保留 保留 Standby(1) 模式 扩展Standby(1) 模式 3.3 系统控制和复位
3.3.1 复位AVR
复位时所有的I/O 寄存器都被设置为初始值，程序从复位向量处开始执行。复位向量处的指令必须是绝对跳转JMP 指令，以使程序跳转到复位处理例程。如果程序永远不利用中断功能，中断向量可以由一般的程序代码所覆盖。这个处理方法同样适用于当复位向量位于应用程序区，中断向量位于Boot 区—或者反过来 —的时候。Figure 15 为复位逻辑的电路图。Table15则定义了复位电路的电气参数。 复位源有效时I/O 端口立即复位为初始值。此时不要求任何时钟处于正常运行状态。所有的复位信号消失之后，芯片内部的一个延迟计数器被激活，将内部复位的时间延长。这种处理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的时间让电源达到稳定的电平。延迟计数器的溢出时间通过熔丝位SUT与CKSEL设定。ATmega16芯片有如下几种通过Flash熔丝位进行选择的时钟源。时钟输入到AVR时钟发生器，再分配到相应的模块。延迟时间的选择请见表3-3。
表3-3 时钟源选择
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器件时钟选项 外部晶体/陶瓷振荡器 外部低频晶振 外部RC 振荡器 标定的内部RC 振荡器 外部时钟 CKSEL3.0 1111 - 1010 1000 - 0101 1000 - 0101 0100 - 0001 0000 当CPU自掉电模式或省电模式唤醒之后，被选择的时钟源用来为启动过程定时，保证振荡器在开始执行指令之前进入稳定状态。当CPU从复位开始工作时，还有额外的延迟时间以保证在MCU开始正常工作之前电源达到稳定电平。这个启动时间的定时由看门狗振荡器完成。看门狗溢出时间所对应的WDT振荡器周期数列于表3-4。看门狗振荡器的频率由工作电压决定[19]。
表3-4 看门狗振荡器周期数
典型的溢出时间 (VCC = 5.0V) 4.1 ms 65 ms 3.3.2 晶体振荡器
典型的溢出时间 (VCC = 3.0V) 4.3 ms 69 ms 时钟周期数 4K (4，096) 64K (65，536) XTAL1与XTAL2分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，如图3-2所示，这个振荡器可以使用石英晶体，也可以使用陶瓷谐振器。熔丝位CKOPT 用来选择这两种放大器模式的其中之一。当CKOPT被编程时振荡器在输出引脚产生满幅度的振荡。这种模式适合于噪声环境，以及需要通过XTAL2驱动第二个时钟缓冲器的情况。而且这种模式的频率范围比较宽。当保持CKOPT为未编程状态时，振荡器的输出信号幅度比较小。其优点是大大降低了功耗，但是频率范围比较窄，而且不能驱动其他时钟缓冲器。
对于谐振器，CKOPT未编程时的最大频率为8 MHz，CKOPT编程时为16 MHz。C1和C2的数值要一样，不管使用的是晶体还是谐振器。最佳的数值与使用的晶体或谐振器有关，还与杂散电容和环境的电磁噪声有关。
图3-2 晶体振荡器连接图