ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。
ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP 封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
工作于空闲模式时CPU 停止工作，而USART、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言 编译器、宏汇编、 程序调试器/ 软件仿真器、仿真器及评估板。 ATmega16产品特性
· 高性能、低功耗的8位AVR微处理器
· 先进的RISC 结构
– 131条指令
– 大多数指令执行时间为单个时钟周期
– 32个8位通用工作寄存器
– 全静态工作
– 工作于16MHz时性能高达16MIPS
– 只需两个时钟周期的硬件乘法器
· 非易失性程序和数据存储器
– 16K 字节的系统内可编程Flash，擦写寿命: 10,000次
– 具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程，真正的同时读写操作
– 512 字节的EEPROM，擦写寿命: 100,000次
– 1K字节的片内SRAM
– 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密
· JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)
– 符合JTAG 标准的边界扫描功能
– 支持扩展的片内调试功能
– 通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程
· 外设特点
– 两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器
– 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器
– 具有独立振荡器的实时计数器RTC
– 四通道PWM
– 8路10位ADC，8个单端通道，2个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道
– 面向字节的两线接口
– 两个可编程的串行USART
– 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口
– 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器
– 片内模拟比较器
· 特殊的处理器特点
– 上电复位以及可编程的掉电检测
– 片内经过标定的RC振荡器
– 片内/片外中断源
– 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
· 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
· 工作电压:
– ATmega16L：2.7 - 5.5V
– ATmega16：4.5 - 5.5V
· 速度等级
– 0- 8MHz ATmega16L
– 0-16MHz ATmega16
· ATmega16L在1MHz, 3V, 25°C时的功耗
– 正常模式: 1.1 mA
– 空闲模式: 0.35 mA
– 掉电模式: < 1 μA | 
