第1章仿真及程序編輯軟件安裝

1.1Multisim 13.0軟件的安裝和必要操作

1.2Proteus 7軟件的安裝和必要操作

1.3Keil軟件的安裝和必要操作

1.4STCISP的安裝

第2章實用電路設計

2.1基器件

2.2LM358運算放大器

2.2.1LM358運算放大器的封裝形式

2.2.2LM358運算放大器的基本設計

2.2.3實際電路的焊接

2.3LM393電壓比較器

2.3.1LM393電壓比較器的封裝形式

2.3.2LM393電壓比較器的基本特點

2.3.3LM393電壓比較器的電路設計

2.4LM7805穩壓芯片

2.4.1LM7805穩壓芯片的封裝形式

2.4.2LM7805穩壓芯片的電路設計

2.5電子電路實例

2.5.1實例1： 交變直流電路

2.5.2實例2： 光控小夜燈

2.5.3實例3： 555多諧振蕩器

2.5.4實例4： 精簡音頻放大電路

2.5.5實例5： 溫度報警繫統設計

第3章控制核心——51單片機

3.151單片機的內部結構

3.1.1CPU

3.1.2存儲器

3.1.3特殊功能寄存器

3.1.4I/O接口

3.1.5定時器/計數器

3.1.6中斷繫統

3.251單片機的外部引腳

3.3STC單片機簡介

3.3.1STC單片機的主要特點

3.3.2典型STC單片機STC89C51RC

第4章Keil軟件

4.1Keil工程的建立

4.2Keil頭文件簡介

4.3Keil的基本語法及實例分析

4.3.1實例6： 延時子程序

4.3.2實例7： 點亮一個發光二極管

4.3.3實例8： 延時函數控制小燈閃爍（一）

4.3.4實例9： 延時函數控制小燈閃爍（二）

第5章Proteus及小繫統電路

5.1Proteus的使用

5.2Proteus工程的建立和原理圖繪制

5.3Proteus部分常用功能介紹

5.3.1縮放

5.3.2平移

5.3.3設計視覺幫助

5.3.4設計概述

5.4小繫統的基本原理

5.4.1晶振

5.4.251單片機小繫統

5.4.3時鐘電路

5.4.4復位電路

第6章基於51單片機點亮發光二極管

6.1發光二極管概述

6.2利用4個LED進行流水燈設計實例

6.2.1實例10： 小燈先左移再右移

6.2.2實例11： 小燈右移漸變消失再出現

6.2.3實例12： 小燈右移4位再左移4位

6.2.4實例13： 通過十六進制數值控制小燈移動

第7章單片機中斷繫統

7.1中斷的基本概念

7.1.1中斷的定義和作用

7.1.2中斷源

7.1.3中斷優先級和中斷嵌套

7.2中斷控制

7.2.1中斷允許寄存器IE

7.2.2中斷優先級寄存器IP

第8章單片機的定時器中斷

8.1基本概念

8.2定時器概述

8.2.1定時器的結構

8.2.2定時器的工作原理

8.2.3定時器的工作方式

8.2.4定時器/計數器的應用

8.3定時器/計數器的基礎應用實例

8.3.1實例14： 利用定時器控制小燈閃爍

8.3.2實例15： 定時器控制數碼管計時

8.3.3實例16： 定時器/計數器的應用

8.3.4實例17： 定時器制作“一秒大戰”程序

第9章數碼管靜態、動態顯示原理

9.1數碼管顯示原理

9.1.1常見數碼管

9.1.2數碼管內部電路

9.1.3用萬用表檢測數碼管的引腳排列

9.2數碼管顯示實例

9.2.1實例18： 數碼管靜態顯示

9.2.2實例19： 數碼管動態顯示

9.2.3實例20： 數碼管綜合應用

9.2.4實例21： 制作秒表

9.2.5實例22： 倒計時表

第10章鍵盤檢測

10.1鍵盤檢測基本原理和鍵盤分類

10.1.1基本原理

10.1.2鍵盤分類

10.2獨立鍵盤檢測

10.2.1按鍵分類

10.2.2單片機檢測獨立鍵盤原理

10.2.3去抖概述

10.3實例23： 獨立按鍵控制小燈亮滅

10.4矩陣鍵盤檢測原理

10.4.1獨立鍵盤的缺點

10.4.24×4矩陣鍵盤原理

10.4.3鍵盤掃描方法

10.5矩陣鍵盤的應用實例

10.5.1實例24： 矩陣鍵盤控制多個小燈

10.5.2實例25： 矩陣鍵盤控制數碼管顯示

第11章蜂鳴器

11.1蜂鳴器的使用

11.2蜂鳴器的驅動

11.3蜂鳴器實現報警

11.4蜂鳴器拓展示例

11.4.1音調

11.4.2節拍

11.4.3控制發聲頻率

11.4.4控制發聲節拍

11.4.5簡譜編碼

11.4.6實例26： 生日快樂歌演奏

第12章直流電動機

12.1直流電動機概述

12.2直流電動機的基本工作原理

12.2.1直流電動機的結構

12.2.2常見的直流電動機

12.3直流電動機驅動概述(PWM的概念)

12.4直流電動機的基本應用

12.4.1實例27： 簡單的單向電動機控制

12.4.2實例28： 控制電動機的正/反轉

第13章步進電動機

13.1步進電動機概述

13.1.1步進電動機的分類

13.1.2步進電動機的繫統組合

13.1.3步進電動機的選用

13.1.4步進電動機的基本參數

13.1.5步進電動機的動態指標及術語

13.1.6確定直流供電電源

13.2步進電動機的基本工作原理

13.2.1步進電動機的工作方式(以三相步進電動機為例)

13.2.2步進電動機的工作方式(以四相步進電動機為例)

13.3步進電動機驅動概述

13.3.1步進電動機驅動的基本內容

13.3.2步進電動機驅動的應用

13.4步進電動機的基本設計

13.4.1設計思路

13.4.2注意事項

13.4.3實例29： 步進電動機正轉

13.4.4實例30： 步進電動機正轉改進

第14章舵機

14.1伺服電動機概述

14.1.1伺服繫統

14.1.2伺服電動機

14.1.3伺服電動機的分類

14.1.4各類伺服電動機的優缺點

14.2舵機概述

14.2.1舵機的基本原理

14.2.2舵機的常見參數

14.2.3舵機的分類與特點

14.3舵機的使用方法

14.4舵機使用注意事項

14.5實例31： 控制舵機

第15章通信協議與液晶

15.1波特率

15.2串行通信和並行通信

15.2.1串行通信

15.2.2並行通信

15.2.3實例32： 串行口通信編程

15.3I2C總線

15.3.1I2C總線概述

15.3.2I2C總線硬件結構

15.3.3數據位的有效規定

15.3.4AT24C02概述

15.3.5實例33： I2C總線的應用

15.4液晶

15.4.1液晶概述

15.4.2常用液晶的操作

15.4.3實例34： 液晶顯示字符串

第16章傳感器與物聯網

16.1物聯網的基本概念與發展

16.1.1物聯網的基本概念

16.1.2物聯網的發展

16.2物聯網中的傳感器

16.3傳感器模塊

16.3.1光敏電阻模塊

16.3.2紅外尋跡模塊

16.3.3溫度傳感器模塊

16.3.4溫濕度傳感器模塊

16.3.5雨滴傳感器模塊

16.3.6CO2檢測傳感器模塊

16.3.7觸摸傳感器模塊

16.3.8超聲波傳感器模塊

16.3.9霧霾傳感器模塊

16.3.10霍爾傳感器模塊

16.3.11ADXL345加速度傳感器模塊

16.3.12地磁傳感器模塊

16.4常用的通信模塊

16.4.12.4GHz無線數據傳輸模塊

16.4.2WiFi通信模塊

16.4.3藍牙通信模塊

16.4.4ZigBee通信模塊

16.4.5幾種通信模塊的對比

16.5家居物聯繫統

16.5.1家居物聯繫統的概念

16.5.2家居物聯繫統的構成

16.5.3家居物聯繫統的功能

16.5.4家居物聯繫統工程案例

16.6醫療物聯繫統

16.6.1家庭健康儀器

16.6.2醫院中的物聯繫統

16.6.3區域衛生繫統

16.7交通物聯繫統

16.7.1交通物聯繫統的產生

16.7.2物聯網在交通物聯繫統上的實際應用

16.8物流物聯繫統

16.8.1組成模塊

16.8.2建立數據庫

16.8.3智能物流信息繫統

16.8.4自動分揀繫統

16.8.5智能包裝

16.8.6影響及展望

第17章單片機控制與物聯網實例

17.1智能溫室

17.1.1實例35： 智能溫室

17.1.2實例36： 智能溫室控制器

17.2機器人推箱子比賽

17.2.1任務簡介

17.2.2實例37： 機器人控制

參考文獻

附錄各章節使用器件列表

後記

2013年，隨著創新創業教育逐步深入及國家、省市、學校層面政策上的支持，創新創業教育開始滲透到人纔培養中的各個方面，學科競賽也如雨後春筍一般出現。從原來已經初具規模的專業性比賽，到*門組織的各類綜合性比賽，可供選擇參加的比賽越來越多，越來越豐富，其發展也進入一個快車道。針對高等教育發展及學生自身發展的多樣化需求，學科競賽在人纔培養過程中所起的作用也逐漸凸顯，從而促使學科競賽的參與度全面提升，學科競賽與實踐教學緊密結合，為人纔培養質量提供有力支撐。從2013年暑期開始，為了更好地組織學科競賽活動，吸引更多的低年級學生更早更好地參與學科競賽，我們在暑期設置了約5周的第三小學期，有步驟、有次序地組織大學一、二年級學生，在具備基本編程和電子電路知識的基礎上，從入手級別開始，全面繫統化地進行學科競賽培訓與輔導，著重鍛煉學生的動手實踐能力，逐步開設面向電子設計、智能車、物聯網等競賽的實訓課程。
電子電路設計和單片機應用是電子信息類專業大學生參加學科競賽必須具備的基本能力。本書立足於理論聯繫實際，強調實踐性和創新性，以學科競賽為主線，整個過程以動手鍛煉和實際操作為主，主要分為電子設計實踐、單片機控制設計實踐、傳感器與物聯網設計實踐3部分，主要圍繞常用軟件Keil和Proteus的使用、單片機的基本原理與應用、傳感器與物聯網所需的各種傳感器和通信模塊的原理和使用，並以51單片機為核心進行了多方面的應用拓展。
電子設計實踐： 以夯實經典電子電路設計為課程目標，旨在鍛煉學生設計、使用和制作常用電子電路的能力。通過設計基於LM7805的9V轉5V的穩壓電路，采用咪頭和晶體管設計音頻放大電路制作光控燈，基於LM358設計放大電路、運算放大電路、亮度可調的LED燈和溫度報警繫統等，旨在進一步提高學生對三大電路基礎知識的實踐操作能力。
單片機控制設計實踐： 單片機是電子信息類專業學生實踐設計的控制核心，要求學生在學習51單片機的基礎上融會貫通其他類型。在該部分，學生學習單片機的基礎知識後，逐步動手實踐流水燈、鍵盤檢測及應用、數碼管、定時器/計數器、PWM、占空比、頻率控制、直流電動機、舵機及通信協議與液晶顯示的使用等。課程設計面向大一、大二和大三學生，基礎好的學生可以在大一選修完成。
傳感器與物聯網設計實踐： 介紹對常用的傳感器光電對管、超聲波、溫度傳感器、濕度傳感器等一些傳感器的基本原理和使用，以及常用通信模塊的使用和設計，並介紹常見的傳感與物聯繫統。學生從這部分開始進行綜合設計，意在拓展學生的發揮空間。
通過學習本書的內容，學生能夠具備簡單的電子電路設計和傳感器應用能力，並且可以完成基於51單片機的一繫列綜合繫統設計。本實訓課程旨在開拓學生思維，加深理論知識的學習和應用，培養學生的探索精神，充分發掘學生的實踐創新技能，提高學生解決實際問題的綜合能力。

本書的特色如下。
(1) 實用性強。本書以實用性為原則，參考多屆學生的培訓歷程，整合後又多次經參與培訓的學生提出修改意見，總結出電子設計和單片機應用的經典案例。
(2) 內容簡明。本書主要適用於無電子設計基礎的讀者，內容上從電路到編程，再到傳感器執行器，基本涵蓋了電子設計的基礎技術，且從實例出發，目的是讓讀者會用，也可作為繼續深入研究的基礎前置。
(3) 實例豐富。本書涵蓋了電子電路基礎、單片機、傳感器和執行器的多種實例，器件的功能入手，通過實例介紹其工作方式。
編者從事多年電子電路設計基礎學生的培訓，多次帶領學生參加省級、電子電路設計類比賽、電子電路設計創新類比賽，同時獲得省部級以上獎勵300項。本書收錄了編者長期從事學生電子電路培訓和參加電子信息類學科競賽的主要實例，向讀者完全開放源代碼，為讀者呈現真實的技術資料。
編者2020年5月

本書教學課件、源代碼
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