AVR单片机应用技术项目化教程

　　本书为作者在本校“大学生电子创新设计”第二课堂培训讲义及“全国大学生电子设计竞赛”等赛前培训资料基础之上，经过三年实践与编修最终成书，为“广东省教学成果奖”培育项目。本书以项目为载体，以任务为驱动，借助Proteus仿真调试手段，系统深入地介绍AVR单片机编程应用技术。全书设计有广告灯、数字时钟、频率计、电压表、差分转换器、双机串行通信、万年历、红外遥控音量控制器、数字调谐收音机等15个项目，内容涉及单片机编程基础、I/O口原理与操作、人机交互接口、定时/计数器、PWM调制、A/D-D/A转换器、串行通信口、SPI/IIC总线接口等。项目由浅入深，并给出源程序（全部调试通过）、流程图、原理图、波形图等，内容完整详实，逻辑清晰，实例丰富，便于自学。本书可作为高职大专院校电子信息、应用电子技术、自动化、计算机信息工程等专业教材，也可作为智能电子、仪器测量、通信、自动控制等有关领域从事单片机编程的工程技术人员参考用书，也可作为培训教材。

目 录
项目1　单片机基础
任务1.1　计算机数学基础
1.1.1　数制
1.1.2　数制间的互相转换
1.1.3　二进制数运算
1.1.4　计算机表示数字的方法
1.1.5　计算机中的编码
任务1.2　单片微型计算机原理
1.2.1　单片机组成
1.2.2　单片机特点
1.2.3　常见单片机的介绍
任务1.3　单片机应用及开发过程
1.3.1　单片机应用
1.3.2　单片机开发过程
1.3.3　单片机编程语言
任务1.4　AVR单片机简介
1.4.1　AVR单片机特点
1.4.2　AVR单片机分类
1.4.3　ATmega内核单片机简介
任务1.5　ATmega16单片机原理
1.5.1　中央处理单元（CPU）
1.5.2　寄存器
1.5.3　存储器组织
1.5.4　引脚功能
1.5.5　单片机工作模式
项目总结
项目训练
项目2　单片机程序设计基础
任务2.1　一个简单的单片机程序
2.1.1 单片机软件开发平台
2.1.2　I/O口结构
任务2.2　单片机C语言编程基础
2.2.1　C语言的特点
2.2.2　C语言构成要素
2.2.3　运算符与表达式
2.2.4　数据类型与数据结构
2.2.5　C语言程序语句
2.2.6　C语言函数
任务2.3　项目设计
2.3.1　基本I/O口操作
2.3.2　简易电子琴
2.3.3　流水灯
项目总结
项目训练
项目3　人机交互接口
任务3.1　键盘输入设备
3.1.1　非编码键盘
3.1.2　编码键盘
任务3.2　输出显示设备
3.2.1　数码管
3.2.2　液晶显示器
任务3.3　单片机中断系统
3.3.1　中断概述
3.3.2　ATmega 16的中断
3.3.3　ATmega 16的外部中断
3.3.4　函数的中断
任务3.4　项目设计
数字密码锁
项目总结
项目训练
项目4　ATmega 16定时计数器
任务4.1　ATmega16定时器原理
4.1.1　定时工作原理
4.1.2　波形发生器
任务4.2　T/C0定时/计数器
4.2.1　T/C0定时/计数器工作原理
4.2.2　T/C0定时/计数器工作模式
4.2.3　T/C0定时/计数器寄存器
4.2.4　T/C0定时/计数器应用
任务4.3　T/C2定时器
4.3.1　T/C2定时器工作原理
4.3.2　T/C2定时器寄存器
4.3.3　T/C2定时器应用
任务4.4　T/C1定时/计数器
4.4.1　T/C1定时/计数器工作原理
4.4.2　T/C1定时/计数器工作模式
4.4.3　T/C1定时/计数器寄存器
4.4.4　T/C1定时/计数器应用
任务4.5　项目设计
4.5.1　数字时钟
4.5.2　数字频率计
项目总结
项目训练
项目5 数字信号转换
任务5.1　D/A转换器
5.1.1 D/A转换器工作原理
5.1.2 集成D/A转换器
任务5.2 A/D转换器
5.2.1 逐次渐进比较式A/D转换器
5.2.2 A/D转换器的性能参数
任务5.3 ATmega16集成A/D转换器
5.3.1 A/D转换器结构
5.3.2 A/D转换器工作原理
5.3.3 集成A/D转换器的寄存器
5.3.4 A/D转换器应用
任务5.4 项目设计
5.4.1 简易数字电压表
5.4.2 差分信号转换
项目总结
项目训练
项目6 串行通信接口
任务6.1 串行通信基础
6.1.1 串行通信与并行通信
6.1.2 串行通信方式
6.1.3 同步通信与异步通信
6.1.4 串行通信接口规范
任务6.2 ATmega16异步串行通信接口
6.2.1 串行通信接口特点
6.2.2 串行通信接口组成
6.2.3 串行通信接口寄存器
任务6.3 单片机I/O口模拟串行通信
6.3.1 单片机模拟串行口输出
6.3.2 单片机模拟串行口输入
任务6.4 项目设计
6.4.1 双机串行通信
6.4.2 字符串收发通信
项目总结
项目训练
项目7 同步串行通信接口
任务7.1 I2C总线
7.1.1 I2C总线概述
7.1.2 ATmega16单片机的TWI总线
任务7.2 SPI总线
7.2.1 SPI总线概述
7.2.2 ATmega16的SPI接口
任务7.3 项目设计
实时时钟万年历
项目总结
项目练习
项目8 红外线遥控音量控制电路
任务8.1 PGA2310原理
8.1.1 引脚功能
8.1.2 内部结构
8.1.3 串行通信口
8.1.4 PGA2310功能
任务8.2 红外遥控原理
8.2.1 红外编码传输
8.2.2 红外接收解码
8.2.3 系统原理图
任务8.3 软件设计
任务8.4 测试与结论
项目9 数控调频收音机
任务9.1 单芯片FM接收
9.1.1 TEA5767概述
9.1.2 TEA5767工作原理
9.1.3 TEA5767应用
任务9.2 TEA5767 PLL频率合成
9.2.1 PLL频率合成
9.2.2 电台搜索算法
任务9.3 TEA5767编程操作
9.3.1 通信接口
9.3.2 TEA5767寄存器
任务9.4 FM调频接收设计
9.4.1 FM接收硬件设计
9.4.2 FM软件设计
任务9.5 调试与总结
附录A：AVR单片机汇编指令简表
附录B：AVR单片机选型表
附录C：常用的ATmega内核AVR单片机引脚功能图
附录D：USB程序下载工具
附录E：ATmega16单片机学习板
参考文献

　　单片机具有体积小、价格低、开发周期短等特点，广泛应用于各行各业。随着电子技术的飞速发展，单片机工艺及技术得到长足的进步，向体积更小、性能更好、速度更快、功能更强的方向发展，众多新型单片机应运而生。在众多工程应用领域，新型单片机与传统结构单片机面临竞争，然新型单片机无论在体系结构、内部组成都有其自身的特点，在资源、速度、性能、价格等方面有显著特点，故应用上具有明显的优势。AVR单片机是一种比较流行的新型单片机，自诞生以来，以其速度快、功能强、可靠性好等特点，颇受工程技术人员欢迎，并迅速应用于诸多领域。
　　随着经济快速发展和技术不断进步，行业企业对人才需求出现新的变化，对从业人员的知识和技能有较高的要求，尤其是在嵌入式编程技术领域，这对高职教育提出新的要求。近来，各高职院校按照教育部的教学改革要求，不断开展各种形式的课程改革与专业建设，使高职教育有了较快发展，企业对职业教育的认知度和认可度逐年提高。本书结合当前职业教育的特点，注重动手能力的培养，以项目为载体，以任务为驱动，系统而深入地介绍AVR单片机编程及应用技术。
　　本书介绍了单片机的基础知识、AVR单片机内核结构和应用，系统阐述了ATmega16单片机的原理、结构与应用。项目由简入繁，全部在虚拟平台或实物板调试通过，并给出源程序、流程图、原理图、波形图等。内容由浅入深、完整翔实、逻辑清晰、例程丰富，力求使读者易于接受，以便不同层次读者自学。总体而言，本书有以下几个方面特点：
　　1．结构合理，层次分明，逻辑清晰。本书重构教学内容，在编排上注重结构合理、层次分明，逻辑清晰，以便适合不同层次读者自学。
　　2．强调动手能力的培养，符合职业教育特点。本书以项目为载体，以任务为驱动，体现职业教育的特点，内容上便于实施“教、学、做”一体化教学。
　　3．精选项目案例。结合教学内容，精选项目案例以体现教学内容，融入教学目标，项目寓趣味性和实用性于一体，对提高学生技能有明显帮助。结合高职学生特点，在项目选择上，贴近实际，难易适度，大多数项目均具有很强的可操作性，对仪器工具、调试条件没特殊要求。
　　4．使用C语言编程。全书所有项目、例题均使用编程效率高、可移植性好的C语言编程实现，可读性好。
　　5．借助虚拟仿真平台辅助教学手段。借助虚拟仿真实验平台无论是在教学还是工程项目开发中都是有效而快捷的手段。通过Proteus软件仿真模拟单片机运行过程，学生能直观地看到程序运行结果，边讲、边做、边练习，是现今比较流行的单片机一体化教学手段。
　　6．传统与现代结合。无论是“传统教学”还是现代流行的“项目式教学”，均有各自不可忽视的缺点，本书取二者之长处，扬长避短，既不失传统教学的系统连贯性，又不失项目教学的实践性，二者相得益彰。
　　本书的编写参考了国内外有关单片机及其他相关书籍和资料，在此向有关作者表示感谢，本校电子创新实验室的学生对项目程序的调试做了许多工作，在此表示感谢。限于时间仓促和作者之水平，本书错误之处在所难免，恳请广大读者批评指正。如有意见或建议，请发邮件至联系。
　　编  者
　　2012年6月
　　于广东松山职业技术学院