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第1章 ATmega16单片机基础1

1.1 AVR系列单片机1

1.2 ATmega16单片机的特点、硬件结构和封装1

1.3 ATmega16单片机的内核4

1.3.1 算术逻辑单元ALU5

1.3.2 状态寄存器SREG5

1.3.3 通用寄存器5

1.3.4 堆栈6

1.3.5 中断和复位处理模块7

1.4 ATmega16单片机的存储器体系8

1.4.1 程序存储器8

1.4.2 数据存储器8

1.4.3 E2PROM存储器9

1.5 ATmega16单片机的系统时钟10

1.5.1 ATmega16的系统时钟组成10

1.5.2 ATmega16的时钟源选择11

1.5.3 晶体振荡器11

1.5.4 低频晶体振荡器12

1.5.5 外部RC振荡器12

1.5.6 片内RC振荡器13

1.5.7 外部时钟源14

1.6 ATmega16单片机的电源管理15

1.7 ATmega16单片机的复位17

1.7.1 ATmega16的复位源17

1.7.2 上电复位18

1.7.3 外部复位19

1.7.4 掉电检测复位19

1.7.5 看门狗复位19

1.7.6 ATmega16的复位控制寄存器20

1.7.7 片内基准电压20

1.8 ATmega16单片机的中断系统21

第2章 ATmega16单片机的指令和C语言23

2.1 ATmega16单片机的指令系统23

2.1.1 ATmega16单片机的指令集23

2.1.2 ATmega16单片机的寻址方式27

2.2 ATmega16单片机C语言的数据类型、运算符号和表达式28

2.2.1 常量和变量28

2.2.2 算术运算、赋值、逻辑运算以及关系运算28

2.2.3 自增减、复合和逗号运算29

2.2.4 位运算30

2.2.5 运算的优先级30

2.3 ATmega16单片机C语言的结构31

2.4 ATmega16单片机C语言的函数32

2.4.1 函数的定义、参数和返回值32

2.4.2 函数的调用32

2.4.3 局部变量和全局变量32

2.5 ATmega16单片机C语言的数组和指针33

2.6 ATmega16单片机C语言的自构造类型34

2.6.1 结构体34

2.6.2 联合体35

2.6.3 枚举36

第3章 ATrmega16单片机的ICC AVR软件开发环境37

3.1 ATmega16单片机的软件开发环境37

3.2 安装ICC AVR37

3.3 ICC AVR的工作界面39

3.4 ICCAVR的菜单栏和快捷工具栏40

3.4.1 ICC AVR的菜单栏40

3.4.2 ICC AVR的快捷工具栏44

3.5 ICC AVR的扩展关键字45

3.5.1 中断关键字45

3.5.2 非挥发寄存器关键字46

3.5.3 数据段关键字46

3.6 ICC AVR的文件46

3.6.1 ICCAVR的常用文件类型46

3.6.2 ICC AVR的库函数文件47

3.6.3 ICC AVR的启动文件47

3.7 “HelloWorld！”——ICC AVR的应用实例48

第4章 ATmega16单片机的硬件开发和Proteus硬件仿真环境52

4.1 ATmega16单片机的硬件系统开发流程和开发工具52

4.1.1 ATmega16单片机的硬件系统开发流程52

4.1.2 ATmega16单片机的硬件开发工具53

4.2 Proteus应用基础54

4.2.1 Proteus的界面和支持的文件54

4.2.2 Proteus的菜单56

4.2.3 Proteus的快捷工具栏和工具箱67

4.3 Proteus的使用流程70

4.4 Proteus中的ATmega16及其使用70

4.5 Proteus和ICC AVR联合使用72

第5章 ATmega16单片机的I/O引脚和外部中断78

5.1 ATmega16外部引脚基础使用方法78

5.1.1 ATmega16的I/O引脚的结构78

5.1.2 ATmega16的I/O引脚配置79

5.1.3 ATmega16的I/O引脚电平读取81

5.1.4 ATmega16的I/O引脚低功耗处理82

5.2 ATmega16外部引脚的第二功能82

5.3 ATmega16的外部中断86

5.3.1 MCU控制寄存器（MCUCR）86

5.3.2 MCU控制与状态寄存器（MCUCSR）87

5.3.3 通用中断控制寄存器（GICR）87

5.3.4 通用中断标志寄存器（GIFR）88

5.4 ATmega16的I/O引脚和中断的应用实例88

5.4.1 I/O引脚输出高低脉冲电平实例88

5.4.2 I/O引脚驱动发光二极管（LED）实例92

5.4.3 I/O引脚驱动单位数码管实例98

5.4.4 I/O引脚驱动独立按键实例104

5.4.5 I/O引脚驱动行列键盘实例110

5.4.6 外部中断控制I/O引脚输出实例115

第6章 ATmega16单片机的定时计数器119

6.1 定时计数器T/C0119

6.1.1 T/C0的相关寄存器119

6.1.2 T/C0的工作模式123

6.2 定时计数器T/C1127

6.2.1 T/C1的相关寄存器127

6.2.2 T/C1的工作模式132

6.3 定时计数器T/C2137

6.3.1 T/C2的相关寄存器138

6.3.2 T/C2的工作模式141

6.4 ATmega16的定时计数器的应用实例144

6.4.1 T/C0控制I/O引脚输出方波144

6.4.2 T/C1控制I/O引脚输出PWM147

6.4.3 外部晶体秒定时149

第7章 ATmega16单片机的串口153

7.1 ATmega16串口的结构153

7.2 ATmega16串口的寄存器154

7.2.1 串口数据寄存器（UDR）154

7.2.2 串口控制和状态寄存器A（UCSRA）154

7.2.3 串口控制和状态寄存器B（UCSRB）155

7.2.4 串口控制和状态寄存器C（UCSRC）156

7.2.5 串口波特率寄存器（UBRRL和UBRRH）157

7.3 ATmega16串口的使用方法160

7.3.1 选择ATmega16串口的时钟源160

7.3.2 选择ATmega16串口的数据帧格式162

7.3.3 ATmega16串口的数据收发163

7.3.4 ATmega16串口的多机通信165

7.4 ATmega16串口的应用实例166

7.4.1 ATmega16串口数据发送166

7.4.2 和PC进行串行通信172

第8章 ATmega16单片机的TWI和SPI总线接口178

8.1 TWI总线基础178

8.1.1 TWI总线的数据交互过程178

8.1.2 TWI总线的地址180

8.2 TWI总线模块相关寄存器181

8.2.1 比特率控制寄存器（TWBR）181

8.2.2 TWI控制寄存器（TWCR）181

8.2.3 TWI状态寄存器（TWSR）182

8.2.4 TWI数据寄存器（TWDR）183

8.2.5 TWI从机地址寄存器（TWAR）183

8.3 TWI总线模块的使用183

8.4 TWI总线模块的数据传输方式185

8.4.1 主机发送模式（MT）185

8.4.2 主机接收模式（MR）186

8.4.3 从机发送模式（ST）187

8.4.4 从机接收模式（SR）188

8.5 TWI总线的仲裁189

8.6 SPI总线基础189

8.7 SPI总线模块相关寄存器191

8.7.1 SPI控制寄存器SPCR191

8.7.2 SPI状态寄存器SPSR192

8.7.3 SPI数据寄存器SPDR193

8.8 SPI总线接口的工作模式193

8.9 TWI和SPI总线模块应用实例195

8.9.1 ATmega16双机使用TWI总线模块进行通信195

8.9.2 ATmega16双机使用SPI总线模块进行通信203

第9章 ATmega16单片机的比较器和ADC模块211

9.1 ATmega16单片机的比较器211

9.1.1 模拟比较器基础211

9.1.2 模拟比较器的寄存器211

9.1.3 模拟比较器的输入通道213

9.2 ATmega16单片机的ADC模块213

9.2.1 ADC模块基础214

9.2.2 ADC模块的寄存器215

9.2.3 ADC模块的转换过程219

9.2.4 ADC模块的输入通道和参考电源221

9.2.5 ADC模块的转换结果和精度定义222

9.3 ATmega16比较器的应用实例224

9.3.1 双通道模拟信号比较应用实例224

9.3.2 多通道模拟信号比较应用实例227

9.4 ATmega16 ADC模块的应用实例231

9.4.1 单通道模拟信号采集实例231

9.4.2 多通道模拟信号采集实例234

9.4.3 增益放大模拟信号采集实例237

9.4.4 差分模拟信号比较采集实例241

第10章 ATmega16的其他内部资源245

10.1 看门狗（WDT）245

10.1.1 看门狗基础245

10.1.2 看门狗的寄存器245

10.1.3 看门狗的启动和关闭246

10.2 内部E2PROM246

10.2.1 E2PROM的操作247

10.2.2 E2PROM的寄存器248

10.2.3 E2PROM的操作函数249

10.3 内置看门狗和E2PROM应用实例250

10.3.1 内置看门狗模块测试应用实例250

10.3.2 E2PROM读写应用实例254

第11章 ATmega16的应用系统258

11.1 单I/O引脚扩展多按键258

11.1.1 应用系统背景258

11.1.2 设计思路258

11.1.3 硬件系统设计259

11.1.4 软件系统设计261

11.1.5 应用系统的仿真和总结263

11.2 简易电子琴265

11.2.1 应用系统背景265

11.2.2 设计思路266

11.2.3 硬件系统设计267

11.2.4 软件系统设计271

11.2.5 应用系统的仿真和总结277

11.3 商场灯光控制279

11.3.1 应用系统背景279

11.3.2 设计思路279

11.3.3 硬件系统设计279

11.3.4 软件系统设计288

11.3.5 应用系统的仿真和总结298