前言

微处理器是通信、信号处理以及大数据和人工智能等电子信息产业的基石。党的二十大报告中有“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”和“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”等著名论述，强调了人才培养和科技创新的重要性。

为加快高等院校计算机和电子信息专业教学创新与改革，提高学生自主创新意识和工程实践能力，工业和信息化部人才交流中心主办的“蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛”至今已举办了15届，包括清华大学、北京大学、复旦大学在内的全国1900多所院校的学生报名参加了竞赛，参赛学生总数突破120万人，已成为具有重大社会影响力和行业认可度的信息技术（Information Technology,IT）类学科竞赛。

为什么要写这本书

MCS51系列单片机已有40多年的发展和应用历史，市面上有关单片机的图书琳琅满目： 有以停产多年的经典AT89系列单片机为核心讲述的，有以目前广泛应用的国产STC系列单片机为核心讲述的，有基于Proteus仿真软件为特色的，也有以详细介绍单片机资源及应用为特点的。但总体来说，讲述单片机资源及应用的图书多，突出应用能力培养的教材却比较少，以提升单片机综合系统设计能力为特色的教材更少。

本书以指导学生参加蓝桥杯单片机设计与开发竞赛为契机，以竞赛的要求为导向，采用模块化组织方式，由浅入深、分类递进地讲述单片机人机接口的驱动方法、单片机内部资源的结构和应用以及常用外部器件的功能与应用要点。同时，在基础篇中补充了数制与编码、数字逻辑和门电路，以及部分组合逻辑器件和时序逻辑器件的功能与设计原理等基本知识，以方便零基础的学生学习单片机。

本书特色

本书的编写拟突出以下3个特点。

(1) 项目驱动，学做相融。改革传统单片机教材的编写模式，基于蓝桥杯单片机开发板，项目驱动，学做相融，突出工程实践，培养学生解决复杂工程问题的能力。

(2) 分类递进，宜教易学。基础篇中先通过驱动发光二极管、驱动数码管，以及驱动按键/矩阵键盘电路，并在Proteus仿真软件中进行系统软硬件的功能验证，使读者能够快速掌握单片机人机接口组件的应用方法，然后讲述蓝桥杯单片机开发板的人机接口电路，编写并建立驱动子程序库。应用篇中详细讲述单片机中断系统、定时/计数器和串行口的结构、功能及其应用要点。器件篇中讲述3种典型串行通信总线的读/写时序和4种常用外围器件的功能、特性、读/写时序及应用。

(3) 培养思维，提升能力。本书包含大量的工程实践项目，以及思考与练习、拓展训练题和综合训练题，由浅入深、举一反三、循环推进课程内容，并通过在不同资源背景下对同一工程实践项目的不同设计方法进行对比，培养学生的思维能力，提升学生单片机综合应用系统的设计能力。程序代码力求经典，并配有详细的代码注释，突出程序的逻辑性、可阅读性和可维护性。

面向的读者

本书以指导学生参加蓝桥杯“单片机设计与开发”竞赛，提升单片机应用系统设计能力为编写目标。面向3类读者群体： 一是有意参加蓝桥杯“单片机设计与开发”竞赛的学生，二是零基础自学8051系列单片机的学生，三是有意改革传统单片机课程教学内容和教学方式的教师。

如何学好单片机

常言说： “师傅领进门，修行在个人。”单片机课程理论知识少，实践性强。学习单片机，不能只看书，必须自己动手编写程序，只有通过排查代码中的语法错误，以及将代码下载到单片机中运行排查程序中的逻辑错误，才能培养分析问题和解决问题的能力。只有经过不断地学习、实践、思考与感悟，通过持之以恒的实践积累，才能将单片机应用要点和编程逻辑熟记于心，将知识转换为技能； 只有经过大量的工程训练，才能领悟编程的艺术，改进和优化程序设计方案，积累解决复杂工程问题的能力。为此，建议读者完成书中每个工程实践项目以积累应用经验，深入思考与练习，提升思维和深化应用，并通过拓展训练题和综合训练题的强化训练，培养解决复杂工程问题的能力。

关于编者

本书编者张俊涛和陈晓莉具有20多年的电子设计竞赛培训和指导经验，近年来组织和指导本校学生参加蓝桥杯“EDA设计与开发”、“单片机设计与开发”，以及“FPGA设计与开发”竞赛，根据单片机培训实践和体会共同策划和编写本书。张俊涛负责编写全书，陈晓莉对全书架构和内容进行审核、校对和绘图。

致谢

在多年的教学和实践过程中，编者参阅了许多国内外相关课程教材，以及ATMEL公司和STC公司的器件和技术资料，在此向相关作者和公司表示感谢。

由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者提出批评意见和改进建议。

张俊涛2025年12月