引言

单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种将中央处理单元（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。本教程旨在帮助初学者了解单片机的基本概念，并通过实际操作来掌握单片机编程的基础知识。

第一部分：单片机基础概念

什么是单片机？

单片机是嵌入式系统的硬件核心，广泛应用于家电控制、汽车电子、通信设备等领域。

常见的单片机类型

- 8位单片机 如：Atmel AVR (ATmega系列)

- 16位单片机 如：Microchip PIC18

- 32位单片机 如：ARM Cortex-M系列

第二部分：开发环境搭建

必要工具

1. 开发板

2. 计算机

3. IDE (如：Arduino IDE, Keil uVision, IAR Embedded Workbench)

示例：使用Arduino IDE配置Atmega328P

1. 下载并安装Arduino IDE

2. 连接开发板至电脑

3. 在IDE中选择正确的端口和芯片类型

第三部分：第一个项目 - 闪烁LED

硬件连接

将LED连接到开发板的D13引脚上。

Arduino代码示例

```cpp

// 定义LED引脚

const int ledPin = 13;

void setup() {

// 初始化串口通信

Serial.begin(9600);

// 设置LED引脚为输出模式

pinMode(ledPin, OUTPUT);

}

void loop() {

// 使LED亮起

digitalWrite(ledPin, HIGH);

// 延时1秒

delay(1000);

// 使LED熄灭

digitalWrite(ledPin, LOW);

// 再次延时1秒

delay(1000);

}

```

编译与上传代码

点击Arduino IDE中的“验证/编译”按钮，然后点击“上传”。

第四部分：进阶功能 - 按键控制LED

硬件连接

将按键的一端接地，另一端连接至开发板的D2引脚。

Arduino代码示例

```cpp

// 定义按键和LED引脚

const int buttonPin = 2;

const int ledPin = 13;

void setup() {

// 设置引脚模式

pinMode(buttonPin, INPUT);

pinMode(ledPin, OUTPUT);

// 开启串口通信

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

// 读取按键状态

int buttonState = digitalRead(buttonPin);

if (buttonState == HIGH) {

// 如果按键被按下，则点亮LED

digitalWrite(ledPin, HIGH);

} else {

// 否则熄灭LED

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

}

```

第五部分：传感器与单片机交互

使用光敏电阻

连接光敏电阻到A0引脚。

Arduino代码示例

```cpp

const int sensorPin = A0; // 光敏电阻连接至A0

const int ledPin = 13; // LED连接至数字引脚13

void setup() {

pinMode(ledPin, OUTPUT); // 设置LED引脚为输出模式

Serial.begin(9600); // 开启串口通信

}

void loop() {

int sensorValue = analogRead(sensorPin); // 读取光敏电阻值

Serial.println(sensorValue);

if (sensorValue < 500) { // 如果光线较暗

digitalWrite(ledPin, HIGH); // 打开LED

} else {

digitalWrite(ledPin, LOW); // 关闭LED

}

}

```