Arduino单片机高级开发（微课视频版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

由于Arduino 极强的易用和扩展性，也成了众多电子工程师、手工制作爱好者的新玩具。在美国知名的电子制作杂志Makezine 的博客上，每天都能看到用Arduino 制作出来的新玩意。而从2009 年开始，由Makezine 日本版所举办的电子制作爱好者大会，体育馆大的会场里分成几十个摊位，个人、团体、公司、电子工程师、程序员、设计师、艺术家汇聚一堂，守着自己的小摊位，上面放着从机器人、飞行器、自行车POV，还有电子乐器、趣味玩具、玩偶、标本、趣味电子装置等手工制品。此外，还有教人焊接电子零件的工作坊，出售相关图书的专柜，研讨Arduino 与iPhone 连接的讲座、新书发布会等。而2010 年的第5 次大会，配合日本活跃的互动设计师、教育家小林茂的《Prototyping Lab》（一本介绍用Arduino 制作产品原型的新书）的发表，同场展出了日本年轻一代互动设计师、艺术家的作品，他们的共通点都是使用了Arduino 或类似的技术。本书将大学单片机原理与市面流行的Arduino结合起来，使读者能够迅速完成从初学者到高级开发者的升级，直接面向开发项目，快速开发出产品原型。 本书不但适合作为大专院校电子信息类、电气信息类、机械类、计算机类专业的教材，也可以作为工程技术人员使用Arduino进行快速高级开发的参考书。

基础篇单片机基础与Arduino作品快速开发

第1章单片机基础

1.1单片机基础技术知识

1.1.1从计算机到单片机

1.1.2单片机内部组成结构

1.1.3单片机程序是如何执行的

1.2单片机有哪些应用

1.2.1单片机应用实例

1.2.2参加大学生科技竞赛

1.3单片机主要知名厂商及产品

1.3.1Intel(英特尔)公司的MCS51系列单片机

1.3.2MicroChip(微芯)公司的PIC系列单片机

1.3.3Atmel公司的AVR系列单片机

1.3.4STC(宏晶)公司的STC系列单片机

1.3.5全国大学生电子设计竞赛曾指定的单片机

1.4AVR单片机产品系列及开发方法

1.4.1AVR单片机采用的主要技术

1.4.2AVR单片机产品系列

1.4.3AVR单片机开发方法

第2章Arduino开源平台

2.1Arduino的产生

2.1.1Arduino的技术特点

2.1.2开源性

2.2Arduino UNO开发板

2.2.1电路图和PCB

2.2.2Arduino与ATmega328内部对应关系

2.2.3Arduino UNO板引脚安排

2.2.4Arduino UNO板的供电

2.3加载运行个Arduino程序

2.3.1IDE安装与功能介绍

2.3.2快速入门——加载个示例程序

2.3.3个程序的背后

第3章简洁的Arduino语言

3.1语言概览

3.2Arduino语言基础

3.2.1程序的架构

3.2.2数据类型

3.2.3数据运算

3.3程序结构

3.3.1顺序结构

3.3.2选择结构

3.3.3循环结构

3.4函数的使用

3.4.1自己封装函数

3.4.2函数中的参数传递

3.4.3非空类型的函数

第4章数字输入/输出

4.1Arduino的数字输入/输出口

4.1.1数字I/O口配置语句

4.1.2数字输出语句

4.1.3数字I/O口输入语句

4.2简单数字输入/输出实验

4.2.1按键开关控制LED灯亮灭

4.2.2用一体化结构蜂鸣器模拟救护车笛声

4.3复杂的数字I/O实验

4.3.1多彩广告灯实验

4.3.2LED数码管循环显示1~8，每个数字显示2s

4.3.34位八段LED数码管显示“2019”

第5章Arduino便捷的模拟/数字转换

5.1Arduino UNO板上的A/D转换

5.1.1逐次逼近模数转换技术

5.1.2Arduino UNO上的A/D引脚

5.1.3Arduino中的A/D转换语句

5.1.4A/D转换器主要技术参数

5.2A/D转换基本实验

5.2.1读取模拟引脚上的模拟值并显示出来

5.2.2使用A/D转换器进行按键输入判别

5.2.3使用A/D转换器读取键盘值的抢答器

第6章Arduino的时间函数和PWM

6.1Arduino中的时间函数

6.1.1delay()

6.1.2delayMicroseconds()

6.1.3millis()

6.1.4micros()

6.2独立于CPU Core的音调产生与脉冲宽度测量

6.2.1tone()与noTone()

6.2.2pulseIn()

6.3用PWM实现数字/模拟转换

6.3.1PWM基础

6.3.2Arduino的模拟输出

6.3.3读取电位器的阻值控制LED的闪烁间隔和亮度

6.3.4混合应用： 调用pulseIn()显示来自analogWrite()的高低电平脉冲

持续时间

第7章中断

7.1中断系统基本概念

7.1.1ATmega328的中断系统

7.1.2Arduino中使用的中断

7.2中断与轮询的对比实验

7.2.1轮询按键实验

7.2.2使用中断按键的实验

第8章Arduino中封装的串行通信

8.1硬件结构

8.1.1USART的硬件结构

8.1.2USART的函数概览

8.2串口通信实验

8.2.1控制Arduino UNO板上的LED

8.2.2双UNO板串口通信传输数据

高级开发篇Arduino的性能极限与高级开发

第9章ATmega328数据手册

9.1ATmega328 外部特性

9.1.1ATmega328P主要特性

9.1.2引脚排列与芯片封装

9.1.3电源、系统晶振、芯片复位引脚

9.1.4输入/输出引脚

9.2ATmega328的内部结构与指令系统

9.2.1AVR单片机内部的主要部件

9.2.2指令系统、寄存器及操作

9.3操作管理寄存器的配置和编程

9.3.1单片机的寄存器配置

9.3.2对操作管理寄存器编程

9.4高级开发用的寄存器

第10章直接操作寄存器实现高速I/O

10.1ATmega328的I/O口控制寄存器

10.2直接操控I/O口寄存器

10.2.1输出8MHz速度波形

10.2.2位操作技能训练

10.2.3直接操作寄存器的4×4薄膜键盘接口

10.2.4AVR单片机I/O口寄存器操作注意事项

第11章Arduino高速A/D采样

11.1ATmega328 A/D的内部结构

11.1.1ADC系统结构

11.1.2ADC中的寄存器

11.1.3ADC的寄存器操作的步骤

11.2具有58kHz的高保真音频数字化

11.2.1提高Arduino的采样频率

……

第12章改变Arduino的PWM的频率

第13章使Arduino具有定时中断

第14章Arduino开源资源及使用

第15章产品快速开发实例

参考文献

王洪源教授，沈阳理工大学信息科学与工程学院通信工程专业主任。主要研究无线网络信息传输与控制技术、信号处理技术。作为项目负责人和完成人的参研项目主要有铁路专用电子系统勘察设计、综合电子信息系统、东北地区卫星数字电子汇兑系统等。先后获得军队科技进步三等奖 1 项，辽宁省科技进步二等奖 1 项，辽宁省电子科技进步一等奖 1 项，科技新产品奖 1 项，获沈阳军区嘉奖1次等。

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一个历史现象负面的鲜活形象对历史学来说意味着巨大的危险。一个永久的负面形象或者正面形象，要比一种潜在的传奇形式，更加符合塑造神话所需要的特征；因为制造这样的神话能让我们确立或支持一种国家意识形态。

任何按等级划分、组织起来的事物都具有本质上的消极性、压迫性——无论这个体系是建立在希腊城邦奴隶制政权基础上还是建立在“真正的社会主义”现代政权基础之上。

这种对逝去年代的追寻有两重含义。其一，这是对历史意识的重建，对文化传统的回归，以及对常态秩序的承诺；其二，它提醒我们，如果我们发觉现实的基础并不坚实，就应该将目光投向过去，以寻找方向与确证，明白这一历史旅程将通往何处。这二者都是要借助过去的历史以确立新的方向：因为方向的迷失与身份认同的找寻是紧密相关的。但是，有人却认为，这所有的一切对政治和未来几无影响。他们忽略了一个事实：在一个没有历史的国度中，谁决定记忆的内容，谁创造概念并阐释过去，谁就控制了未来。

Michael Sturmer赞同与Joachim Ritter在1970年代由其弟子发扬光大的新保守主义世界图景，将现代化过程理解为一种损害的赔偿方式。因为个体在物质化的工业社会中变成了一个“社会细胞”，这将不可避免地导致其被异化。因此这就需要一种身份建构意义上的补偿。在社会整合问题和个体身份认同问题二者之间，Michael Sturmer更感兴趣的是前者。价值和利益的多元主义“发展到再也无法找到共同基础的时候，迟早会导致内战”。由此他认为，我们需要的是“生产出一个更高的意义来，即在宗教之后，单单依靠民族和爱国主义就能提供的一种更高的意义”。历史科学的政治责任意识一定不会拒绝这一吁求，以期生产并传播一个能够培养民族共识的历史图景。历史学科总归是要“为集体所驱使，用内在世界的意义生产来唤醒蒙昧的大多数，但它必须“——这也是让Michael Sturmer深感进退维谷之处——”用学术方法来进行研究“。根据这一观点，这一学科只能”在意义生产和去魅之间走钢丝“。

例如，人们可以想想另一种区分是否更可取：一方是对事物的悲观论，历史只能被理解为凶残的过程，这一过程一直被仇恨、恐惧和杀戮所控制，没有意义没有目标，但是基于当下的技术设备，这一过程悄无声息地继续前行，而牺牲品则越来越多。从这种论调看来，奥斯维辛事实上便缩减到了”技术革新“这一层面。与悲观主义者相反，有人怀着从这个世纪的道德灾难中挽救人类曾经的”可臻完善性“与”可以救药“的希望。他们在大屠杀中看到了独一无二的脱轨行为，在那之后我们仍然可以继续向更美好的世界前进，在未来的地平线上，树立起屡败屡战的”新人“形象。另一方则认为，人类仍然保留着过去的本性，邪恶仍是”人之所以为人“的一部分。

抵制批判性历史书写的垄断性及其该死的道德化历史评判。

坚持人的局限性以及知识的价值中立性。

编辑推荐

本书将大学单片机原理与市面流行的Arduino结合起来，使读者能够迅速完成从初学者到高级开发者的升级，直接面向开发项目，快速开发出产品原型。

前言

Arduino是一个基于AVR单片机的开放源码的软硬件开发平台，板上的单片机可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，下载进AVR单片机微控制器，实现快速的电子原型开发。

在国外的创新团队中，

Arduino应用极广，一些创新团队组成的公司做应用模型往往都选择Arduino。越来越多的软件开发者通过Arduino进入硬件、物联网等开发领域。在大学里，自动化、通信、机械、材料、化工，甚至艺术专业，也纷纷开设了Arduino相关课程。

国内关于单片机的教材，一般都选用MCS51为主要内容，在极其有限的学时内讲授单片机的发展史、8051芯片的基本硬件结构、指令系统、简单的I/O扩展、汇编语言、C51简介等，全部内容讲授下来需要大约50学时。经典的“8051” “汇编语言” “接口芯片”因其技术过时，在实际中很少得到应用。现今应用的主流单片机是AVR、ARM、STM32等系列，由于它们的技术复杂性，如果作为教材

又太拘泥于细节，学生难以在100学时内掌握。

国内出版了大量的Arduino参考书，但都侧重于产品应用设计。从教材的角度看，缺少对于单片机内部硬件结构、寄存器等的介绍，这样对单片机内部结构、底层操作机理的了解过于肤浅，无法挖掘单片机的硬件资源潜力来提高产品的性能。

本书将Arduino与经典单片机教学内容结合起来，不但讲授Arduino语言、开发参考，而且对高级单片机开发需要

掌握的单片机内部结构、寄存器操作做了较深入的介绍，使读者既能快速进行应用产品开发，又能深入挖掘AVR ATmega328P单片机的潜力进行高级开发，特别适合高校师生进行教学和应用产品设计参考。

本书与传统51单片机教程相比，具有如下几方面的优势：

通过学习Arduino单片机，可以在学习电子技术基础、C语言后，就可用 Arduino单片机编写程序。特别适用于将单片机课程前移到大学第二、三学期，以便学生能够尽早参加各类电子设计竞赛。

Arduino软硬件完全开放，技术上不做任何保留。复杂的任务可以利用大量的封装库来完成，例如写入SD记忆卡、解析GPS报文、液晶显示等。在此基础上进行简单的修改，即可编写出比较复杂的程序，完成功能多样化的作品，特别适合学生进行创新创业训练。在高起点上进行编程、设计，涉及知识的深度和广度是学习MCS51单片机所远远不及的。

相对其他开发板，Arduino及周边产品相对质优价廉，学习或创作成本低。重要的一点是： 烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。

为了方便读者学习，本书提供了视频教学课件和实验教学视频教程。本书提供的所有示例程序都已调试通过。另外，还提供了大量的资源文件（包括开源电路图、数据手册、库文件等），这些文件可在清华大学出版社官网本书页面下载。

本书由沈阳理工大学王洪源教授、陈慕羿副教授、任世卿副教授、付垚高级实验师担任编写工作，靳晓蕾、何婉昀、朱润驰、袁帅克、王骥、肖怀玉、夏靖坤、马尔卓等硕士研究生参与了部分内容的编写、程序调试等工作。

本书得到辽宁省教育厅科学研究项目（LG201932）支持，书中的部分程序示例来源于互联网，许多作者只是提供了网络昵称，故无法署名，在此一并表示感谢。

编者

2022年4月