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第1章 绪论1

1.1 单片机的概念1

1.2 单片机的应用领域1

1.3 单片机的过去和未来3

1.3.1 单片机的发展简史3

1.3.2 单片机的发展趋势3

1.4 单片机相关概念5

1.4.1 单片机与CPU的关系5

1.4.2 单片机与ARM的关系5

1.5 主流单片机简介6

1.5.1 8051单片机6

1.5.2 MOTOROLA（现为Freescale）单片机6

1.5.3 Microchip单片机6

1.5.4 ATMEL单片机6

第2章 AVR系列单片机的结构、时序及指令系统7

2.1 AVR系列单片机概述7

2.2 AVR系列单片机的基本组成9

2.3 ATmega16单片机内部结构10

2.3.1 ATmega16的总体结构10

2.3.2 系统的时钟16

2.3.3 片内存储器17

2.3.4 电源管理及睡眠模式18

2.3.5 系统控制和复位20

2.4 ATmega系列单片机的资源23

2.5 AVR系列单片机的指令系统25

2.6 C语言基础29

2.6.1 数据类型、运算符与表达式29

2.6.2 最简单的C程序——顺序程序设计30

2.6.3 控制流程语句30

2.6.4 数组32

2.6.5 函数32

2.6.6 预处理命令33

第3章 AVR系列单片机快速上手35

3.1 AVR系列开发软件平台概述35

3.2 ICC AVR简介36

3.2.1 ICC AVR中的文件类型及其扩展名36

3.2.2 ICC AVR软件的安装37

3.2.3 ICC AVR编译软件的运行39

3.3 ICC AVR集成开发环境与ICC AVR应用程序创建41

3.3.1 ICC AVR菜单栏命令、工具栏和快捷方式41

3.3.2 ICC AVR应用程序的创建43

3.4 程序文件的编译、连接47

3.5 下载软件PROGISP的使用49

3.5.1 系统要求及软件安装49

3.5.2 下载软件界面功能及参数设置49

3.5.3 下载第一个代码53

第4章 输入／输出端口55

4.1 输入／输出端口是什么？能做什么？55

4.2 快速上手引例，让单片机跑起来56

4.2.1 点亮LED56

4.2.2 拨码开关的检测58

4.2.3 软件延时58

4.3 如何操作输入／输出端口60

4.3.1 AVR I/O端口特性60

4.3.2 与I/O端口相关的控制寄存器60

4.3.3 I/O口引脚配置表62

4.4 “搭积木式”工程实例分析62

4.4.1 “交通灯”模型硬件电路及源代码分析62

4.4.2 七段码数码管硬件电路及源代码分析64

4.4.3 动态扫描LED点阵屏硬件电路及源代码分析68

4.4.4 行列扫描键盘硬件电路及源代码分析70

4.4.5 电热水器的设计（一）74

第5章 模数转换77

5.1 模数转换是什么？能做什么？77

5.2 快速上手引例，让A/D跑起来78

5.3 如何操作片内A/D？81

5.3.1 AVR片内A/D特性81

5.3.2 与A/D转换相关的控制寄存器82

5.4 “搭积木式”工程实例分析86

5.4.1 多通道A/D采样硬件电路及源代码分析86

5.4.2 热敏电阻测温硬件原理及代码分析90

5.4.3 电热水器的设计（二）97

第6章 USART异步串行通信技术103

6.1 USART是什么？能做什么？103

6.1.1 并行通信与串行通信103

6.1.2 异步串行通信技术与USART接口104

6.2 快速上手引例，让串口跑起来106

6.3 如何操作串口？108

6.3.1 ATmega16片内USART控制器特性108

6.3.2 与USART控制器相关的寄存器109

6.4 “搭积木式”工程实例分析114

6.4.1 RS-232与PC通信硬件电路及源代码分析114

6.4.2 RS-485与PC通信硬件电路及源代码分析118

6.4.3 RS-422与PC通信硬件电路及源代码分析122

6.4.4 USB与PC通信（虚拟串口）通信硬件电路及源代码分析124

6.4.5 电热水器的设计（三）128

第7章 TWI/I2C总线技术137

7.1 TWI/I2C是什么？能做什么？137

7.1.1 TWI/I2C是什么137

7.1.2 TWI的工作机制137

7.1.3 TWI数据传输和帧格式138

7.2 快速上手引例，让TWI/I2C跑起来141

7.3 如何操作片内TWI/I2C？148

7.3.1 AVR的TWI接口特性148

7.3.2 与TWI相关的寄存器148

7.3.3 如何使用TWI152

7.4 “搭积木式”工程实例分析157

7.4.1 TWI操作IC卡AT24C02硬件电路及源代码分析157

7.4.2 模拟I2C操作IC卡AT24C02硬件电路及源代码分析164

7.4.3 电热水器的设计（四）171

第8章 中断188

8.1 中断是什么？能做什么？188

8.1.1 中断是什么？188

8.1.2 中断能做什么？189

8.2 快速上手引例，让中断跑起来190

8.3 如何操作系统中断？194

8.3.1 AVR中断系统194

8.3.2 如何操作外部中断？195

8.3.3 如何操作片内A/D中断？198

8.3.4 如何操作串口中断？198

8.4 “搭积木式”工程实例分析199

8.4.1 基于外部中断的按键硬件电路及源代码分析199

8.4.2 基于中断的快速片内A/D应用源代码分析202

8.4.3 中断方式串行总线应用源代码分析207

8.4.4 电热水器的设计（五）210

第9章 定时器／计数器223

9.1 定时器／计数器是什么？能做什么？223

9.2 快速上手引例，让定时器跑起来224

9.3 如何操作定时器／计数器？226

9.3.1 具有PWM功能的8位定时器／计数器0226

9.3.2 16位定时器／计数器230

9.3.3 8位有PWM与异步操作的定时器／计数器2237

9.4 “搭积木式”工程实例分析242

9.4.1 “交通灯”模型硬件电路及源代码分析242

9.4.2 “秒表”模块硬件电路及源代码分析246

9.4.3 简易频率计硬件电路及源代码分析250

第10章 脉宽调制控制技术（PWM）256

10.1 PWM是什么？能做什么？256

10.2 快速上手引例，让PWM跑起来257

10.3 如何操作PWM？260

10.3.1 具有PWM功能的8位定时器／计数器T/C0260

10.3.2 16位定时器／计数器263

10.4 “搭积木式”工程实例分析268

10.4.1 简易PWM电子琴硬件电路及源代码分析268

10.4.2 简易PWM连续可调程控直流电源硬件电路及源代码分析273

10.4.3 直流电机调速控制硬件电路及源代码分析283

第11章 液晶显示器291

11.1 液晶显示器是什么？能做什么？291

11.1.1 液晶显示器基本知识291

11.1.2 液晶显示器的应用292

11.2 代码“积木”——HD44780字符液晶接口292

11.3 代码“积木”——ST7920汉字／图像点阵液晶接口301

第12章 一线式数字温度传感器DS18B20的应用316

12.1 DS18B20是什么？能做什么？316

12.1.1 基本知识316

12.1.2 DS18B20温度测量原理318

12.1.3 DS18B20报警搜索操作319

12.1.4 单线总线系统319

12.2 通过单总线端口访问DS18B20320

12.3 “积木”——DS18B20接口设计323

12.4改进电热水器设计327

第13章 实时时钟芯片DS1302的应用338

13.1 DS1302是什么？能做什么？338

13.1.1 DS1302结构及功能表338

13.1.2 DS1302的工作原理339

13.1.3 DS1302的操作与控制寄存器340

13.2 “积木”——DS1302接口设计343

13.3 时间控制型电热水器设计353

第14章 超声波的应用368

14.1 超声波是什么？能做什么？368

14.1.1 超声波测距原理368

14.1.2 超声波测距误差分析369

14.1.3 MA40B8R/S简介369

14.2 “搭积木式”工程实例分析——超声波测距设计370

附录一 ASCII码表378

附录二 万年历电路及代码379

附录三 无功补偿控制器电路及代码396

参考文献451