ATmega16单片机项目驱动教程（第2版）

本书力求体现项目课程的特色与设计思想。项目内容选取力求具有典型性和可操作性，以项目任务为出发点，激发学生的学习兴趣。在教学安排上，紧密围绕项目开展，创设教学情境，尽量做到教学做一体化。充分利用多媒体、电子仿真软件和实际电路组织教学。每个项目的实践内容时间安排可根据项目内容确定，制作与调试时建议四节课连上。教学评价可根据教学过程采取项目评价与总体评价相结合，理论知识考核与实践操作考核相结合，注重操作能力。 

本书在第1版的基础上按照ATmega16单片机的主要功能模块划分为9 个主要学习任务，在每个任务中以若干个实际项目为载体将学习的知识实际应用起来，通过学以致用的方式激发读者的学习兴趣。本书共有13个项目，每个项目按照项目背景、项目方案设计、项目硬件电路设计、项目驱动软件设计、项目系统集成与调试、知识巩固、拓展练习几个模块组织编写，强调职业技能的训练，注重职业能力的培养。本书所有电路驱动程序采用C语言设计完成，电路原理采用PROTEUS 仿真软件完成。

2006年7月至今淮安信息职业技术学院教师、电子信息工程技术教研室主任。科研经历： 1、市级科技项目《基于GIS淮安警务巡防管理服务系统设计与实现》结题 2、市级科技项目《农产品综合系统分析与设计》 3、企业横向课题《前进、倒退向障碍自动停车的电动轮椅》已鉴定 4、院级教改课题《基于工作过程导向的电子信息工程技术专业人才培养模式及课程体系建设》 5、院级教改课题《高职院校青年教师借助教科研成长的模式研究》结题 6、省示范重点专业建设项目《电子信息工程技术专业建设》结题 7、省示范重点专业建设项目《电子信息工程技术专业校外实训基地建设》结题 8、省示范重点专业建设项目《电子信息工程技术专业社会服务能力建设》结题

目  录
任务1  ATMega16单片机学习准备 1
1.1  认识ATmega16单片机 1
1.1.1  ATmega16芯片及引脚认识 2
1.1.2  复位电路的设计 3
1.1.3  晶振电路的设计 4
1.1.4  A/D转换滤波电路的设计 4
1.1.5  串口电平转换电路的设计 5
1.1.6  I/O端口输出 6
1.1.7  JTAG仿真接口电路的设计 7
1.1.8  电源电路的设计 7
1.1.9  ATmega16最小硬件系统实物 7
1.2  ICC AVR集成开发环境使用 8
1.3  AVR Studio调试软件的使用 12
1.4  PROTEUS仿真软件的使用 16
任务2  单片机I/O口基本应用 20
2.1  ATmega16单片机I/O口使用概述与目标要求 20
2.1.1  任务教学目标 20
2.1.2  教学目标知识与技能点介绍 20
2.2  项目1：空调器开关电源指示控制系统设计 28
2.2.1  项目背景 28
2.2.2  项目方案设计 29
2.2.3  项目硬件电路设计 29
2.2.4  项目驱动软件设计 30
2.2.5  项目系统集成与调试 36
知识巩固 38
拓展练习 39
2.3  项目2：多功能霓虹灯控制系统设计 39
2.3.1  项目背景 39
2.3.2  项目方案设计 40
2.3.3  项目硬件电路设计 40
2.3.4  项目驱动软件设计 43
2.3.5  项目系统集成与调试 49
知识巩固 53
拓展练习 53
任务3  单片机外部中断及I/O口基本应用 55
3.1  数码管及外部中断使用概述与目标要求 54
3.1.1  任务教学目标 54
3.1.2  教学目标知识与技能点介绍 54
3.2  项目3：脉冲计数控制与显示系统设计 63
3.2.1  项目背景 63
3.2.2  项目方案设计 63
3.2.3  项目硬件电路设计 64
3.2.4  项目驱动软件设计 66
3.2.5  项目系统集成与调试 70
知识巩固 71
拓展练习 72
3.3  项目4：篮球比赛计分器设计 72
3.3.1  项目背景 72
3.3.2  项目方案设计 73
3.3.3  项目硬件电路设计 73
3.3.4  项目驱动软件设计 75
3.3.5  项目系统集成与调试 80
知识巩固 84
拓展练习 84
任务4  内部EEPROM操作及I/O口应用 86
4.1  内部EEPROM及1602液晶显示器使用 85
概述与目标要求 85
4.1.1  任务教学目标 85
4.1.2  教学目标知识与技能点介绍 85
4.2  项目5：基于液晶1602显示密码锁控制系统设计 93
4.2.1  项目背景 93
4.2.2  项目方案设计 94
4.2.3  项目硬件电路设计 95
4.2.4  项目驱动软件设计 97
4.2.5  项目系统集成与调试 108
知识巩固 114
拓展练习 114
任务5  单片机定时器T0的应用 115
5.1  ATmega16单片机定时使用概述与目标要求 115
5.1.1  任务教学目标 115
5.1.2  教学目标知识与技能点介绍 115
5.2  项目6：能校时的电子时钟设计 119
5.2.1  项目背景 119
5.2.2  项目方案设计 120
5.2.3  项目硬件电路设计 120
5.2.4  项目驱动软件设计 121
5.2.5  项目系统集成与调试 126
知识巩固 128
拓展练习 129
5.3  项目7：基于PWM波的LED调光控制器设计 129
5.3.1  项目背景 129
5.3.2  项目方案设计 131
5.3.3  项目硬件电路设计 131
5.3.4  项目驱动软件设计 133
5.3.5  项目系统集成与调试 138
知识巩固 142
拓展练习 142
任务6  单片机AD模块应用 143
6.1  AD转换使用概述与目标要求 143
6.1.1  任务教学目标 143
6.1.2  教学目标知识与技能点介绍 143
6.2  项目8：5V数字电压设计 149
6.2.1  项目背景 149
6.2.2  项目方案设计 151
6.2.3  项目硬件电路设计 151
6.2.4  项目驱动软件设计 153
6.2.5  项目系统集成与调试 156
知识巩固 158
拓展练习 159
6.3  项目9：智能光强检测与控制系统设计 159
6.3.1  项目背景 159
6.3.2  项目方案设计 161
6.3.3  项目硬件电路设计 161
6.3.4  项目驱动软件设计 163
6.3.5  项目系统集成与调试 170
知识巩固 174
拓展练习 174
任务7  单片机I2C（TWI）总线开发 175
7.1  I2C总线使用概述与目标要求 175
7.1.1  任务教学目标 175
7.1.2  教学目标知识与技能点介绍 175
7.2  项目10：基于DS1621多点测温控制系统设计——基于单片机模拟I2C
总线实现 184
7.2.1  项目背景 184
7.2.2  项目方案设计 184
7.2.3  项目硬件电路设计 185
7.2.4  项目驱动软件设计 186
7.2.5  项目系统集成与调试 194
知识巩固 195
拓展练习 195
7.3  项目11：基于TWI技术的多点测温控制 系统设计 195
7.3.1  项目方案设计 195
7.3.2  项目硬件电路设计 197
7.3.3  项目驱动软件设计 198
7.3.4  项目系统集成与调试 204
知识巩固 205
拓展练习 205
任务8  单片机SPI模块应用 206
8.1  SPI总线使用概述与目标要求 206
8.1.1  任务教学目标 206
8.1.2  教学目标知识与技能点介绍 206
8.2  项目12：基于FM25040的SPI总线数据 存储系统设计 212
8.2.1  项目背景 212
8.2.2  项目方案设计 212
8.2.3  项目硬件电路设计 213
8.2.4  项目驱动软件设计 214
8.2.5  项目系统集成与调试 218
知识巩固 219
拓展练习 220
任务9  单片机的串口及看门狗应用 221
9.1  ATmega16单片机串行通信概述与目标要求 221
9.1.1  任务教学目标 221
9.1.2  教学目标知识与技能点介绍 221
9.2  项目13：银行窗口服务评价控制系统设计 234
9.2.1  项目背景 234
9.2.2  项目方案设计 235
9.2.3  项目硬件电路设计 236
9.2.4  项目驱动软件设计 236
9.2.5  项目系统集成与调试 243
知识巩固 246
拓展练习 246

第2版前言
本书根据高职高专的培养目标，结合高职高专教学改革和课程改革的要求，本着“任务驱动、项目应用、教中学、做中教”的原则而编写。
随着基于RISC指令的微型处理器的应用规模日益扩大，国内各高校逐步基于RISC指令集单片机课程进行教学。为适应这种技术的推广，本书选用具有一定代表性又具有教学推广价值的AVR系列ATmega16单片机作为对象，以技术应用方式介绍给广大读者。本书按照单片机内部功能的不同组合分为9个学习任务，在每个任务中以若干个实际项目为载体将学习的知识实际应用起来，通过学以致用的方式激发读者的学习兴趣。全书按照ATmega16单片机的功能模块分为9个学习任务，每个任务中又包含若干个基于实际电子产品的教学项目，共有13个项目，每个项目有目标、有要求、有电路原理、有实现过程，也有相关知识和思考练习，强调职业技能的训练，注重职业能力的培养。通过项目的按步骤制作、调试和故障排除等，提高学生对ATmega16单片机技术的理解和应用能力，锻炼学生综合运用所学知识完成小型系统和应用电路的设计制作任务，包括查阅资料、确定电路设计方案、元器件参数的计算与选择、电路的安装与调试、相关仪器的使用和指标测试及设计文档编写等能力。考虑到软件仿真的直观性和在实训之前对电路有一定了解，所有教学内容在实际制作之前采用PROTEUS进行了仿真，一方面做到节约成本，另一方面也可以让学生通过学习，掌握仿真软件的使用。PROTEUS软件自带元件库、电路编辑器、测试仪器等，可以随心所欲地构造电路，虚拟仿真和演示该电路的工作原理和动态过程。程序编写全部采用C语言进行，依托集成化、数字化和仿真软件，体现技术的先进性和实用性。
本书力求体现项目课程的特色与设计思想。项目内容选取力求具有典型性和可操作性，以项目任务为出发点，激发学生的学习兴趣。在教学安排上，紧密围绕项目开展，创设教学情境，尽量做到教学做一体化。充分利用多媒体、电子仿真软件和实际电路组织教学。每个项目的实践内容时间安排可根据项目内容确定，制作与调试时建议四节课连上。教学评价可根据教学过程采取项目评价与总体评价相结合，理论知识考核与实践操作考核相结合，注重操作能力。
本书按照高职高专人才培养目标编写，可作为电子信息大类各专业数字电子技术的教材，也可作为相关专业学生的自学参考书和培训教材，参考学时数为120学时。本书的电子课件、思考与练习可在资源下载栏目下载。
本书由杨永主编，杜锋和沙祥担任副主编。其中，杜锋编写了任务1，沙祥编写了任务9，杨永编写本书其他内容和所有项目驱动程序，并负责全书的统稿。在编写过程中得到了淮安信息职业技术学院俞宁教授、李朝林教授的关心和支持，在此表示衷心感谢。
由于时间仓促，加之编者水平所限，书中难免有错误和不当之处，恳请各位读者予以批评指正。

编  者   
 
第1版前言
本书根据高职高专的培养目标，结合高职高专教学改革和课程改革的要求，本着“工学结合、项目引导、任务驱动、教学做一体化”的原则而编写。
众所周知，单片机技术的教学在我国20世纪80年代已经开始了，在国内开设电子类专业的学校中基本都把单片机作为主要骨干课程进行教学。但是，单片机的种类基本以51系列为主，略显单调。近年来，基于RISC指令的微型处理器的应用规模日益扩大。为适应这种技术的推广，本书选用具有代表性且具有教学推广价值的基于RISC指令集的ATmega16单片机作为介绍对象，以项目化导向的方式介绍给广大读者。本书以项目为单元，以应用为主线，将理论知识融入每一个教学项目中，通过不同的项目和实例来引导学生，将ATmega16单片机技术的基础知识、基本理论融入其中。全书按照ATmega16单片机的功能模块分为5个学习任务，每个任务中又包含若干个基于实际电子产品的教学项目。全书共12个项目，每个项目有目标、有要求、有电路原理、有实现过程，也有相关知识和思考练习，强调职业技能的训练，注重职业能力的培养。通过项目的制作、调试和故障排除等，提高学生对ATmega16单片机技术的理解和应用能力，锻炼学生综合运用所学知识，完成小型系统和应用电路的设计制作任务，包括查阅资料、确定电路设计方案、元器件参数的计算与选择、电路的安装与调试、相关仪器的使用和指标测试，以及设计文档编写等能力。考虑到软件仿真的直观性和在实训之前对电路有一定了解，所有教学内容在实际制作之前采用PROTEUS软件进行了仿真练习。一方面做到节约成本，另一方面也可以让学生通过学习，掌握先进软件的使用方法。PROTEUS软件自带元件库、电路编辑器、测试仪器等，可以按需构造电路，虚拟仿真和演示该电路的工作原理与动态过程。程序编写全部采用C语言，依托集成化、数字化仿真软件，体现技术的先进性和实用性。
本书力求体现项目课程的特色与设计思想。项目内容选取力求具有典型性和可操作性，以项目任务为出发点，激发学生的学习兴趣。在教学安排上，紧密围绕项目开展，创设教学情境，尽量做到教学做一体化。充分利用多媒体、电子仿真软件和实际电路组织教学。
本书按照高职高专人才培养目标编写，可作为电子信息大类各专业的教材，也可作为相关专业学生自学参考书和培训教材。本书配套资料可在. com.cn资源下载栏目下载。
本书由杨永主编，张洪明、孙岐峰、潘汉怀、杜锋和沙祥参编。其中，张洪明编写了任务一；孙岐峰编写了任务二的项目4和项目5；潘汉怀编写了任务三的项目7和项目8；杜锋编写了任务四的项目9和项目10；沙祥编写了任务五的项目11和项目12；杨永编写其余部分，并负责全书的统稿。在编写过程中得到了俞宁副院长、朱祥贤主任、毛学军主任的关心和支持，在此表示衷心感谢。
由于时间仓促，加之编者水平所限，书中难免有错误和不当之处，恳请各位读者予以批评指正。

编  者