本书以Arduino单片机开发为索引，较为系统地介绍了单片机的工作原理、编程方法，并给出了使用实例。全书共22章，通过介绍单片机的基本知识引入Arduino单片机，并通过诸多实例讲解了Arduino单片机的结构、工作原理、编程方法及调试方法等，基本覆盖了单片机入门和Arduino开发所需的知识点。
王俊，主持并完成了多项 “973项目”、“863项目”、“国家自然科学基金”、“重点实验室基金”、“预研项目”、“科研院所项目”，在“多目标跟踪”、“目标微动特性提取与识别”、“散射点三维重构”、“高分辨率雷达处理与识别”、“雷达目标识别”、“分布式雷达空间目标三维成像方法”、“基于深度学习的目标识别技术”等方面开展研究工作，并取得一定成果，发表相关论文100余篇，其中30余篇为SCI(E)源刊，申请国家发明专利30余项，已获批12项。
第1章 单片机概述 1
1.1 单片机简介 1
1.2 计算机的发展史 2
1.3 单片机的发展史 3
1.4 单片机的应用 4
1.5 如何学习单片机 6
1.6 小结 6
第2章 Arduino入门 7
2.1 Arduino的诞生 7
2.2 Arduino的特性 8
2.3 Arduino硬件介绍 9
2.3.1 Arduino UNO介绍 9
2.3.2 Arduino UNO核心电路 11
2.3.3 Arduino UNO外围系统 12
2.4 搭建Arduino开发环境 14
2.4.1 安装Arduino IDE 14
2.4.2 配置Arduino IDE 16
2.5 编写Arduino程序 17
2.5.1 Arduino程序构成 17
2.5.2 编写Arduino程序示例 18
2.6 小结 20
第3章 Arduino数字输入/输出接口 21
3.1 LED的工作原理 21
3.2 数字接口的工作原理 22
3.2.1 数字接口的数量与布局 22
3.2.2 输入或输出模式设置 23
3.2.3 数字接口功能函数 23
3.3 数字输出接口 24
3.3.1 系统连接 24
3.3.2 流程图 25
3.3.3 程序设计 25
3.3.4 烧写 26
3.4 数字输入接口 27
3.4.1 系统连接 27
3.4.2 流程图 27
3.4.3 程序设计 28
3.4.4 烧写 28
3.5 小结 29
第4章 Arduino的中断机制与定时器 30
4.1 中断系统概述 30
4.1.1 中断的概念 30
4.1.2 中断源 31
4.1.3 中断优先级 31
4.1.4 中断的技术优势 31
4.2 Arduino中与中断有关的函数 32
4.3 外部中断实验 32
4.3.1 系统连接 32
4.3.2 流程图 33
4.3.3 程序设计 33
4.3.4 烧写 34
4.4 定时器的工作原理 34
4.5 Arduino定时器的相关库函数 35
4.5.1 TimerOne库 35
4.5.2 MsTimer2库 36
4.6 定时器实验 36
4.6.1 系统连接 36
4.6.2 流程图 36
4.6.3 程序设计 37
4.6.4 烧写 38
4.7 小结 38
第5章 Arduino串口通信 39
5.1 串口的工作原理 39
5.1.1 串口通信的基本概念 39
5.1.2 字符帧 40
5.1.3 波特率 41
5.1.4 串口通信制式 41
5.1.5 串口工作流程 41
5.1.6 接口电路 42
5.2 Arduino的串口 43
5.2.1 Arduino串口引脚 43
5.2.2 Serial库函数 44
5.3 串口控制LED的闪烁频率 46
5.3.1 流程图 46
5.3.2 程序设计 46
5.4 串口控制RGB-LED的颜色 47
5.4.1 RGB-LED的工作原理 47
5.4.2 系统连接 47
5.4.3 流程图 48
5.4.4 程序设计 49
5.4.5 烧写 50
5.4 小结 51
第6章 Arduino之按键与矩阵键盘 52
6.1 按键检测原理 52
6.1.1 Arduino之按键 53
6.1.2 Arduino之矩阵键盘 53
6.1.3 按键消抖 55
6.2 独立按键功能实现 56
6.2.1 系统连接 56
6.2.2 流程图 56
6.2.3 程序设计 57
6.2.4 烧写 58
6.3 矩阵键盘功能实现 58
6.3.1 系统连接 58
6.3.2 流程图 59
6.3.3 程序设计 59
6.3.4 烧写 60
6.4 小结 60
第7章 Arduino控制数码管 61
7.1 数码管的工作原理 61
7.1.1 LED的两种接法 62
7.1.2 两种显示方式 64
7.2 静态显示实现 64
7.2.1 系统连接 64
7.2.2 流程图 65
7.2.3 程序设计 65
7.2.4 烧写 67
7.3 动态显示实现 67
7.3.1 系统连接 67
7.3.2 流程图 68
7.3.3 程序设计 68
7.3.4 烧写 69
7.4 小结 70
第8章 Arduino之LED点阵与RGB灯带 71
8.1 Arduino之LED点阵 71
8.1.1 工作原理 71
8.1.2 系统连接 72
8.1.3 流程图 73
8.1.4 程序设计 73
8.1.5 烧写 75
8.2 Arduino之RGB灯带 76
8.2.1 工作原理 76
8.2.2 Adafruit NeoPixel库介绍 78
8.2.3 系统连接 78
8.2.4 流程图 78
8.2.5 程序设计 79
8.2.6 烧写 80
8.3 小结 80
第9章 Arduino之液晶屏 81
9.1 工作原理 81
9.1.1 液晶的概念 81
9.1.2 液晶的通光原理 81
9.1.3 液晶显示器的工作原理 82
9.1.4 LCD-1602的工作原理 83
9.1.5 LiquidCrystal库介绍 86
9.2 系统连接 86
9.3 流程图 86
9.4 程序设计 87
9.5 烧写 88
9.6 小结 88
第10章 Arduino模拟输入/输出接口 89
10.1 模拟接口的工作原理 89
10.1.1 模拟输入 89
10.1.2 模拟输出 90
10.1.3 模拟接口的位置 90
10.1.4 模拟输入接口的相关函数 91
10.1.5 模拟输出接口的相关函数 92
10.2 Arduino之摇杆 92
10.2.1 系统连接 92
10.2.2 流程图 93
10.2.3 程序设计 93
10.2.4 烧写 94
10.3 Arduino之呼吸灯 94
10.3.1 系统连接 95
10.3.2 流程图 95
10.3.3 程序设计 96
10.3.4 烧写 96
10.4 小结 97
第11章 蜂鸣器实验 98
11.1 蜂鸣器的工作原理 98
11.2 Arduino之蜂鸣器 99
11.2.1 系统连接 99
11.2.2 程序设计 99
11.2.3 烧写 100
11.3 Arduino之电子琴 101
11.3.1 系统连接 101
11.3.2 程序设计 101
11.3.3 烧写 102
11.4 小结 102
第12章 Arduino之电机 103
12.1 电机分类 103
12.2 Arduino之直流电机 104
12.2.1 系统连接 104
12.2.2 流程图 105
12.2.3 程序设计 105
12.2.4 烧写 106
12.3 Arduino之伺服电机 106
12.3.1 系统连接 107
12.3.2 流程图 107
12.3.3 程序设计 107
12.3.4 烧写 108
12.4 小结 109
第13章 Arduino之旋钮与编码器 110
13.1 Arduino之旋钮 110
13.1.1 工作原理 110
13.1.2 系统连接 111
13.1.3 流程图 112
13.1.4 程序设计 113
13.1.5 烧写 115
13.2 Arduino之编码器 116
13.2.1 工作原理 116
13.2.2 系统连接 117
13.2.3 流程图 118
13.2.4 程序设计 119
13.2.5 烧写 120
13.3 小结 120
第14章 Arduino之传感器 121
14.1 Arduino之DHT11温湿度传感器 121
14.1.1 工作原理 121
14.1.2 DHT Sensor库介绍 124
14.1.3 系统连接 124
14.1.4 流程图 124
14.1.5 程序设计 125
14.1.6 烧写 126
14.2 Arduino之MPU-6050六轴加速度计 127
14.2.1 姿态检测介绍 127
14.2.2 工作原理 128
14.2.3 Adafruit MPU-6050库介绍 129
14.2.4 系统连接 129
14.2.5 流程图 130
14.2.6 程序设计 131
14.2.7 烧写 132
14.3 Arduino之HC-SR04超声波测距 133
14.3.1 工作原理 133
14.3.2 系统连接 133
14.3.3 流程图 134
14.3.4 程序设计 135
14.3.5 烧写 135
14.4 小结 136
第15章 基于Arduino的智能小车 137
15.1 工作原理 137
15.1.1 小车的结构 137
15.1.2 ESP8266 137
15.1.3 L298N电机驱动模块 138
15.1.4 超声波避障模块 139
15.2 系统连接 140
15.3 流程图 140
15.4 程序设计 142
15.4.1 ESP8266 Wi-Fi模块调试 142
15.4.2 Arduino代码 142
15.5 烧写 147
15.6 小结 148
第16章 AVR单片机的基本结构 149
16.1 AVR单片机概述 149
16.2 命名、引脚及最小系统 149
16.2.1 AVR单片机的命名规则 149
16.2.2 AVR单片机引脚功能介绍 150
16.2.3 AVR单片机的最小系统 152
16.3 内部结构 153
16.4 CPU 155
16.4.1 算术逻辑单元 155
16.4.2 状态寄存器 155
16.4.3 通用工作寄存器组 156
16.4.4 堆栈指针寄存器 157
16.4.5 程序计数器、指令寄存器和指令译码器 157
16.5 指令集 157
16.6 存储空间 161
16.6.1 程序空间 161
16.6.2 数据空间 161
16.6.3 EEPROM空间 162
16.7 熔丝位 162
16.7.1 熔丝位概念介绍 162
16.7.2 重要熔丝位的配置 163
16.8 使用Microchip Studio开发ATmega328P 164
16.8.1 Microchip Studio介绍 164
16.8.2 Microchip Studio的安装 164
16.8.3 新建工程 165
16.8.4 工具配置 166
16.8.5 编译和烧写程序 167
16.8.6 实验现象 168
16.9 小结 169
第17章 AVR单片机的数字输入/输出 170
17.1 I/O寄存器控制 170
17.2 流程图 174
17.3 程序设计 175
17.3.1 单片机C语言基础 175
17.3.2 数字接口输出实验程序 176
17.3.3 数字接口输入实验程序 176
17.4 系统连接 177
17.5 烧写 179
17.6 小结 179
第18章 AVR单片机的中断和定时器系统 181
18.1 中断系统概述 181
18.1.1 中断向量表 181
18.1.2 中断优先级 181
18.1.3 中断触发条件 182
18.1.4 外部中断 182
18.2 中断控制寄存器 182
18.2.1 全局中断控制 182
18.2.2 外部中断控制寄存器 182
18.3 定时器的工作原理 183
18.4 定时器控制寄存器 184
18.4.1 定时器0/2控制寄存器 184
18.4.2 定时器1控制寄存器 186
18.5 外部中断实验 187
18.5.1 系统连接 187
18.5.2 程序设计 188
18.5.3 烧写 189
18.6 定时中断实验 189
18.6.1 系统连接 189
18.6.2 程序设计 190
18.6.3 烧写 190
18.7 小结 191
第19章 AVR单片机串口通信 192
19.1 AVR串口相关寄存器介绍 192
19.2 AVR串口相关寄存器各位的功能和配置 194
19.2.1 串口寄存器各位的功能 194
19.2.2 串口寄存器配置 194
19.3 流程图 195
19.3.1 串口数据发送操作 195
19.3.2 串口数据接收操作 195
19.4 程序设计 196
19.5 烧写 197
19.6 小结 198
第20章 AVR单片机独立按键、矩阵键盘、数码管 199
20.1 独立按键、矩阵键盘、数码管 199
20.2 I/O寄存器控制 199
20.3 AVR单片机控制独立按键点亮LED 199
20.3.1 系统连接 199
20.3.2 流程图 200
20.3.3 程序设计 200
20.3.4 烧写 201
20.4 AVR单片机矩阵键盘功能实现 201
20.4.1 系统连接 201
20.4.2 流程图 202
20.4.3 程序设计 203
20.4.4 烧写 204
20.5 AVR数码管静态显示 205
20.5.1 系统连接 205
20.5.2 流程图 206
20.5.3 程序设计 206
20.5.4 烧写 207
20.6 AVR数码管动态显示 207
20.6.1 系统连接 207
20.6.2 流程图 208
20.6.3 程序设计 209
20.6.4 烧写 210
20.7 小结 210
第21章 AVR单片机模数转换 211
21.1 模数转换原理概述 211
21.2 相关设置寄存器 212
21.3 ADC单次转换实验 215
21.3.1 系统连接 215
21.3.2 程序设计 215
21.3.3 烧写 216
21.4 ADC连续转换实验 217
21.4.1 程序设计 217
21.4.2 烧写 219
21.5 小结 219
第22章 基于AVR单片机的打地鼠游戏 220
22.1 LCD-12864的工作原理 220
22.2 系统连接 221
22.3 流程图 222
22.4 程序设计 223
22.5 烧写 228
22.6 小结 229
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