51單片機原理與應用C語言案例教程（簡體書）

本書採用“案例式教學，任務驅動”的理念，按照學生認知規律進行編寫。本書共分11章，第1章至第8章介紹了單片機的內部資源，包括內部結構、單片機小系統、C51程序設計、數碼管、矩陣按鍵、中斷、定時器、串口等知識； 第9章介紹了單片機的擴展與接口技術，包括LCD液晶、A/D轉換、D/A轉換、單總線、I2C、SPI總線技術； 第10章介紹了直流電機、步進電機、舵機的控制； 第11章以電子版方式介紹了應用於期末作品答辯及實踐教學競賽的電子版綜合題目設計。 本書進行了單片機教學的創新性改革，配有詳細的零基礎授課視頻以及二維碼演示視頻； 開發了與教材案例、綜合設計完全配套的51單片機開發板； 配備了豐富的Proteus仿真配套資源； 融入了課程思政思想； 給出了完善的案例代碼、教學課件、教學方法和平時考核、期末考試作品答辯方法； 並提供了免費資料獲取和聯繫方式，為廣大教師和使用者提供了交流經驗的平臺。本書的參編人員都是擁有多年實際項目研發經驗的資深教師，引領讀者從實踐過程中提高自己發現問題、分析問題、解決問題的能力。全書採用設定任務→任務思路→硬件結構設計→原理圖設計→程序編寫→實物、仿真結果展示→程序分析的思路進行闡述，目的是讓讀者根據鮮活的實例，激發學習興趣，快速掌握知識點，達到學以致用的目的。 本書可作為大學本科（或較高層次專科）電子信息、電氣工程、物聯網、計算機、機器人、機電一體化等相關工科專業單片機課程教材，也可作為課程設計、綜合實訓、畢業設計、電子科技競賽以及工程技術人員的參考書。

王強，黑龍江東方學院副教授，校領軍人才，主要研究方向為嵌入式控制，主編《51單片機原理與應用案例教程（C51編程）》，主教單片機十年，指導學生獲獎50項，100余名成為嵌入式工程師。

1.內容豐富，適用面廣
本書由王老師11年培養百余名技術工程師和單片機實踐教學、創新凝練而成，內容包含單片機常用知識以及智能車、無人機、無線通信、姿態檢測等前沿技術，適合開設單片機課程的所有專業進行教學、實驗、課程設計、工程實訓、畢業設計等環節使用。
2.配開發板，全程視頻
開發板資源特別豐富：板載LED、數碼管、DS1302、AT24C02、DS18B20、繼電器、PCF8591、電機驅動芯片TC1508S、光敏電阻、5V轉3.3V電源。擴展部分包含：藍牙通信、DHT11、超聲波、液晶LCD1602、LCD12864、 ESP8266WIFI、直流電機、舵機、NRF24L01無線通信、MPU6050姿態檢測。視頻資源豐富，零基礎入門。機器加工，質量保障，技術支持。
3.資料豐富，免費公開
含視頻類、課件類、仿真類、習題類、例程類、項目類、創新類、教學考試法參考。所有資源免費開源，不斷更新。
4.學生易學，直達就業
瞄準就業、工程思想、從零啟航、作品導向、全面提升實踐能力、學習能力。
5.教師易教，取材無限
資源取材多樣、不斷豐富、備課方便、上課有序、考試有方、設虛擬教研室。
免費資源獲取方式
百度網盤鏈接
注：使用本教材授課的教師免費領取開發板
或淘寶搜索王老師教你學單片機、夢想科技創新工作室
夢想科技創新工作室聯繫方式
1.使用教材及開發板QQ技術支持群：938351994
2.王老師QQ技術支持：123818364
3.客服電話：18745186160
4.客服微信：同

當今社會，單片機已滲透到人們日常生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。單片機在工業、農業、儀器儀表、航空航天、軍事、家電等領域的應用越來越廣泛，同時，生產單片機的廠家也很多，產品種類不計其數。在單片機家族的眾多成員中，MCS51系列單片機以其優越的性能、成熟的技術及高可靠性、高性能價格比，迅速占領了工業測控和自動化工程應用的主要市場，成為國內單片機應用領域的主流。世界各大單片機廠商普遍在MCS51上投入了大量的資金和人力，圍繞51內核，增強51單片機的各種功能，衍生出許多品種。MCS51家族是目前在單片機領域發展快的品種之一。市場上流行的具有51內核的產品很多，如Atmel公司的AT89C系列，Philips公司的8XC51系列，Winbond公司的W77/78系列，STC公司的STC系列單片機等。又如，C8051F系列單片機是Cygnal公司推出的高速單片機，它與80C51系列單片機指令集兼容，但比後者增加了許多資源，為嵌入式系統的開發提供了極大方便。
“單片機”課程是電氣、機電一體化、信息類重要的專業課程，是一門實踐性、工程性很強的技術課程。它的教學效果直接影響學生就業以及將來個人專業上的發展。然而，目前相關的單片機教材普遍存在以下一些問題： ①現行教材的內容偏重於知識體系的完整性，忽略了學生的認知規律。雖然市場上不乏單片機教材，但多是以單片機的結構功能為主線，讓初學者難以理解，教材的內容沒有充分聯繫工程實踐； ②理論內容比重偏大，實例偏少，應用部分講解得不透徹，造成教材沒有充分體現單片機技術的趣味性和實用性； ③軟、硬件結合不夠完善，使初學者感到內容龐雜，枯燥無味，無法形成單片機應用系統的完整概念，很容易使學生喪失學習信心，更談不上培養能力； ④教師很難挑選一本好講好用的教科書，課前備課較為困難。因此，教師和學生都迫切希望擁有一本符合學生認知規律、通俗易懂的單片機教材。基於以上原因，我們打破現有教材以知識體系為主線的傳統思路，編寫了一本理論與實踐相結合，實用性較強的單片機教材。
編者歷經11年的時間積累，對本書進行了如下調整。
（1） 增加授課視頻： 通俗易通，使教師容易備課，學生容易自學。
（2） 增加演示視頻： 讀者學習本書時可掃描書中二維碼觀看演示視頻，與實物零距離接觸。
（3） 增加精致PPT： 嶄新授課設計，減輕教師設計負擔。
（4） 增加教學方法、測試方法、作品答辯考試方法，便於師生借鑒。
（5） 融入課程思政思想，培養愛國、愛家情懷，激發學生的學習動力，培養創新、互助、勇敢、鉆研的精神。總結為“33441”課程思政教學法，並配有示範視頻。
（6） 增加Proteus仿真圖及實物效果圖，便於教師上課和學生學習。
（7） 增加配套開發板： 內容實用，不但包含大多數開發板的基礎功能，而且包含智能車、機器人、無人機、無線通信技術，以便相關專業進行學習和開發設計。
（8） 教材和開發板由王強老師提供技術支持，所有資料免費開放，且不斷更新，包括授課視頻、Proteus仿真圖、調試例程、新PPT、教學方法、綜合題目設計視頻、演示視頻等。
本書特點鮮明，內容豐富，通俗易懂，實用性強，採用“案例式教學，任務驅動”的理念，按照認知規律進行講解。讀者開篇即可明確主題，然後圍繞目標，尋求解決問題的方法，思路較為清晰。本書結合編者多年教學、科研及指導學生參加各類科技競賽總結的經驗，以實際應用為主線，將案例貫穿於各知識點中，邊學邊做，注重培養學生的實踐能力。書中所有例子均來自創新實驗室科研、競賽的成果或項目工程實踐，且調試通過。本書側重學生對知識的系統掌握，同時提高動手操作，設計硬件、軟件，以及解決各種問題的能力。

本書特別適合渴望學好單片機的讀者！為了使廣大的單片機愛好者能夠較容易地學習單片機，我們毫無保留地將11年的工程實踐及科技競賽的成果展現給大家，讓大家感興趣，便於快速入門。
隨著科技創新日益普及和不斷發展，單片機課程成為工科類的主幹專業課之一。前期課程主要為“C語言程序設計”“模擬電子技術”“數字電子技術”等。後續課程隨著專業的不同有所區別，如“ARM嵌入式”“DSP技術”“FPGA”等。
單片機課程的實踐性很強，教師可根據情況設計理論學時和實踐學時。學習單片機要理論與實踐同步，建議在機房授課，使教、學、做相結合。本書的宗旨是發揮學生潛能，提高設計和分析能力。教師在教學的過程中，可以讓學生明確原理後自行製作相應的系統，或使用預先準備的開發板，或使用Proteus進行仿真。應注重培養學生的動手能力，盡量提供配置完備的硬件環境。本書和開發板配套資源包括綜合項目的設計，可以通過課程設計、實訓、畢業設計、科技競賽等方面的教學環節，使本書的內容充分展現。在教學上，採用項目驅動的方式，使學生掌握設計、分析和解決問題的基本技能。
本書為以下項目研究成果： 黑龍江省教育科學“十三五”規劃重點課題（GJB1320281）,黑龍江東方學院“單片機原理及應用”核心課程建設項目（1810105），黑龍江東方學院校級科研項目（HDFKY210103）。本書由黑龍江東方學院和哈爾濱信息工程學院的教師聯合編寫，所有作者均是長期指導學生課外創新和進行單片機授課的教師。本書由王強統稿，並擔任主編； 由吳瓊擔任第二主編； 由韓洪濤、馬玉志、修建新擔任副主編； 李紅巖、田素玲、計耀偉、李美璇參加了編寫工作。全書各章節的編寫分工如下： 第1、4、10章內容及習題和2.1節由吳瓊編寫； 2.2節由計耀偉編寫； 2.3節及第2章習題由李美璇編寫； 3.4節及第3章習題由修建新編寫； 第5章內容及其習題由韓洪濤編寫； 6.1節、6.2節由李紅巖編寫； 6.3節及第6章習題由田素玲編寫； 第8章內容及其習題由馬玉志編寫； 3.1節、3.2節、3.3節和第7、9、11章內容及其習題、前言、附錄由王強編寫；開發板設計、所有視頻錄制、電子資料設計均由王強完成。
在此，特別感謝哈爾濱工程大學黃鳳崗教授，哈爾濱工業大學孫鐵成教授、劉思久教授、東北林業大學王霓虹教授在本書編寫過程中提出的寶貴意見，同時感謝創新實驗室的學生們對本書的關注。我們會不斷地完善本書內容。限於編者的水平，書中難免有不足和疏漏之處，懇請讀者批評、指正。
王強
2022年1月

本書配套開發板
17大功能1分鐘
演示視頻

本書配套開發板
全程教學及視頻資源
（掃描二維碼可下載使用）

第1章案例目標1單片機的認知

1.1單片機概述

1.1.1單片機組成及其特點

1.1.2單片機分類

1.1.3幾種教學中常見單片機的區別

1.2單片機的應用

1.3STC系列單片機

1.4就業需求與教學考試方法

1.4.1單片機技術就業需求

1.4.2教學方法交流

1.4.3考試方法交流

習題與思考題

實踐應用題

第2章51單片機結構體系

2.1案例目標2單片機的內核

2.1.151單片機的引腳功能

2.1.251單片機的硬件結構

2.1.351單片機的存儲器

2.1.451單片機的時鐘與復位

2.2案例目標3單片機小系統的硬件設計

2.2.1單片機小系統原理圖

2.2.2單片機小系統原理圖講解

2.2.3單片機小系統元器件清單

2.2.4單片機小系統實物圖

2.2.5單片機小系統注意事項

2.2.6單片機小系統電子元器件

2.2.7電子元器件的焊接

2.3配套開發板介紹

2.3.1開發板原理圖簡介

2.3.2開發板實物圖簡介

習題與思考題

實踐應用題

第3章51單片機C51程序設計

3.1案例目標4Keil μVision4軟件的運用

3.1.1Keil μVision4軟件簡介

3.1.2Keil μVision4軟件安裝

3.1.3Keil μVision4案例目標的實現

3.2案例目標5STCISP V6.86下載軟件的使用

3.2.1軟件安裝及主要功能介紹

3.2.2STC下載軟件案例目標的實現

3.3案例目標6Proteus仿真軟件的運用

3.3.1軟件功能簡介與安裝

3.3.2Proteus仿真軟件案例目標的實現

3.4案例目標7單片機中常用C語言知識

3.4.1C51程序設計基礎

3.4.2C51語言的函數

習題與思考題

實踐應用題

第4章案例目標851單片機並行I/O端口的靈活運用

4.1並行I/O端口的結構及工作原理

4.1.1P0口(32腳~39腳)結構及工作原理

4.1.2P1口(1腳~8腳)結構及工作原理

4.1.3P2口(21腳~28腳)結構及工作原理

4.1.4P3口(10腳~17腳)結構及工作原理

4.2並行I/O端口C51編程

4.2.1點亮LED小燈，開啟學習單片機技術的大門

4.2.2流水燈案例目標的實現

4.2.3蜂鳴器案例目標的實現

4.2.4繼電器案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用題

第5章數碼管顯示與鍵盤檢測

5.1案例目標9數碼管顯示的具體實現

5.1.1數碼管顯示原理

5.1.2數碼管靜態顯示應用舉例

5.1.3數碼管動態顯示應用舉例

5.1.4數碼管案例目標的實現

5.2案例目標10利用數碼管顯示按鍵值

5.2.1獨立鍵盤檢測應用舉例

5.2.2矩陣鍵盤檢測應用舉例

5.2.3鍵盤檢測案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用題

第6章案例目標11帶有緊急情況處理的交通燈控制系統設計

6.1中斷系統概述

6.1.1基本概念

6.1.251系列單片機中斷源

6.1.351系列單片機中斷請求標志寄存器

6.1.4中斷允許與中斷優先級的控制

6.2外部中斷及應用舉例

6.3外部中斷案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用題

第7章案例目標12基於數碼管的電子時鐘顯示

7.1定時器簡介

7.1.1定時器的結構

7.1.2定時器/計數器控制寄存器

7.251單片機的定時器/計數器T0和T1的控制

7.2.1定時器/計數器對輸入信號的要求

7.2.2方式0

7.2.3方式1

7.2.4方式2

7.2.5方式3

7.3STC89C52的定時器/計數器應用舉例 

7.3.1應用步驟和初值設定方法

7.3.2應用實例的描述

7.4定時器/計數器案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用習題

第8章案例目標13單片機的雙機通信

8.1串行通信基礎

8.1.1串行通信線路形式

8.1.2異步通信和同步通信

8.2串行口結構描述

8.2.1串行接口的結構

8.2.2串行接口的控制寄存器

8.3波特率的設定與定時器的關係

8.4串行口的工作方式與典型應用舉例

8.5串行口案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用習題

第9章51單片機擴展與接口技術

9.1案例目標14可調數字時鐘液晶顯示系統設計

9.1.1LCD1602液晶控制原理

9.1.2LCD1602液晶應用實例

9.1.3LCD12864液晶控制原理

9.1.4LCD12864液晶顯示舉例

9.1.5LCD液晶案例目標的實現

9.2案例目標15基於單總線技術的DS18B20數字溫度計設計

9.2.1串行單總線擴展技術

9.2.2單總線技術案例目標的實現

9.3案例目標16基於I2C總線技術的AT24C02數據讀/寫系統設計

9.3.1I2C串行總線技術

9.3.2I2C串行總線案例目標的實現

9.4案例目標17基於I2C總線技術的AD/DA芯片PCF8591光強
采集顯示系統設計

9.4.1A/D和D/A轉換器

9.4.2PCF8591轉換器A/D功能應用舉例

9.4.3PCF8591轉換器D/A功能應用舉例

9.4.4A/D案例目標的實現

9.5案例目標18基於SPI總線技術的TLC549模擬信號檢測系統設計

9.5.1SPI串行總線技術

9.5.2SPI串行總線案例目標的實現

習題與思考題

實踐應用題

第10章常用電機控制原理與應用

10.1案例目標19開發板電機驅動單元介紹

10.2案例目標20直流電機調速控制系統的設計

10.3案例目標21步進電機角度控制系統的設計

10.4案例目標22舵機方向角度控制的設計

習題與思考題

實踐應用題

第11章應用於期末作品答辯及實踐教學競賽的電子版綜合題目設計

11.1開發板其他綜合設計題目介紹

11.2創新實踐直達就業綜合題目設計

11.3科技競賽獲獎題目介紹

參考文獻

附錄A常用字符與ASCII代碼對照表

附錄B液晶標準字符庫

附錄C電子資料索取及技術支持聯繫方式