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| 內容簡介： |
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本书面向单片机初、中级读者，全书共分为8 章，分别详细介绍了单片机开发与仿真环境搭建、单片机C51语言基础、51 系列单片机及最小系统、基础外围电路与程序设计、中断与定时器、常用芯片及其通信协议、药物配送小车、电风扇控制系统的设计与实现等内容。本书通过实例讲解单片机基本结构和接口的设计与应用，内容翔实、结构合理，图解清晰、讲解透彻，案例丰富实用，能够使用户快速、全面地掌握51 系列单片机及外围接口技术。本书配套电子课件及案例资源包，读者可扫描封底二维码查看或下载。本书有较强的系统性和实用性，可作为高等院校电子信息类、自动化类、计算机类相关专业的教材用书，也可作为中专、中技、高职高专等院校学生的培训教材，还是电子技术开发人员和希望深入学习电子工程及应用技术的读者的参考书。
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| 目錄：
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第1章 单片机开发与仿真环境搭建
1.1 单片机程序设计开发工具Keil C51 001
1.1.1 Keil C51 的工作界面简介 001
1.1.2 工程创建 002
1.1.3 工程的设置 005
1.1.4 工程的调试运行 009
1.1.5 存储空间资源的查看和修改 012
1.1.6 变量的查看和修改 013
1.2 单片机电路设计与仿真工具Proteus 8 013
1.2.1 Proteus 8 的用户界面 014
1.2.2 设置Proteus 8 工作环境 015
1.2.3 电路原理图的设计与编辑 017
1.2.4 Proteus 8 与Keil C51 的联合使用 022
1.3 STC-ISP 代码烧写软件 024
1.3.1 STC-ISP 界面 024
1.3.2 STC-ISP 使用 024
本章小结 027
思考与练习 027
第2章 单片机C51 语言基础
2.1 C51 语言的基本知识 028
2.1.1 标识符 028
2.1.2 常量 030
2.1.3 基本数据类型 032
2.2 运算符与表达式 040
2.2.1 算术运算符与算术表达式 041
2.2.2 赋值运算符与赋值表达式 043
2.2.3 关系运算符、逻辑运算符及其表达式 045
2.2.4 条件运算符与条件表达式 046
2.2.5 逗号运算符与逗号表达式 047
2.3 指针基础 047
2.3.1 指针变量的声明 048
2.3.2 指向数组元素的指针 049
2.4 科研训练案例1 发光二极管流水灯 049
本章小结 051
思考与练习 051
第3章 51 系列单片机及最小系统
3.1 STC89 系列单片机的型号及引脚 052
3.2 STC89C52 单片机最小系统 055
3.3 STC89 系列单片机的内部结构 056
3.3.1 CPU 056
3.3.2 存储器 058
3.3.3 I/O 端口 061
3.3.4 定时器/计数器 063
3.3.5 中断系统 063
3.3.6 单片机时序 063
3.4 科研训练案例2 模拟交通灯 065
本章小结 067
思考与练习 067
第4章 基础外围电路与程序设计
4.1 LED 069
4.1.1 LED 点亮 070
4.1.2 LED 流水灯 070
4.1.3 LED 点阵 073
4.2 LED 数码管显示 074
4.2.1 数码管静态显示 076
4.2.2 数码管动态显示 077
4.3 KEY 按键键盘 079
4.3.1 扫描方式 079
4.3.2 独立按键 080
4.3.3 矩阵键盘 083
4.4 脉冲宽度调制 087
4.4.1 呼吸灯 087
4.4.2 蜂鸣器音乐 089
4.4.3 舵机旋转 090
4.5 科研训练案例3 单片机水塔控制系统 092
本章小结 095
思考与练习 095
第5章 中断与定时器
5.1 中断系统 096
5.1.1 中断的概念 096
5.1.2 中断传送方式 097
5.1.3 中断系统结构 097
5.2 定时器/计数器 100
5.2.1 定时器/计数器的寄存器 100
5.2.2 定时器/计数器工作方式 102
5.3 中断与定时器/计数器的应用 105
5.3.1 定时器/计数器初值计算 105
5.3.2 定时器/计数器与中断程序初始化 105
5.3.3 定时器/计数器与中断应用实例 105
5.4 UART 串口通信 108
5.4.1 串行通信基础 108
5.4.2 串口通信电路设计 109
5.4.3 STC89C52 单片机的串行口 111
5.4.4 串行口的应用 114
5.5 科研训练案例4 计数器 117
本章小结 120
思考与练习 120
第6章 常用芯片及其通信协议
6.1 DS1302 芯片和SPI 通信协议 121
6.1.1 SPI 通信协议 121
6.1.2 DS1302 芯片 124
6.1.3 DS1302 芯片的简单应用 127
6.2 EEPROM 和IIC 通信协议 128
6.2.1 IIC 通信协议 128
6.2.2 EEPROM 介绍 134
6.2.3 读/写EEPROM 134
6.3 DS18B20 和单总线通信 137
6.3.1 单总线通信 137
6.3.2 DS18B20 138
6.3.3 使用DS18B20 读取环境温度 141
6.4 模数转换A/D 与数模转换D/A 148
6.4.1 A/D 和D/A 的基本概念 148
6.4.2 A/D 的主要指标 148
6.4.3 PCF8591 的硬件接口及A/D 编程 148
6.4.4 D/A 输出 152
6.5 科研训练案例5 篮球计分器的设计与实现 152
本章小结 165
思考与练习 165
第7章 药物配送小车
7.1 任务要求 166
7.2 系统方案设计 166
7.2.1 硬件设计 167
7.2.2 软件系统设计 168
7.3 分析与计算 169
7.3.1 稳压供电模块 169
7.3.2 单片机最小系统模块 169
7.3.3 电机PWM 驱动模块 169
7.3.4 检测红线灰度传感器模块 169
7.4 系统电路设计 170
7.4.1 稳压供电模块 170
7.4.2 51 最小系统模块 171
7.4.3 电机PWM 驱动模块 171
7.4.4 检测红线灰度传感器模块 171
7.4.5 人机交互模块 172
7.5 系统软件设计 173
7.5.1 电机转速控制 173
7.5.2 人机交互程序 173
7.5.3 循迹程序分析 175
7.6 系统测试及结果分析 178
7.6.1 系统指标参数 178
7.6.2 实物外观 178
7.6.3 测试内容与方法及测试结果分析 178
本章小结 182
第8章 电风扇控制系统的设计与实现
8.1 设计内容及要求 184
8.1.1 设计内容 184
8.1.2 设计要求 184
8.2 设计原理 184
8.2.1 主控电路 184
8.2.2 显示电路 185
8.2.3 按键电路 186
8.2.4 LED 电路 186
8.2.5 报警电路 186
8.2.6 复位电路 187
8.2.7 振荡电路 187
8.3 设计方案 187
8.3.1 设计思路 187
8.3.2 程序流程图 188
8.4 Proteus 原理图仿真 190
8.4.1 主控电路仿真 190
8.4.2 报警电路仿真 190
8.4.3 按键电路仿真 191
8.4.4 显示电路仿真 191
8.4.5 LED 电路仿真 192
8.4.6 振荡电路仿真 192
8.4.7 复位电路仿真 192
8.5 仿真结果 192
8.5.1 弱风 风量等级=2 192
8.5.2 中风 风量等级=3 193
8.5.3 强风 风量等级=4 194
8.5.4 定时关闭电风扇 195
8.6 硬件调试 196
8.6.1 按键与LCD 显示部分. 196
8.6.2 LED 模拟输出部分 197
8.6.3 定时功能与蜂鸣器报警部分 198
本章小结 199
参考文献
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| 內容試閱：
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为全面贯彻党的二十大精神，本书结合信息化产业的发展及培养一流人才的需求，以工程实践为基础，以工程教育为导向，通过课程实践，将思政元素潜移默化地融入知识中，培养学生解决复杂工程问题的能力，达到“为党育人、为国育才”的目的。
单片机与嵌入式系统是一门专业技术课程，设置本课程的目的是让读者学习和掌握嵌入式系统的系统结构、程序设计方法、应用技术发展现状，使读者对嵌入式系统中单片机各部件的工作原理和软件编程方法有全面的了解，掌握单片机应用系统的开发和设计方法，为进一步学习嵌入式系统打下良好的基础。
通过对单片机与嵌入式系统的学习，可以使读者了解单片机及嵌入式系统的基本概念和片内资源，掌握计算机基础知识，具有针对单片机工程问题的分析能力；熟练掌握单片机及嵌入式系统的引脚功能、定时器以及中断等资源，能根据单片机开发的基本理论，分析项目开发过程中的影响因素，证实解决方案的合理性；熟练掌握单片机及嵌入式系统开发环境以及不同型号嵌入式系统的开发技能，使读者可以正确选择平台、技术、资源和工具，解决工程中的复杂问题；能够根据不同需求，确定设计任务和设计目标，并能就当前的热点问题发表自己的见解。
本书汇集了多个教学案例和多年的成功教学经验，从读者使用方便和提高读者解决复杂工程问题的能力的角度出发进行编写。
本书共分为8章，分别详细介绍了单片机开发与仿真环境搭建、单片机C51语言基础、51 系列单片机及最小系统、基础外围电路与程序设计、中断与定时器、常用芯片及其通信协议、药物配送小车、电风扇控制系统的设计与实现等内容。针对不同的章节及知识点，本书还提供了科研训练案例。
第1章为单片机开发与仿真环境搭建。主要讲述了单片机程序设计开发工具Keil C51、仿真工具Proteus 8 和STC-ISP 代码烧写软件的使用。
第2章为单片机C51 语言基础。主要讲述了单片机C51 语言基础知识。
第3章为51 系列单片机及最小系统。本章主要讲述了STC89 系列单片机的型号及引脚、STC89C52 单片机最小应用系统、STC89 系列单片机的内部结构和组成等内容。对STC89 系列单片机的CPU、存储器、I/O 端口、定时器/计数器和中断系统五部分进行了详细的介绍。
第4章为基础外围电路与程序设计。主要对LED 发光二极管的点亮、LED流水灯的控制、LED 点阵的取模与显示、LED 数码管的静态和动态显示、独立按键和矩阵键盘的扫描方式、脉冲宽度调制基础知识，以及呼吸灯、蜂鸣器音乐和舵机旋转的控制等案例进行了详细的讲解。
第5章为中断与定时器。主要讲解了STC89C52 单片机的中断、定时器/计数器以及串口通信。
第6章为常用芯片及其通信协议。主要讲解了几种常见的通信协议，A/D、D/A 的基本概念和指标以及如何使用这些通信协议的芯片。
第7章为药物配送小车。本系统以STC 公司的STC89C52 单片机为主控，硬件部分包括稳压供电模块、人机交互模块、检测红线灰度传感器模块、电机PWM驱动模块、51 最小系统模块五部分。软件设计部分，通过按键来切换和确定病房，确定病房后进入自动寻找病房程序，且实时通过数码管将病房号显示出来，最后利用PWM 调速控制直流减速电机的转速。
第8章为电风扇控制系统的设计与实现。本章以STC89C52 单片机为核心设计了一个电风扇模拟控制系统，五个独立按键作为人机交互媒介。硬件部分包含报警电路、振荡电路、复位电路、显示电路、LED 电路以及按键电路等。软件设计包含定时器中断程序、液晶屏显示和LED 显示程序、蜂鸣器报警程序、按键程序以及延时程序。
本书配套电子课件及案例资源包，读者可扫描封底二维码查看或下载。
本书第1章、第2章由河南工业大学孙福艳编写，第3章由河南工业大学陶华伟和金广锋编写，第4章由黑龙江科技大学李忠勤编写，第5章由河南工业大学吕宗旺编写，第6章由吕宗旺、金广锋编写，第7章、第8章由吕宗旺编写。全书由吕宗旺负责统稿。
本书在编写过程中得到了河南工业大学6103 学生创新实验室的薛雯耀、邓运廷、胡超杰、刘培杰、刘泽宇、魏子栋等同学的大力帮助，本书的出版得到了化学工业出版社的鼎力支持，在此一并向他们表示衷心的感谢。
本书是2021 年河南省高等教育教学改革研究与实践项目“高校大学生就业创业能力提升培养体系构建研究与实践”（项目编号：2021SJGLX1013）、2020年国家第二批新工科研究与实践项目“地方高校新工科人才创意创新创业能力培养路径探索与实践”（项目编号：E-CXCYYR20200937）、2020 年河南省新工科研究与实践项目“地方高校新工科人才创意创新创业能力培养路径探索与实践”（项目编号：2020JGLX037）、河南省教育厅2022 年专创融合特色示范课程（文件号：教高[2023]72 号）、2022 年度黑龙江省高等教育本科教育教学改革研究重点委托项目“新工科背景下TMBH 新工程师人才培养模式的探索与实践”（项目编号：SJGZ20220146）等项目的阶段性成果。
限于作者知识水平，本书中难免有疏漏和不当之处，敬请广大同行和读者指正。同时也欢迎读者，尤其是采用本书的教师和学生，共同探讨相关教学内容、教学方法等问题。
编者
2023年4月
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