前言

党的二十大报告指出，“推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。构建优质高效的服务业新体系，推动现代服务业同先进制造业、现代农业深度融合。加快发展物联网，建设高效顺畅的流通体系，降低物流成本。加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群”。单片机技术广泛应用于电子信息、智能制造、高端装备、物联网等众多新兴产业，为产业转型升级提供技术支撑，发展单片机技术具有重要意义。

本书以学生能力培养为主线，着重基本概念和基本原理的阐述，注重理论知识的应用，注重加强学生实践技能和综合应用能力的训练，突出应用能力和创新能力的培养，体现出基础性、实用性、实践性、创新性的教材特色。

单片机原理及应用是高职高专电子、电气、机电等各类专业普遍开设的一门专业课，本课程具有原理较难、知识点多、实训动手要求高等特点，所以一直被学生认为是较为难学的一门课程。当前市面上的教材通常是理论和实践分开，有的书籍只讲理论，实例很少，有的教材全部都是实例，理论一带而过。在学习过程中，理论过多过深的教材往往晦涩难懂，且对实践技能培养不足； 理论过少的纯实践类教材往往很难让学生对单片机的原理有系统性认识。因此，本书将两类教材进行结合，分为三个部分，第1部分阐述单片机原理与结构，让学生对单片机的理论基础有个相对系统的了解。第2部分通过LED、数码管、按键、蜂鸣器、点阵、液晶、步进电动机、串行口通信8个典型外设模块，让学生掌握单片机在实际中的应用，将第1部分的理论知识与实际应用相结合，围绕任务详细阐述单片机的原理及设计方法，培养学生的技术技能水平。第3部分通过电子钟、直流电动机、红外电子体温枪三个综合实例，让学生进一步了解单片机在实际生产和生活中的应用，进一步提升学生的综合应用能力。

在单片机教学过程中采用最多的编程语言是汇编语言和C语言，C语言具有易学易用的特点，尤其是对复杂程序的开发，比汇编语言更为方便。因此本书案例均采用C语言进行编写。在单片机学习过程中，除了理论和实践外，仿真也是很好的学习途径。本书在实例部分的所有电路图均采用Proteus软件绘制，这样学生可以直接使用硬件电路图，然后加载相应代码，便于在Proteus中进行仿真。

对单片机的初学者来说，需要掌握单片机的体系结构、外部设备、软件编程、硬件电路搭建等众多内容，知识点多，相关性强，有一定的学习难度。编者根据多年的教学经验，给出以下5点提高学习效率的建议。

1. 初步掌握理论知识，尽快进入实例开发

单片机体系结构复杂，理论知识众多，对初学者而言，要想刚开始就完全掌握这些知识是不太现实的，很多知识只有在实际开发用到时才能深入体会。因此，建议初学者对理论知识有初步的概括性的了解后，就进入LED、数码管等典型模块的实例开发。在实际编程中，遇到哪一部分不太清楚，再去查阅相关理论知识，这样才能不断地夯实理论基础。

2. 均衡培养软件和硬件技能

单片机开发既包括软件设计，也包括硬件设计，两者对整个项目的开发都非常重要。对初学者而言，应同时学习软件和硬件，不可偏废一方。在系统调试时，软硬件的协同调试尤为关键。

3. 保持耐心，培养匠心

初学者在刚开始进行编程或硬件电路搭建时，难免会出现各种错误，容易灰心丧气或者放弃学习。初学者需要客观认识这些问题和挑战。在单片机开发过程中遇到错误或问题在所难免，不只是初学者如此，在专业的项目开发中也会遇到各种问题，不能盼望软件编程或硬件设计一次成功。初学者在调试或查找错误时要保持耐心，理解调试是开发过程的重要组成部分。在不断查找错误和调试过程中，初学者进一步掌握单片机原理和软硬件设计等知识和技能，培养精益求精的工匠精神。

4. 学会团队合作

大型单片机项目通常需要一个团队来完成。初学者应学会如何与团队成员有效分工和合作，良好的沟通和合作能够加快项目进度，减少错误和调试时间。

5. 培养创新意识

单片机的应用非常广泛。家用电器、电子产品、办公设备、工业自动化控制等众多领域都有单片机的应用。初学者应积极观察身边的设备，看看哪些已经在用单片机进行控制，还有哪些目前没有用单片机但有可能通过应用单片机使其更加智能，从而不断地提高创新意识，或许能开发出新产品或对现有产品进行智能化改造。

本书内容较多，但章节和知识点相对独立，不同专业可以根据学时长短进行组合。第1部分第4章可作为选学内容，第2部分8个典型外设模块可选择其中部分作为学习内容，第3部分3个综合实例也可根据需要进行选择。

本书由安徽水利水电职业技术学院唐振、余茂全担任主编并负责全书统稿及文稿整理、录入工作； 由赵涟漪、戴诗容、金明担任副主编。由汪永华担任主审。编写人员及编写分工如下： 唐振编写第1~6章，赵涟漪编写第7~9章，戴诗容编写第10~12章，金明编写第13、14章及附录，余茂全编写第15~17章。

本书是安徽水利水电职业技术学院国家双高计划建设成果。本书的编写得到了合肥合锻智能制造有限公司、合肥科大智能科技有限公司等企业的指导和帮助。借此，向对本书给予帮助的同仁表示衷心的感谢！

本书为高职高专单片机课程改革创新做出积极探索，但由于编者水平有限，难免存在不足之处，恳切希望广大读者批评、指正。

编者

2023年12月

单片机

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