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內容簡介: |
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。
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關於作者: |
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。
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目錄:
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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 IDE14 2.4.2 配置Arduino IDE16 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 ESP8266137 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 CPU155 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ATmega328P164 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
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