本书以项目为载体，以仿真软件Proteus为平台，循序渐进地讲述AT89C51单片机C语言编程方法及其硬件结构和功能应用。全书共分9个项目，分别为走进单片机的世界、深入了解单片机、C51语言基础知识、单片机I/O端口的应用、中断系统的应用、单片机的定时/计数器、串行通信技术应用、A/D与D/A转换接口设计、单片机应用系统综合设计。每个项目既独立成篇，又相互关联，具有鲜明的工程应用特色。前8个项目层层递进，设置闯关任务。每关先进行必备知识学习，再挑战关卡任务，完成技能训练，同时关卡难度逐步提升，内容不断更新。最后以电子抢答器的设计开发与实施作为终极关卡，综合运用此前所学知识。所有闯关任务都有详细的应用说明和程序设计流程，读者既可按本书内容进行实物制作，又可利用Proteus进行仿真操作，切实将职业能力和职业素质的训练融入实际的教学实施过程。
本书适合作为高等职业院校电子与信息大类、装备制造大类等专业单片机应用课程教材，也可作为单片机应用能力培训用书，还可供广大从事单片机系统开发应用的工程技术人员以及对单片机应用感兴趣的读者参考。

党的二十大报告明确指出：“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。”战略性新兴产业代表新一轮科技革命和产业变革方向，是推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革的关键力量。芯片技术、物联网技术、新兴制造产业的高速发展，不仅为加快建设制造强国、科技强国和数字中国提供了坚实的支撑，而且将有力促进百行千业转型升级，为推动我国经济高质量发展增添新动能。
单片机是物联网设备不可或缺的组成部分，使得城市智能化、数字化成为可能。单片机自问世以来，经过不断的发展与改进，已经具备了集成度高、体积小、可靠性高、开发性能好、控制功能强、低功耗、低电压、具有掉电保护功能、通用性和灵活性好、高性价比等显著的特点，广泛应用于人们生产生活的各个领域，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。单片机的广泛应用也使得社会对单片机开发使用方面的人才有大量的需求。另外，单片机技术门槛较低，是一种适合大众掌握的先进技术，学习单片机只需要具备基本的电子基础知识。因此，在我国许多本科院校、高职院校、职业高中、职业技术学校的众多专业中都开设有单片机原理及应用技术相关课程。对于学生而言，掌握单片机应用技术无论从增强职业技能还是增强就业竞争力来说，都具有非常重要的意义。
本书采用C51语言作为单片机应用开发的基本语言，将单片机仿真软件Proteus和Keil的使用引入教材中，通过实例仿真演示和仿真实验练习，使单片机学习内容更加丰富生动。本书主要具有以下特点：
1.全方位融入课程思政，将立德树人根本任务贯穿教材始终
本书精心选取典型工作任务，以润物细无声的方式将“实践精神”“工匠精神”“科技报国”等思政内容有机融入。每个项目设置学习目标和素质目标，在延伸阅读环节，以“画龙点睛”的方式引导学生了解我国新技术、新知识，科技发展现状与趋势，培养学生的使命感与责任感，将价值教育、能力教育、知识教育融为一体，把立德树人根本任务贯穿教材始终。
2.设置了前置性学习问题
教材的每一个项目都以前置性学习任务开始，提出待解决的问题，让学生带着问题进行预习和学习。学习的过程就是解决问题的过程，通过对问题的解决进而掌握这一部分的重要知识点，也培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
3.设计游戏关卡式的分层次教学
教材中设计不同难易程度的任务，以游戏关卡的形式出现，顺应学生的喜好，激发学生的兴趣，层层递进、精彩不断，让学生在游戏体验中轻松掌握知识，获得成就感。关卡分为闯关任务、更新任务和进阶任务，学生可以按照自己的能力和知识水平，进行闯关。一个项目的通关，代表掌握了所有的知识点，这样可以满足不同层次学生个性化的需求。
说明：
游戏关卡式的分层教学具体为：根据学生的差异性，采用游戏关卡式的分层任务，将课程任务分成基础、加强和提高三个层次。
基础部分：适用于理解能力及动手能力较弱的学生，这部分学生按照游戏攻略(即指导)完成游戏的主线任务(即闯关任务)。
加强部分：适用于理解能力及动手能力稍强的学生，这部分学生在完成必做任务的基础上可以有选择地完成游戏的分支任务(即关卡更新任务)。加强任务是在必做任务的基础上由学生略微修改程序或电路，或者出现新的知识点，这一部分的指导为简略的指导。
提高部分：适用于理解能力及动手能力都很强的学生，这部分学生可以挑战游戏的高难度任务，也就是在提示性的指导下，学生自行设计制作完成任务(即关卡进阶任务)。
有个别项目还设计了拓展任务，供学有余力的同学挑战自我，追求卓越。
任务设计成游戏关卡式，以此来激发学生的学习兴趣，营造现代年轻人喜欢的学习模式。
4.提供丰富的教材配套资源
本书提供丰富的电子资源，包括教材案例源程序代码和仿真电路图、知识点课件及微课、实践指导微课、教学课件、习题及答案等，可从中国铁道出版社教育资源平台https://www.tdpress.com/51eds下载。
本书由包头铁道职业技术学院冯雪莲、孟庆云、代秀珍任主编，夏永秋、刘峰巍和北京杰创永恒科技有限公司郑剑海任副主编，包头铁道职业技术学院刘继英担任主审。具体编写分工如下：刘峰巍编写了项目一，夏永秋编写了项目二和项目五，代秀珍编写了项目三、项目四(第四关),孟庆云编写了项目四(第五关、第六关、第七关)、项目八，冯雪莲编写了项目六、项目七、项目九，郑剑海负责教材中的部分闯关任务。全书由冯雪莲统稿。
由于编写时间仓促，加上编者水平有限，书中难免存在疏漏与不妥之处，期望读者批评指正。
编 者
2024年12月

项目一 走进单片机的世界  １
【导学】  １
待解决的问题  １
内容结构图  ２
第一关 点亮 ＬＥＤ 灯 ３
闯关要求  ３
闯关必备  ３
开始闯关 ２０
关卡更新 ２１
关卡难度进阶 ２２
经验总结及提高 ２３
延伸阅读 ２３
习题 ２４
项目二 深入了解单片机  ２６
【导学】  ２６
待解决的问题 ２６
内容结构图 ２７
第二关 节日彩灯的制作  ２８
闯关要求 ２８
闯关必备 ２８
开始闯关 ３９
关卡更新 ４１
关卡难度进阶 ４１
经验总结及提高 ４２
延伸阅读 ４２
习题 ４３
项目三 Ｃ５１ 语言基础知识  ４６
【导学】  ４６
待解决的问题 ４６
内容结构图 ４７
第三关 制作流水灯  ４８
闯关要求 ４８
闯关必备 ４８
开始闯关 ６５
关卡更新 ６７
关卡难度进阶６７
经验总结及提高 ７２
延伸阅读 ７２
习题 ７３
项目四 单片机 Ｉ / Ｏ 端口的应用 ７８
【导学】  ７８
待解决的问题 ７８
内容结构图 ７９
第四关 制作数码管  ７９
闯关要求７９
闯关必备 ７９
开始闯关 ８２
关卡更新 ８３
关卡难度进阶 ８５
经验总结及提高 ８６
习题 ８７
闯关要求８７
闯关必备８８
开始闯关９１
关卡更新９３
关卡难度进阶 ９５
经验总结及提高  １０１
习题  １０１
第六关 字符型 ＬＣＤ 面板的制作 １０２
闯关要求  １０２
闯关必备  １０２
开始闯关  １０７
关卡更新  １１０
关卡难度进阶  １１１
经验总结及提高  １１５
习题  １１５
第七关 制作 ＬＥＤ 点阵 １１５
闯关要求  １１５
闯关必备  １１５
开始闯关  １１７
关卡更新  １２０
关卡难度进阶  １２３
经验总结及提高  １２９
延伸阅读  １２９
习题  １３０
项目五 中断系统的应用  １３２
【导学】  １３２
待解决的问题  １３２
内容结构图  １３３
第八关 制作交通信号灯  １３３
闯关要求  １３３
闯关必备  １３３
开始闯关  １４１
关卡更新  １４５
关卡难度进阶  １４５
关卡拓展  １４６
经验总结及提高  １４８
延伸阅读  １４８
习题  １４９
项目六 单片机的定时/ 计数器  １５１
【导学】  １５１
待解决的问题  １５１
内容结构图  １５２
第九关 制作倒计时牌  １５２
闯关要求  １５２
闯关必备  １５２
开始闯关  １５９
关卡更新  １６１
关卡难度进阶  １６２
经验总结及提高  １６５
延伸阅读  １６５
习题  １６６
项目七 串行通信技术应用  １６９
【导学】  １６９
待解决的问题  １６９
内容结构图  １７０
第十关 双机传送数据  １７０
闯关要求  １７０
闯关必备  １７１
开始闯关  １８５
关卡更新  １８８
关卡难度进阶  １８９
经验总结及提高  １９２
延伸阅读  １９２
习题  １９３
项目八 Ａ / Ｄ 与 Ｄ / Ａ 转换接口设计  １９５
【导学】  １９６
待解决的问题  １９６
内容结构图  １９６
第十一关 ＡＤＣ０８０９ 的应用 １９６
闯关要求  １９６
闯关必备  １９６
开始闯关  １９９
关卡更新  ２０２
关卡难度进阶  ２０３
经验总结及提高  ２０６
习题  ２０６
第十二关 制作波形发生器  ２０７
闯关要求  ２０７
闯关必备  ２０７
开始闯关  ２１１
关卡更新  ２１４
关卡难度进阶  ２１５
经验总结及提高 ２２１
延伸阅读  ２２２
习题  ２２３
项目九 单片机应用系统综合设计 ２２４
终极关卡 设计电子抢答器  ２２４
闯关要求  ２２４
经验总结及提高 ２３７
延伸阅读  ２３７
综合实训  ２３８
附录 Ａ 软件中的符号与国家标准符号对照表  ２３９
参考文献 ２４０

冯雪莲，女，包头铁道职业技术学院教授，硕士研究生，主要研究方向计算机应用技术。就职于包头铁道职业技术学院，从教26年，教授的课程包括《单片机应用技术》《微机原理与应用》《Web前端基础》《企业安全与等保测评》《嵌入式系统应用》《信息技术》等。主持及参与的省级课题共8项，院级科研课题10余项，发表论文近20篇，主编教材三本。

孟庆云 女，包头铁道职业技术学院副教授。主要研究方向为计算机教学及计算机应用。2000年参加工作至今，一直从事计算机基础、信息技术、微机原理及单片机、程序设计等相关课程的教学，多次被评为学院优秀教师和优秀党员。参与了多项学院、自治区级科研项目的研究工作，在北大中文核心上发表论文1篇，在国家级期刊上发表多篇相关论文，参编多本教材，参与了学院黄大年教学团队、思政示范课程建设团队和创新团队，被授予包头市“5512工程”骨干教师称号。

代秀珍，女，包头铁道职业技术学院副教授，硕士研究生，主要研究方向为程序设计和信息安全技术应用，主要教授的课程有信息技术、数据库技术、C语言程序设计、动态网页制作、PHP程序设计、数字电子技术和电子技术基础等，主持自治区级科研课题3项，院级科研课题5项，参与自治区级、院级课题18项，主编教材2本，参编教材4本。

1.全方位融入课程思政，将立德树人根本任务贯穿教材始终
本书精心选取典型工作任务，以润物细无声的方式将“实践精神”“工匠精神”“科技报国”等思政内容有机融入。每个项目设置学习目标和素质目标，在延伸阅读环节，以“画龙点睛”的方式引导学生了解我国新技术、新知识，科技发展现状与趋势，培养学生的使命感与责任感，将价值教育、能力教育、知识教育融为一体，把立德树人根本任务贯穿教材始终。
2.设置了前置性学习问题
教材的每一个项目都以前置性学习任务开始，提出待解决的问题，让学生带着问题进行预习和学习。学习的过程就是解决问题的过程，通过对问题的解决进而掌握这一部分的重要知识点，也培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
3.设计游戏关卡式的分层次教学
教材中设计不同难易程度的任务，以游戏关卡的形式出现，顺应学生的喜好，激发学生的兴趣，层层递进、精彩不断，让学生在游戏体验中轻松掌握知识，获得成就感。关卡分为闯关任务、更新任务和进阶任务，学生可以按照自己的能力和知识水平，进行闯关。一个项目的通关，代表掌握了所有的知识点，这样可以满足不同层次学生个性化的需求。
4.提供丰富的教材配套资源
本书提供丰富的电子资源，包括教材案例源程序代码和仿真电路图、知识点课件及微课、实践指导微课、教学课件、习题及答案等，可从中国铁道出版社教育资源平台https://www.tdpress.com/51eds下载。