單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試

分基礎(chǔ)知識(shí)篇和任務(wù)篇兩大模塊，注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，全面系統(tǒng)地介紹ATmega16 單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)、軟件基礎(chǔ)和必備的C 語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)。

五個(gè)項(xiàng)目下的任務(wù)按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行四個(gè)方面加以介紹，所有設(shè)計(jì)內(nèi)容在實(shí)際操作之前均采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行仿真練習(xí)，提高設(shè)計(jì)效率，降低學(xué)習(xí)成本。

結(jié)合CDIO 工程教育模式，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的四個(gè)能力層面：工程基礎(chǔ)知識(shí)能力、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。

單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，它是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，概括地講，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，是簡(jiǎn)易機(jī)器人的核心元件。1997年，由ATMEL公司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術(shù)，共同研發(fā)出RISC精簡(jiǎn)指令集的高速8位單片機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)AVR。相對(duì)于出現(xiàn)較早也較為成熟的51系列單片機(jī)，AVR系列單片機(jī)片內(nèi)資源更為豐富，接口也更為強(qiáng)大，且具有價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，因此在很多場(chǎng)合可以替代51系列單片機(jī)。

近年來(lái)，各高職院校按照教育部教學(xué)改革的要求，不斷開(kāi)展各種形式的課程改革和專(zhuān)業(yè)建設(shè)，加快了高職教育以培養(yǎng)高端技術(shù)技能型專(zhuān)門(mén)人才為目標(biāo)的步伐，企業(yè)對(duì)職業(yè)教育的認(rèn)知程度和認(rèn)可度逐年提高。本書(shū)結(jié)合CDIO工程教育模式，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的四個(gè)能力層面：工程基礎(chǔ)知識(shí)能力、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。

本書(shū)注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，全面系統(tǒng)地介紹ATmega16單片機(jī)的硬件基礎(chǔ)、軟件基礎(chǔ)和必備的C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)。五個(gè)項(xiàng)目下的任務(wù)按照構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行四個(gè)方面加以介紹，所有設(shè)計(jì)內(nèi)容在實(shí)際操作之前采用Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真練習(xí)，可以對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的功能、合理性和性能指標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)整，并在沒(méi)有硬件電路的情況下進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高設(shè)計(jì)效率，降低學(xué)習(xí)成本。

由于編者知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)的局限性，書(shū)中難免存在不足之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編 者

2013年12月

前言
第一部分 基礎(chǔ)知識(shí)篇

基礎(chǔ)知識(shí)1 ATmega16單片機(jī)硬件基礎(chǔ) 2
1.1 單片機(jī)特點(diǎn)介紹 2
1.2 單片機(jī)引腳配置 3
1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 5
基礎(chǔ)知識(shí)2 ATmega16單片機(jī)軟件基礎(chǔ) 7
2.1 ICCAVR軟件快速入門(mén) 7
2.1.1 ICCAVR軟件安裝 7
2.1.2 ICCAVR軟件使用 9
2.2 CodeVisionAVR軟件快速入門(mén) 13
2.2.1 CodeVisionAVR軟件安裝 13
2.2.2 CodeVisionAVR軟件使用 14
2.3 AVR Studio軟件快速入門(mén) 19
2.3.1 AVR Studio軟件安裝 20
2.3.2 AVR Studio軟件使用 22
2.4 Proteus軟件快速入門(mén) 27
2.4.1 Proteus軟件安裝 28
2.4.2 Proteus軟件使用 29
2.4.3 Proteus軟件繪制原理圖 30
基礎(chǔ)知識(shí)3 ATmega16單片機(jī)C語(yǔ)言基礎(chǔ) 35
3.1 C語(yǔ)言的特點(diǎn) 35
3.2 C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu) 36
3.3 數(shù)據(jù)類(lèi)型 37
3.4 運(yùn)算符與表達(dá)式 39
3.5 程序語(yǔ)句 45
3.6 數(shù)組與函數(shù) 49

第二部分 任務(wù)篇

任務(wù)1 ATmega16單片機(jī)I/O端口應(yīng)用 56
1.1 任務(wù)要求 56
1.2 相關(guān)知識(shí) 56
1.2.1 I/O端口介紹 56
1.2.2 作為通用數(shù)字I/O的端口 57
1.2.3 端口的第二功能 58
1.2.4 I/O端口寄存器的說(shuō)明 62
1.3 任務(wù)分析與實(shí)施 64
1.3.1 閃爍燈 64
1.3.2 流水燈 71
1.4 任務(wù)總結(jié) 79
任務(wù)2 ATmega16單片機(jī)中斷系統(tǒng)應(yīng)用 80
2.1 任務(wù)要求 80
2.2 相關(guān)知識(shí) 80
2.2.1 中斷概述 80
2.2.2 中斷系統(tǒng) 81
2.2.3 MCU控制寄存器－MCUCR 82
2.2.4 MCU控制與狀態(tài)寄存器－MCUCSR 83
2.2.5 通用中斷控制寄存器－GICR 83
2.2.6 通用中斷標(biāo)志寄存器－GIFR 84
2.3 任務(wù)分析與實(shí)施 84
2.3.1 按鍵控制LED 84
2.3.2 按鍵控制警報(bào) 89
2.4 任務(wù)總結(jié) 94
任務(wù)3 ATmega16單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用 95
3.1 任務(wù)要求 95
3.2 相關(guān)知識(shí) 95
3.2.1 8位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T/C0 96
3.2.2 T/C0與T/C1的預(yù)分頻器 102
3.2.3 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 103
3.2.4 8位有PWM與異步操作的定時(shí)
器/計(jì)數(shù)器2 116
3.3 任務(wù)分析與實(shí)施 125
3.3.1 定時(shí)器0計(jì)時(shí) 125
3.3.2 定時(shí)器0計(jì)數(shù) 130
3.4 任務(wù)總結(jié) 135
任務(wù)4 ATmega16單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換應(yīng)用 136
4.1 任務(wù)要求 136
4.2 相關(guān)知識(shí) 136
4.2.1 模擬比較器 136
4.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 138
4.3 任務(wù)分析與實(shí)施 145
4.3.1 電壓監(jiān)測(cè)器 145
4.3.2 數(shù)字電壓表 150
4.4 任務(wù)總結(jié) 155
任務(wù)5 ATmega16單片機(jī)通信應(yīng)用 156
5.1 任務(wù)要求 156
5.2 相關(guān)知識(shí) 156
5.2.1 串行外設(shè)接口SPI 156
5.2.2 通用串行接口USART 161
5.2.3 兩線串行接口TWI 171
5.3 任務(wù)分析與實(shí)施 177
5.3.1 單片機(jī)發(fā)收器 177
5.3.2 字符串收發(fā)器 183
5.4 任務(wù)總結(jié) 188
參考文獻(xiàn) 189

1. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（C語(yǔ)言版）（第三版） [主編　郭志勇]
2. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)（C語(yǔ)言版） [周?chē)?guó)運(yùn) 魯慶賓 趙天翔 編著]
3. 單片機(jī)實(shí)用技術(shù)項(xiàng)目教程 [主編 周威 熊輝]
4. 單片機(jī)原理及應(yīng)用項(xiàng)目化教程（C語(yǔ)言版） [主編 謝四連　王善偉　李石林]
5. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（C語(yǔ)言版）（第二版） [主編 郭志勇]
6. 電子技術(shù)項(xiàng)目教程（Proteus版） [主編 郭志勇]
7. 單片機(jī)應(yīng)用教程 [胡云冰 聶振華]
8. 單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)（第二版） [主編 胡輝 ]
9. 單片機(jī)原理及典型應(yīng)用接口技術(shù) [劉甫 陳健美 編著]
10. 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程（C語(yǔ)言版） [主編 周?chē)?guó)運(yùn)]
11. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn) [林軍 等編著]
12. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [趙秀珍 單永磊 主編]