本书为“十四五”普通高等教育机电类专业系列教材之一,以51 系列8051 单片机为核心设计了23 个项目,分为三部分:项目1 ~ 项目12 探讨了基本型51 单片机原理及各部件的使用;项目13 ~项目21 介绍了常见外围设备在单片机系统中的应用;项目22 和项目23 是两个较为复杂的工程项目。

全书按照项目驱动的思路编写。每个项目根据覆盖知识点的多少,分为多个子项目,由问题导入、知识链接、项目实现等构成。项目实例丰富,理论知识比较全面,全部项目使用Proteus 软件完成仿真,以方便学生在没有硬件的情况下快速学会单片机控制系统的开发。

本书适合作为普通高等院校电子信息类、电气类、自动化类等相关专业的教材,也可作为高等职业院校电子与信息大类专业的教材,还可作为单片机爱好者的参考书。

习近平同志在中央人才工作会议上强调: “要培养大批卓越工程师, 努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍。”工程教育专业认证非常重视学生“ 解决复杂工程问题” 能力的培养。单片机是电类专业的专业基础课, 是一门应用性、实践性很强的课程, 将理论融入项目中, 通过对项目的分析和实现, 训练学生解决工程问题的能力, 为以后从事高性能智能产品的开发奠定理论与实践基础, 具有重要意义。

单片机种类繁多, 按照内核的不同分为51 系列、PIC 系列、AVR 系列等。其中,51 系列单片机市场占有率高、技术资源丰富, 在各领域得到了广泛应用。因此, 本书以51 系列单片机8051 为核心, 结合项目介绍其基本原理及应用知识, 并使用Proteus 8完成所有项目的仿真设计, 程序代码可登录中国铁道出版社教育资源数字化平台https: / / www. tdpress. com/51eds/ 下载。单片机学习的门槛不高, 贵在得法。笔者经过多年的教学发现, 只有理论与实践相结合, 学中做, 做中学, 该课程才能学得通、进步快。因而我们选择了项目驱动的方式编写本书, 教与学都围绕项目展开, 这样对培养学生的实践能力、问题分析与解决能力以及工程素养等方面都非常有效。

本书在选择项目时尽量保证较全面的知识覆盖, 兼顾实用性、符合工程实际。外部中断、定时器、串行口等部件使用灵活, 适当增加了项目数量; 时钟芯片、温度传感器、电机、继电器等是工程中常用器件, 也做了较全面的介绍; 不同项目使用到相同器件时, 尽量使用不同的编程方法, 力求做到覆盖面大、重复率低, 提高学习效率。

每个项目由学习目标、问题导入、知识链接、项目实现、习题、应用拓展等六部分构成:

(1) 学习目标: 明确每个项目的学习目标, 帮助读者了解项目的重点和目的。

(2) 问题导入: 引出项目要解决的问题, 激发学生的思考和兴趣, 目标明确、有的放矢地投入学习。

(3) 知识链接: 提供项目相关的理论知识, 帮助学生理解和解决问题, 与项目耦合度不大的内容, 尽量精简, 以减轻学生实践的压力。

(4) 项目实现: 详细介绍如何完成项目, 包括具体的步骤、代码示例等。

(5) 习题: 提供练习题目, 巩固项目中所学知识。单片机技术的最大特点是可以通过修改程序来实现不同的功能, 因此举一反三的能力必不可少。

(6) 应用拓展: 鼓励学生将所学知识应用到更广泛的领域, 培养创新意识。

本书由荆蕾、徐春明、刘晓明主编, 张昌州、刘美娟完成校订工作。编写过程中,作者参考了许多著作和网络资源, 在此向相关作者表示感谢。

由于编者水平有限, 书中难免存在不妥之处, 殷切期望读者给予批评指正。联系邮箱: jinglei@ yitsd. edu. cn。

编者

2023 年12 月

项目1 单片机最小系统  1
项目2 LED 跑马灯的设计  6
项目3 LED 数码管静态显示  12
项目4 LED 数码管动态显示  16
项目5 独立按键的设计  19
项目6 矩阵键盘的设计  23
项目7 点阵 LED 的设计  29
项目8 液晶显示  33
项目9 中断系统应用设计  39
项目10 定时器应用设计  47
项目11 计数器应用设计  55
项目12 串行通信的使用  62
项目13 EEPROM 的应用 77
项目14 DS1302 数字时钟的设计  89
项目15 DS18B20 温度计的设计  97
项目16 继电器的控制  108
项目17 蜂鸣器的使用  111
项目18 电机驱动  117
项目19 A/ D 转换器应用设计 126
项目20 D/ A 转换器应用设计 137
项目21 并行接口扩展应用设计  148
项目22 温控风扇的设计  154
项目23 涡流位移传感器的设计  162
附录 A Proteus 8 使用简介  170
附录 B 特殊功能寄存器列表  174
附录 C 图形符号对照表  176
参考文献  178

    荆蕾，烟台理工学院

    徐春明，烟台理工学院

    刘晓明，烟台理工学院

本书为“十四五”普通高等教育机电类专业系列教材之一,以51 系列8051 单片机为核心设计了23 个项目,分为三部分:项目1 ~ 项目12 探讨了基本型51 单片机原理及各部件的使用;项目13 ~项目21 介绍了常见外围设备在单片机系统中的应用;项目22 和项目23 是两个较为复杂的工程项目。

本书在选择项目时尽量保证较全面的知识覆盖, 兼顾实用性、符合工程实际。外部中断、定时器、串行口等部件使用灵活, 适当增加了项目数量; 时钟芯片、温度传感器、电机、继电器等是工程中常用器件, 也做了较全面的介绍; 不同项目使用到相同器件时, 尽量使用不同的编程方法, 力求做到覆盖面大、重复率低, 提高学习效率。