Hello World for MCU
单片机基础教程
单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等集成在一块芯片上的微型计算机系统。本教程将以常见的8位AVR系列ATmega328P单片机为例，介绍单片机的基本使用方法。
第一部分：单片机入门
1. 单片机简介
- 功能：单片机常用于控制各种电子设备，如家电、汽车、工业自动化设备等。
- 应用领域：消费电子、工业控制、汽车电子等。
2. 开发环境搭建
安装Arduino IDE
- 下载并安装 [Arduino IDE](https://www.arduino.cc/en/Main/Software)。
- 连接ATmega328P到电脑，并选择正确的开发板和串口。
硬件连接
- 使用USB转UART模块或Arduino Uno板来烧录程序到ATmega328P。
- 需要的硬件：ATmega328P芯片、编程器、面包板、LED灯、电阻等。
第二部分：编写第一个程序
1. Hello World for MCU
- 使用LED灯作为输出设备，实现简单的闪烁功能。
```cpp
#include
#include
#define LED_DDR DDRB // LED的端口方向寄存器
#define LED_PORT PORTB // LED的端口数据寄存器
#define LED_PIN PB0 // LED对应的端口引脚
void setup() {
LED_DDR |= (1
}
void loop() {
LED_PORT |= (1
_delay_ms(500); // 延时500毫秒
LED_PORT &= ~(1
_delay_ms(500); // 再次延时500毫秒
}
```
2. 编译与上传
- 在Arduino IDE中编译并上传代码至单片机。
第三部分：进阶操作
1. 外部中断
- 利用外部中断实现按键检测功能。
```cpp
#include
#define BUTTON_INT EICRA // 按键中断请求寄存器
#define BUTTON_PIN PB2 // 按键对应的端口引脚
ISR(INT0_vect) {
// 按键中断服务程序
// 这里可以执行相应的动作
}
void setup() {
cli(); // 关闭所有中断
// 配置外部中断触发方式
EICRA |= (1
// 启用INT0中断
EIMSK |= (1
sei(); // 开启全局中断
}
```
2. ADC模拟量读取
- 使用ADC读取模拟信号。
```cpp
#include
#include
#define ADC_DDR DDRA // ADC端口方向寄存器
#define ADC_PORT PORTA // ADC端口数据寄存器
#define ADC_PIN PA0 // ADC对应的端口引脚
void setup() {
ADMUX = (1
ADCSRA |= (1
}
void loop() {
ADCSRA |= (1
while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC)); // 等待转换结束
uint8_t adc_value = ADCL; // 读取转换结果
}
```
第四部分：项目实践
1. 温度传感器读取
- 连接DS18B20温度传感器，并读取温度值。
```cpp
#include
#include
DeviceAddress tempSensorAddress;
OneWire oneWire(TEMPERATURE_PIN);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup() {
sensors.begin();
sensors.getAddress(tempSensorAddress, 0);
}
void loop() {
sensors.requestTemperatures();
float tempC = sensors.getTempC(tempSensorAddress);
// 处理温度值
}
```
2. LCD显示模块
- 使用16x2字符型LCD显示信息。
```cpp
#include
LiquidCrystal lcd(RS, EN, D4, D5, D6, D7);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
lcd.clear();
lcd.print("Hello, World!");
}