本书为“十四五”高等职业教育机电类专业系列教材之一。全书以项目引领、任务驱动的方式编写,以工作过程为导向,以职业活动为基准,融入岗位能力素养需求。全书包括六个项目,项目设置按照学生认知规律,由单一化到综合化,分为基本项目、核心项目、扩展项目和综合项目。项目一和项目二为基本项目,将单片机最小系统、基本输入/ 输出电路及编程基础融入其中;项目三和项目四为核心项目,着重讲述单片机定时中断及A/ D 采集的应用;项目五为扩展项目,重点介绍单片机的串行通信;项目六为综合项目,以移动机器人为载体,进行单片机应用系统的综合设计与开发。

本书内容从岗位需求出发,每个项目根据要求设定具体任务,每个任务按照“任务描述、知识链接、任务实施、任务总结、任务评价、任务拓展、知识训练”几个环节展开,充分体现实际产品开发过程,注重“岗课赛证”融通,引入行业新技术、新标准,具有很强的实用性和可操作性,非常方便开展高效教学。

本书适合作为高等职业院校电子信息类、自动化类、机械设计制造类等专业的单片机应用技术课程教材,也可作为中等职业学校、成人教育、开放大学以及培训班的教材,或自学者与工程技术人员的参考书。

单片机作为嵌入式系统的核心部件,已成为现代电子设计与自动化控制领域不可或缺的重要技术,很多院校都将单片机技术应用作为电类相关专业的一门核心课程。本书从岗位职业能力和素养出发,设计任务,构建教学项目,充分发挥教材的实践性和思政育人功能。作为面向职业院校学生的教材,主要突出以下特点:

1. 以职业岗位素养为抓手,构建课程思政体系

在项目的各模块化任务中多个环节融入课程思政元素,实现全过程、全方位育人。项目综述中,激发学生的爱国热情,培养科技强国、技术报国的精神。在任务实施过程中,体会爱岗敬业的职业精神,形成专业精神、工匠精神、创新精神等。学生通过任务总结,形成科技强国、严谨求实、团队合作精神等思政感悟。

2. 依据岗位职业能力培养目标,校企协同制定职业能力清单,构建教材内容

编者深入企业单片机应用相关工作岗位,结合实际工作任务,梳理形成单片机应用职业能力清单,根据职业能力清单分析工作任务,将工作任务教学化,形成模块化任务。选择职业能力需求的若干个模块化任务,融入单片机应用行业新技术、新标准,借助技能大赛、1 + X 职业证书要求,组合为六个项目。项目的设置按照学生认知规律,由单一化到综合化,分为基本项目、核心项目、扩展项目和综合项目,并渗透职业素养教育。随着新技术、新标准的发展,可通过更新任务,始终保持前瞻性。

3. 采用以项目引领、任务驱动,以工作过程为导向的设计理念

教材采用“项目+ 任务”编写形式,以工作过程为导向。模块化任务的设计基于工作过程,符合学生认知规律,由任务描述、知识链接、任务实施、任务总结、任务评价、任务拓展、知识训练等环节组成,各环节内容按照具体教学任务组织,同时设计了宽敞的留白,方便读者随时记录学习心得、标记重难点,形成个性化学习笔记。借助项目综述和思维导图描述项目整体概况,形成项目整体知识框架,使学生从总体上把握知识脉络,明确具体任务以及任务间的关系;使学生利用教材能够读懂、看清、模仿、操作,成功完成学习任务,实现专业理论应用举一反三,专业技能螺旋式提升。

4. 以信息技术为手段,构建纸质教材和数字化资源融合的新形态教材

创建了与教材内容配套的微视频、动画、文本等数字化资源库,读者可扫描书中二维码学习。建设了在线开放课程,与教材匹配的项目案例、教案、讨论评价、习题库等资源,服务学生个性化、多样化学习需求,实现纸质教材和数字化资源有机融合,优势互补。学生可依托教材系统学习课程内容,实现多维度、深层次的高效互动教学模式。

本书由于竹林、刘永强、庞敏敏任主编,张斌、蒋雯先、杨雯宇任副主编,参与编写的还有董玉娜、张连莹、张彤彤、于韶东、宫佳成。具体分工如下:于竹林制定编写大纲并编写项目二,蒋雯先和董玉娜编写项目一,庞敏敏和张连莹编写项目三,杨雯宇和于韶东编写项目四,张斌和宫佳成编写项目五,刘永强和张彤彤编写项目六。在本书的编写过程中,编者参考了许多相关著作和资料,在此向相关作者一并表示感谢。

由于编者水平有限,书中难免存在疏漏与不足之处,恳请读者批评指正。

编 者

2025 年1 月

项目一 设备故障声光报警器的设计 1
任务一  声音报警功能的设计  2
任务二  灯光报警功能的设计 26
项目二 多路抢答器的设计  39
任务一  抢答器显示器的设计 40
任务二  抢答器按键输入功能的设计 53
任务三  抢答功能的设计 65
项目三 心率测量仪的设计  76
任务一  心率测量仪显示功能的设计 77
任务二  心率测量仪定时功能的设计 85
任务三  心率测量仪计数功能的设计 95
项目四 电子测温计的设计  108
任务一  液晶显示模块的设计  109
任务二  温度采集功能设计  118
项目五 基于串口通信的设备监控系统设计  129
任务一  基于蓝牙串口的双机通信设计  130
任务二  单片机与上位机通信设计  144
项目六 智能移动机器人的设计 160
任务一  机器人运动控制的设计  161
任务二  机器人循迹功能的设计  170
任务三  机器人避障功能的设计  179
附录 A 图形符号对照表  187
参考文献 188

于竹林，烟台工程职业技术学院

全书以项目引领、任务驱动的方式编写,以工作过程为导向,以职业活动为基准,融入岗位能力素养需求。全书包括六个项目,项目设置按照学生认知规律,由单一化到综合化,分为基本项目、核心项目、扩展项目和综合项目。项目一和项目二为基本项目,将单片机最小系统、基本输入/ 输出电路及编程基础融入其中;项目三和项目四为核心项目,着重讲述单片机定时中断及A/ D 采集的应用;项目五为扩展项目,重点介绍单片机的串行通信;项目六为综合项目,以移动机器人为载体,进行单片机应用系统的综合设计与开发。

本书内容从岗位需求出发,每个项目根据要求设定具体任务,每个任务按照“任务描述、知识链接、任务实施、任务总结、任务评价、任务拓展、知识训练”几个环节展开,充分体现实际产品开发过程,注重“岗课赛证”融通,引入行业新技术、新标准,具有很强的实用性和可操作性,非常方便开展高效教学。