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第1章 AVR单片机概述1

1.1单片机概述1

1.1.1单片机的结构与组成1

1.1.2单片机的分类和指标3

1.1.3 AVR单片机4

1.1.4其他常用单片机系列6

1.2单片机的数制与编码7

1.2.1进位计数制8

1.2.2进位计数制的相互转换9

1.2.3二进制和十六进制数的运算10

1.2.4数码和字符的代码表示13

1.3 ATmega16单片机的简单应用系统17

1.3.1单片机的I/O电平17

1.3.2单片机电路中三极管的应用19

1.3.3单片机的一个简单应用系统19

1.4基于AVR单片机的智能小车20

1.4.1概述20

1.4.2机械构造20

1.4.3设计原理21

思考题21

第2章 ATmega16单片机结构23

2.1 ATmega16单片机内核结构23

2.2 ATmega16单片机特点24

2.3 ATmega16单片机引脚与封装25

2.3.1 ATmega16单片机的封装25

2.3.2 AVR单片机I/O端口的基本结构29

2.3.3 ATmega16单片机的I/O端口寄存器30

2.3.4 Sunny2.0智能小车I/O端口使用举例33

2.4 ATmega16单片机存储器结构与编程36

2.4.1 ATmega16单片机的程序存储空间36

2.4.2 ATmega16单片机的数据存储空间37

2.4.3 ATmega16单片机的EEPROM存储空间38

2.5 ATmega16单片机的熔丝位41

思考题43

第3章 AVR单片机开发环境45

3.1 AVR单片机软件开发工具45

3.2 WinAVR简介46

3.3 ATmega16 JTAG与ISP接口47

3.3.1 JTAG接口使用说明48

3.3.2 ISP接口使用说明52

3.4 AVR Studio 4使用简介54

3.5 AVR Studio 5使用简介59

3.5.1创建项目60

3.5.2调试项目63

3.5.3创建ASF示例项目69

3.6 AVR GCC的编译过程71

思考题73

第4章 AVR单片机的GCC程序设计74

4.1 AVR GCC基本语法介绍74

4.1.1 AVR GCC程序设计语言概述74

4.1.2 AVR C程序的基本结构75

4.1.3标识符和关键字76

4.1.4变量与数据类型78

4.1.5运算符和表达式85

4.1.6程序结构91

4.1.7数组、指针和结构体96

4.1.8函数100

4.1.9中断服务程序102

4.1.10预处理104

4.1.11在C代码中嵌入汇编语言108

4.2 AVR Libc库函数介绍109

4.2.1 AVR Libc中对位操作的支持109

4.2.2 AVR Libc对Flash访问的支持111

4.2.3 AVR Libc对EEPROM访问的支持112

4.2.4 AVR Libc对看门狗的支持114

4.2.5 AVR Libc的数学库115

4.3 AVR GCC段定义和使用117

4.4嵌入式C语言程序设计的注意事项119

4.4.1数据运算的溢出问题119

4.4.2数据类型转换问题120

思考题121

第5章 ATmega16单片机系统的时钟与电源管理123

5.1 ATmega16单片机的时钟123

5.1.1 ATmega 16单片机的时钟结构123

5.1.2 ATmega 16单片机的时钟源125

5.2 ATmega16单片机的复位130

5.2.1 ATmega 16单片机复位概述130

5.2.2 ATmega16单片机的复位源与相关寄存器131

5.3 ATmega16单片机的低功耗设计——时钟与电源管理135

思考题140

第6章 ATmega16单片机的中断系统141

6.1中断的基本概念141

6.1.1中断的作用141

6.1.2中断系统的响应过程142

6.1.3中断系统的优先级143

6.2 ATmega 16单片机的中断143

6.2.1 ATmega16中断源和中断向量143

6.2.2中断服务程序的编写145

6.3 ATmega 16单片机的外部中断145

6.4 ATmega16外部中断应用148

思考题150

第7章 ATmega16单片机系统定时器及应用151

7.1 ATmega16单片机的定时/计数器概述151

7.1.1 ATmega16定时/计数器的相关引脚151

7.1.2定时/计数器概念及小车应用152

7.2 ATmega16单片机的定时/计数器1原理及应用153

7.2.1 ATmega16单片机定时/计数器1 （T/C1）原理153

7.2.2 ATmega16单片机定时/计数器1的PWM输出157

7.2.3 ATmega16单片机定时/计数器1相关寄存器159

7.2.4 ATmega16单片机定时/计数器1的工作模式163

7.2.5 ATmega16单片机定时/计数器1的时序图167

7.3 ATmega16单片机的定时/计数器1的应用168

7.3.1 T/C1作为外部事件计数器的应用168

7.3.2 T/C 1作为普通定时器的应用170

7.3.3 T/C1作为输入捕捉的应用173

7.3.4 T/C1作为PWM输出的应用176

7.3.5 T/C 1应用小结178

7.4 ATmega16单片机的定时/计数器0和2原理179

7.4.1 8位定时/计数器的特性与结构179

7.4.2 8位定时/计数器T/C0相关的寄存器181

7.4.3 8位定时/计数器T/C0的工作模式184

7.4.4 8位定时/计数器T/C0的应用186

7.4.5 8位定时/计数器T/C2简介190

思考题193

第8章 AVR单片机串行接口与应用195

8.1串行通信基础知识195

8.1.1并行通信和串行通信195

8.1.2异步通信和同步通信196

8.1.3单片机串行通信传输方式197

8.1.4串行数据通信的传输速率198

8.2 ATmega 16的USART接口及应用198

8.2.1 USART接口概述199

8.2.2异步传输模式200

8.2.3 USART寄存器说明204

8.2.4异步USART应用实例209

8.2.5单片机和PC机通信212

8.3 ATmega 16的SPI接口及应用217

8.3.1 SPI串行总线介绍217

8.3.2 ATmega16的SPI接口概述217

8.3.3 SPI寄存器说明219

8.3.4 SPI的工作模式221

8.3.5 SPI应用实例223

8.4 ATmega 16的TWI接口及应用226

8.4.1 I2C总线概述226

8.4.2 TWI概述及寄存器说明229

8.4.3 TWI的使用方法232

8.4.4 TWI应用实例235

思考题240

第9章 AVR单片机ADC接口与应用241

9.1 ATmega16的ADC概述241

9.2 ATmega16与ADC相关的寄存器243

9.3 ADC应用要点247

9.4 ADC应用举例249

思考题253

第10章 ATmega16的I/O接口应用255

10.1人机接口255

10.1.1 LED接口255

10.1.2 LCD接口259

10.1.3按键接口267

10.2数字I/O接口272

10.2.1光电隔离接口272

10.2.2蜂鸣器及其接口273

10.2.3功率输出（继电器）接口274

思考题276

第11章 AVR单片机应用实践277

11.1位置检测元件与应用277

11.2直流电动机的控制280

11.3光敏电阻的应用285

11.4热敏电阻的应用288

思考题293

第12章 AVR单片机智能小车应用294

12.1单片机系统设计的步骤294

12.2 Sunny2.0智能小车简介295

12.2.1 Sunny2.0智能小车实物图295

12.2.2功能说明296

12.2.3系统结构框图297

12.3智能小车硬件设计297

12.3.1车体介绍297

12.3.2单片机控制板297

12.3.3系统扩展板298

12.3.4 Sunny2.0小车ATmega16硬件资源分配298

12.4智能小车控制板功能模块说明299

12.4.1电源299

12.4.2单片机电路及JTAG接口电路301

12.4.3小车电动机驱动电路及控制编程302

12.4.4多路模拟开关接口电路及编程305

12.4.5智能小车测距309

12.4.6智能小车障碍检测317

12.4.7 LED数码管显示318

12.4.8电池电压检测318

12.5智能小车扩展板功能模块说明319

12.6利用超声波传感器模块实现倒车功能例程322

思考题329

附录 智能小车的电路原理图330

参考文献334