单片机应用系统设计安装与调试

分基础知识篇和任务篇两大模块，注重基础，强调动手能力，以项目为载体，以任务为驱动，全面系统地介绍ATmega16 单片机的硬件基础、软件基础和必备的C 语言基础知识。

五个项目下的任务按照构思、设计、实施和运行四个方面加以介绍，所有设计内容在实际操作之前均采用Proteus 仿真软件进行仿真练习，提高设计效率，降低学习成本。

结合CDIO 工程教育模式，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，重点培养学生的四个能力层面：工程基础知识能力、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。

单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括地讲，一块芯片就成了一台计算机。单片机技术是计算机技术的一个分支，是简易机器人的核心元件。1997年，由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，且具有价格低等优势，因此在很多场合可以替代51系列单片机。

近年来，各高职院校按照教育部教学改革的要求，不断开展各种形式的课程改革和专业建设，加快了高职教育以培养高端技术技能型专门人才为目标的步伐，企业对职业教育的认知程度和认可度逐年提高。本书结合CDIO工程教育模式，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，重点培养学生的四个能力层面：工程基础知识能力、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。

本书注重动手能力的培养，以项目为载体，以任务为驱动，全面系统地介绍ATmega16单片机的硬件基础、软件基础和必备的C语言基础知识。五个项目下的任务按照构思、设计、实施和运行四个方面加以介绍，所有设计内容在实际操作之前采用Proteus仿真软件进行仿真练习，可以对所设计的硬件系统的功能、合理性和性能指标进行充分调整，并在没有硬件电路的情况下进行相应的程序设计与调试，提高设计效率，降低学习成本。

由于编者知识水平和经验的局限性，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

编 者

2013年12月

前言
第一部分 基础知识篇

基础知识1 ATmega16单片机硬件基础 2
1.1 单片机特点介绍 2
1.2 单片机引脚配置 3
1.3 单片机最小系统 5
基础知识2 ATmega16单片机软件基础 7
2.1 ICCAVR软件快速入门 7
2.1.1 ICCAVR软件安装 7
2.1.2 ICCAVR软件使用 9
2.2 CodeVisionAVR软件快速入门 13
2.2.1 CodeVisionAVR软件安装 13
2.2.2 CodeVisionAVR软件使用 14
2.3 AVR Studio软件快速入门 19
2.3.1 AVR Studio软件安装 20
2.3.2 AVR Studio软件使用 22
2.4 Proteus软件快速入门 27
2.4.1 Proteus软件安装 28
2.4.2 Proteus软件使用 29
2.4.3 Proteus软件绘制原理图 30
基础知识3 ATmega16单片机C语言基础 35
3.1 C语言的特点 35
3.2 C语言的结构 36
3.3 数据类型 37
3.4 运算符与表达式 39
3.5 程序语句 45
3.6 数组与函数 49

第二部分 任务篇

任务1 ATmega16单片机I/O端口应用 56
1.1 任务要求 56
1.2 相关知识 56
1.2.1 I/O端口介绍 56
1.2.2 作为通用数字I/O的端口 57
1.2.3 端口的第二功能 58
1.2.4 I/O端口寄存器的说明 62
1.3 任务分析与实施 64
1.3.1 闪烁灯 64
1.3.2 流水灯 71
1.4 任务总结 79
任务2 ATmega16单片机中断系统应用 80
2.1 任务要求 80
2.2 相关知识 80
2.2.1 中断概述 80
2.2.2 中断系统 81
2.2.3 MCU控制寄存器－MCUCR 82
2.2.4 MCU控制与状态寄存器－MCUCSR 83
2.2.5 通用中断控制寄存器－GICR 83
2.2.6 通用中断标志寄存器－GIFR 84
2.3 任务分析与实施 84
2.3.1 按键控制LED 84
2.3.2 按键控制警报 89
2.4 任务总结 94
任务3 ATmega16单片机定时器/计数器应用 95
3.1 任务要求 95
3.2 相关知识 95
3.2.1 8位定时器/计时器T/C0 96
3.2.2 T/C0与T/C1的预分频器 102
3.2.3 16位定时器/计数器 103
3.2.4 8位有PWM与异步操作的定时
器/计数器2 116
3.3 任务分析与实施 125
3.3.1 定时器0计时 125
3.3.2 定时器0计数 130
3.4 任务总结 135
任务4 ATmega16单片机AD转换应用 136
4.1 任务要求 136
4.2 相关知识 136
4.2.1 模拟比较器 136
4.2.2 模数转换器 138
4.3 任务分析与实施 145
4.3.1 电压监测器 145
4.3.2 数字电压表 150
4.4 任务总结 155
任务5 ATmega16单片机通信应用 156
5.1 任务要求 156
5.2 相关知识 156
5.2.1 串行外设接口SPI 156
5.2.2 通用串行接口USART 161
5.2.3 两线串行接口TWI 171
5.3 任务分析与实施 177
5.3.1 单片机发收器 177
5.3.2 字符串收发器 183
5.4 任务总结 188
参考文献 189

1. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第三版） [主编　郭志勇]
2. 单片机原理及应用技术（C语言版） [周国运 鲁庆宾 赵天翔 编著]
3. 单片机实用技术项目教程 [主编 周威 熊辉]
4. 单片机原理及应用项目化教程（C语言版） [主编 谢四连　王善伟　李石林]
5. 单片机应用技术项目教程（C语言版）（第二版） [主编 郭志勇]
6. 电子技术项目教程（Proteus版） [主编 郭志勇]
7. 单片机应用教程 [胡云冰 聂振华]
8. 单片机原理及应用设计（第二版） [主编 胡辉 ]
9. 单片机原理及典型应用接口技术 [刘甫 陈健美 编著]
10. 单片机原理及应用教程（C语言版） [主编 周国运]
11. 单片微型计算机原理及接口技术实验指导与实训 [林军 等编著]
12. 单片微型计算机原理及应用 [赵秀珍 单永磊 主编]