AVR单片机原理与GCC编程实践 智能小车的系统开发PDF电子书下载

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