【现货速发】单片机原理及应用项目教程——基于STC15系列单片机C语言程序开发

党的二十大报告指出： 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。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，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。职业教育与经济社会发展紧密相连，对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。
本书以先进理论为指导，以问题为导向，以基础知识够用为度，注重实操与创新应用。同时在技能操作中适时融入课程思政内容，引导大学生树立正能量的价值观。加强爱国主义教育，增强大学生对我国芯片行业的自信心，深化对工匠精神的认识。

编写本书的目的和成书过程

STC单片机是宏晶公司出品的基于51内核的系列单片机。笔者在2005年开始接触STC单片机的第1代产品，当时的型号为STC89C51。随着技术的不断发展，宏晶公司不断推陈出新，在2014年推出了STC15系列增强型51单片机，并流行至今。传统51单片机的寄存器少而简单，大多数教材内容都基于寄存器方式编写程序代码。与传统的51单片机相比，STC15系列增强型单片机
的内部资源更加丰富，涉及的寄存器也比传统的51单片机更多，使用基于寄存器方式编写代码的难度变大，非常不适合初学者。此外，大多数学习者在学完8位单片机的编程开发后，都会继续学习32位单片机的编程开发。以现在流行的STM32单片机为例，它的编程方式从一开始的基于标准库开发发展到现在流行的基于HAL/LL库开发，已不再使用基于寄存器的编程方式。因此，
如果继续在增强型8位单片机的编程开发中使用寄存器编程方式，对初学者
来说难度很大且不利于后续学习。

基于寄存器编程方式的STC15系列单片机教材数不胜数，但是基于库函数编程方式的教材则很少，
因此笔者萌生了写一本基于库函数编程方式的STC15系列单片机教材的念头。在浏览宏晶公司的官方网站时，笔者发现宏晶公司在2015年曾经推出了一个针对STC15系列的C函数库，这个函数库提供了涵盖所有STC15系列单片机内部资源的初始化函数。用户不需要深入了解STC15系列单片机底层寄存器，就可以使用这个函数库里的函数对单片机片内资源进行初始化，大大降低了学习门槛； 而且这个函数库的代码风格与STM32的标准库函数代码风格类似，对学习者未来继续学习STM32编程开发非常有利。随后，笔者在“单片机原理及应用”课程中引入了这个函数库，并基于这个函数库编写了部分讲义供学生使用，这部分讲义成为本书的部分初稿。

2021年，我校与国信蓝桥教育科技股份有限公司共建物联网单片机应用与开发“1 X”等级证书考点，考试中所使用的硬件开发平台以STC15系列中的IAP15L2K61S2单片机为核心。因此，写一本围绕“1 X”证书考核，以库函数方式进行程序开发的单片机教材成了水到渠成的事情。

于是，在2022年，笔者组织同事和国信蓝桥教育科技股份有限公司的工程技术人员合作，开始着手编写此书，历时1年，完成了包括案例代码在内的本书初稿，代码使用C语言编写。最终成书时，案例代码锁定的IDE版本是Keil μVision5。书中所有案例代码都已在
国信
蓝桥教育科技股份有限
公司的
物联网单片机应用与开发
“1 X”训练考核套件(中级)上一一验证通过。“1 X”训练考核套件(中级)的单片机型号为IAP15L2K61S2。

本书内容、特点和预备知识

本书共包括7个项目案例（项目7以电子版形式给出），除了第1个项目案例是单片机入门知识介绍外，其余6个项目案例都是单片机实践案例，每个案例被分为4个任务，每个任务包括以下6部分。

（1） 任务描述： 对任务需要完成的内容进行描述。

（2） 知识要点： 任务涉及的主要知识点。

（3） 电路设计： 任务涉及的电路原理。

（4） 软件模块： 任务中需要编写代码的部分按照功能划分为几个模块。

（5） 程序设计： 为各个模块编写具体的程序代码。

（6） 课后练习： 完成任务后的自我提升，读者可通过课后练习自我检查知识的掌握情况。

读者只要按照进度学完每个案例中的4个任务，自然而然就能完成项目案例。而相关的知识点已经被融入项目案例里，读者完成案例后，自然也就掌握了这些知识点。

本书内容侧重应用软件编程，对单片机内部硬件和寄存器一般只解释其工作原理，没有全面、深入地对硬件进行内部分析。在为本书案例编写代码的过程中，尽量使用STC官方提供的函数库对单片机的内部资源进行初始化，同时将应用功能和硬件有关功能分层处理，让应用功能部分的代码更易于移植。

阅读本书的读者需要学习过“数字电路”和“C程序设计”，最好也学习过“模拟电路”，没有这些储备知识，学习本书内容会比较困难。本书简化了案例的电路原理图，提供了“1 X”训练考核套件(中级)
的电路图供读者参考（扫描目录后面的二维码可下载）。本书所有案例的代码和资源都可以在清华大学出版社网站下载。

致谢

本书
由校企合作完成，其中
项目2、项目3和项目4由陈麒编写，项目5和项目7由陈晓斌编写，项目1由陈超然编写，项目6由林伊婷和阮艺冰编写，全书由陈麒统稿。
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蓝桥教育科技股份有限
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郑未、李艳萍和
单宝军主审。
长沙四梯科技有限公司的彭大海、朱青建和乔婷在成书过程中提出了很多宝贵意见。

在本书撰写过程中，笔者参阅了不少资料，这里对所有参考资料的作者表示感谢。编写过程中难免需要在互联网上查阅并引用资料，这里向这些无法知晓姓名的作者表示真挚的谢意。本书完成初稿后，林伊婷老师付出大量时间和精力，不但校对了全书的文字部分，还测试了
全书的案例代码； 
本书配套视频由熊瑶瑶、谢瑶录制、配音和剪辑，在此对他们表示诚挚的感谢。

本书的编写得到家人的理解和帮助，同时得到清华大学出版社的关心和支持，在这里向他们一并致谢。

由于编著者水平有限及时间仓促，书中难免有疏漏和不足之处，请广大读者批评、指正。

编著者2023年7月

本书基于Keil μVision5程序开发平台和国信蓝桥教育科技股份有限公司设计的物联网单片机应用与开发“1 X”证书训练考核套件(中级)硬件平台，精心编写了7个以STC15系列单片机为控制核心的单片机项目案例（项目7以电子版的形式给出）。项目案例的程序代码使用C语言编写。为了让读者在学习8位单片机开发的同时，提前适应STM32等32位单片机的开发模式，本书在编写过程中尽量避免使用传统的寄存器开发方式，转而使用库函数开发方式。 全书共包括7个案例，涵盖了基本I/O口、定时器/计数器、外部中断、A/D转换、CCP/PCA、UART通信等STC单片机片上资源程序设计，也涵盖了DS1820温度传感器、DHT11温湿度传感器、蜂鸣器、DS1302实时时钟等常用的STC单片机外设程序设计。案例同时覆盖了国信蓝桥教育科技股份有限公司的物联网单片机应用与开发“1 X”证书考核标准实操部分的大多数知识点。书中多数案例被分解为4个任务，大部分任务分为任务描述、知识要点、电路设计、软件模块、程序设计和课后练习6部分。 本书可作为本、专科院校学生学习和实践STC15系列单片机C语言程序设计技术的教材或参考书，也可作为学生参加物联网单片机应用与开发“1 X”证书考试的培训教材或参考书，还可作为工程技术人员或单片机技术爱好者的学习参考书或工具书。

项目1单片机基础知识

任务1．1单片机简介

任务1．2实验平台与开发软件工具

任务1．3如何学好单片机开发

任务1．4建立Keil C51工程模板

任务1．5简单实例实现——点亮一个LED灯

项目2可控LED流水灯设计

任务2.1LED灯闪烁

任务2.2模块化编程

任务2．3LED流水灯

任务2．4按键控制的LED流水灯

项目3可控数字秒表设计

任务3．1一位数码管的静态显示

任务3.2四位数码管的动态显示

任务3.3定时器实现数码管秒表计数

任务3.4按键控制的数码管秒表计数

项目4可控制亮度的LED灯设计

任务4.1CCP/PCA模块输出方波信号

任务4.2PCA模块输出PWM

任务4．3自动控制亮度的LED灯

任务4.4按键控制亮度的LED灯

项目5单片机通信技术

任务5．1UART接口通信

任务5.2RS485接口通信

任务5．3IIC接口的24c02存储器读写

任务5.4LoRa无线通信

项目6单片机常用外接模块

任务6．1超声波模块接口驱动程序设计

任务6.2DHT11温湿度传感器接口驱动程序设计

任务6.3光敏电阻电压采集系统设计

任务6.4蜂鸣器音乐播放驱动程序设计

参考文献

项目7

本书配套教学资源

“1 X”训练考核套件（中级）电路图

本书基于Keil μVision5程序开发平台和国信蓝桥教育科技股份有限公司设计的物联网单片机应用与开发“1 X”证书训练考核套件(中级)硬件平台，精心编写了7个以STC15系列单片机为控制核心的单片机项目案例（项目7以电子版的形式给出）。项目案例的程序代码使用C语言编写。为了让读者在学习8位单片机开发的同时，提前适应STM32等32位单片机的开发模式，本书在编写过程中尽量避免使用传统的寄存器开发方式，转而使用库函数开发方式。 全书共包括7个案例，涵盖了基本I/O口、定时器/计数器、外部中断、A/D转换、CCP/PCA、UART通信等STC单片机片上资源程序设计，也涵盖了DS1820温度传感器、DHT11温湿度传感器、蜂鸣器、DS1302实时时钟等常用的STC单片机外设程序设计。案例同时覆盖了国信蓝桥教育科技股份有限公司的物联网单片机应用与开发“1 X”证书考核标准实操部分的大多数知识点。书中多数案例被分解为4个任务，大部分任务分为任务描述、知识要点、电路设计、软件模块、程序设计和课后练习6部分。 本书可作为本、专科院校学生学习和实践STC15系列单片机C语言程序设计技术的教材或参考书，也可作为学生参加物联网单片机应用与开发“1 X”证书考试的培训教材或参考书，还可作为工程技术人员或单片机技术爱好者的学习参考书或工具书。

新形态一体化教材、1 X课证融通教材、蓝桥杯竞赛教材、校企合作教材、配套源代码和教学课件等