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前 言
展现在大家面前的是一本单片机系统应用的实用教程。本书与《51单片机应用从零开始》一起组成了一个较为完整的单片机学习及实践指导体系。这两本书凝结了国内几所重点大学在科研、教学第一线教师们的心血，也得到了英国剑桥大学、牛津大学、伦敦帝国理工大学、伦敦大学、加的夫大学等世界著名大学中多位博士生导师的指导意见。书中实例的选择经过了多方面的考虑，涵盖51单片机应用的方方面面，对于单片机学习和系统开发人员有非常大的参考价值。
本书中的实例兼顾传统与新潮，书中详细介绍的单片机系统实例包括玻璃防盗报警器、无线鼠标、数字秒表、数字电子时钟、LED点阵显示屏、各种液晶屏应用、数字温度计、数字电压表、多通道示波器、MP3播放机、空调温控器、电子密码锁、各种存储器的接口及应用、串行存储器（I2C）应用、键盘及开关接口应用、8255扩展I/O口应用、常用传感器应用系统、电子血压计、红外遥控器、磁场强度计（高斯计）、指纹安保系统、直流电机控制器、步进电机控制器、光电隔离技术、可控硅控制、量程自动转换系统、串行通信应用、近/远距离双机通信、多机通信、计算机与单片机通信、网络密码锁、RS-485标准通信、红外无线通信、红外计数器、蓝牙通信、射频识别（RFID）系统、生理参数监护仪、电子器件测试仪及电话远程遥控器等。
本书的读者群
不知道单片机有什么作用的人。有的朋友刚开始学习或者还没有开始学习单片机，对于单片机能发挥什么作用、可以应用于什么场合不甚了解，更谈不上“玩转”单片机、开发单片机系统了，本书将为这些朋友扫除困惑。
即将要学习单片机系统应用的人。单片机应用教程琳琅满目，如何得到一本真正读起来不费劲、学起来不枯燥、用起来得心应手、实例丰富的参考书，对于快速获得单片机系统开发技能至关重要。
广大的学生朋友。不管您之前有没有学习过单片机，都可以从本书开始进入单片机系统开发天地。如果您正在进行课程设计或毕业设计，那么本书中众多实例将成为您构思的好帮手。
老师们。如果能在课堂上将一定数量的单片机系统实例融入教学中，并向学生展示单片机系统的规划思路、软/硬件设计方法，而不是让学生忙于记下晦涩的、一条一条的指令和单片机的知识点，这不正是事半功倍、皆大欢喜的事吗？
具备一定单片机知识的人。可能您在工作中会突然被老板安排开发一个单片机应用系统，而原来学习过的单片机系统知识已经有不同程度的遗忘，本书就会帮您把原本属于自己的知识迅速地拾掇起来，并且再提供一些实战的技能和软/硬件模块。
本书的特点
语言生动活泼、平实易懂。书中没有过多复杂的计算和技术背景介绍，取而代之的是以“讲故事”的形式把单片机系统的概念潜移默化地带出，尽量让高深的单片机系统开发贴近生活，以众多实例来扩展单片机应用视野。
十分注重基础知识的铺垫。单片机的应用范围广、场合多，不是所有人都能熟悉每个应用场景。所以，在讲解较新的实例之前，都会对一些背景知识进行引导，从背景知识中获得设计思路的形成过程，这样既授人以“鱼”，也授人以“渔”，除了能掌握实例外，还能触类旁通，为其他场景下单片机的应用设计提供思维方法。
实例全面、新颖、权威。严格选用成熟的、新颖的单片机应用实例来展现单片机的各种功能，对于外设，都有一定篇幅的介绍，以便没有接触过的朋友能对其有所了解，书中的实例涵盖了单片机应用的各个方面，其中也包括最新外设的应用，如指纹识别、射频标签和电话远程控制等。
全书浑然一体。除了第1、2、9章外，书中的每一章节都是单片机应用的一个方面，如果想全面学习，可以阅读全书并实践其中的实例。当然，如果只需要某一方面的知识、进行某一方面的应用，可以到相应的章节中寻找答案。
本书的内容结构
每一章前面都设置了引言，提出了一些生活中的应用场景，启发思考；在随后的每节中，都可以使用设置的思考题来检验和巩固所学内容；每章最后是一个“实例点拨”，既紧扣每章的内容，又升华每章的知识点，还提供了许多单片机应用的思路。有的章节还设置有“器件介绍”，用来对相关的电子器件的知识进行简单介绍。每一章的内容如下：
第1章从玻璃打碎报警器开始，进入单片机系统应用的场景中，并描绘了单片机系统的一般性结构，接着对单片机系统开发工具进行介绍，最后以一个无线鼠标的剖析实现从单片机基础知识学习到单片机应用的思维转换。
第2章是全面的51单片机基础知识的介绍，包括其I/O口、存储器、寄存器、指令、汇编语言、定时/计数器、串行通信和中断等。本章首先在系统设计及应用之前简要地学习、回顾了51单片机的基础知识，最后以啤酒装瓶系统再次启发单片机系统应用的思路。
第3章讲述各种显示器，包括多位七段数码管、发光二极管点阵和各种液晶屏等。显示器作为单片机系统的“脸面”，是最常涉及的单片机外设之一。灵活掌握如中文汉字液晶屏、大屏幕点阵屏和彩色液晶屏的开发技巧，能极大地提升系统的表现力。
第4章讲述的是单片机如何与A/D器件一起将模拟信号采集并转换成数字信号。单片机是一个典型的数字器件，为了使它能对各种模拟信号进行处理和分析，进行模/数转换是必要的。本章还介绍了如何将数字信号转换成相应的模拟信号及单片机与D/A器件的应用。
第5章是有关半导体存储器的内容介绍。由于单片机本身的容量有限，在实际应用中常常需要添加额外的外部存储器来扩大系统存储信息的能力，而存储器的接口涉及数据和地址两个方面，所以其中有一些知识点和技能需要掌握。本章最后介绍了串行片外存储器扩展（I2C接口）的实例。
第6、7章介绍了单片机的输入/输出技术。单片机如何获得外部信息、如何控制外部设备都属于输入/输出技术的范畴。这两章介绍了非常多的实用技术，如输入技术中的开关接口、键盘接口、扩展I/O口及各种传感器技术接口等，输出技术中的直流电机控制、步进电机控制及开关量输出技术等，这些都是单片机系统应用中经常遇到的问题。这两章还介绍了单片机系统中两个实用而新颖的实例——指纹安保和量程自动转换系统。
第8章介绍了与单片机有关的各种通信，包括双机通信、多机通信、上位机通信和无线通信等，其中有不少当前较为流行的应用技术，如红外通信、蓝牙通信和射频通信等。这些技术都有非常广阔的应用空间，在本书中初步了解之后，可以在实践的基础上更为深入地学习具体技术。
第9章是3个完整实例，其中，以生理参数监护仪实例较为陌生，所以在介绍之前有一些铺垫。这3个实例难度较大，涉及技术比较多，是非常好的课程设计或毕业设计的选题参考。
本书的帮助系统
在学习过程中如果遇到什么问题，可以访问电路飞翔网（http://www.circuitfly.com），其中有大量翔实的帮助和实验指导，还介绍了一些学习工具，如STK 0707型单片机学习板，它是《51单片机应用从零开始》一书的配套实验板，能对单片机学习阶段的实例进行实验，可以帮助读者快速掌握单片机。
由于笔者水平有限，书中难免有介绍不清楚或错误的地方，欢迎读者通过发电子邮件（E-mail: EEdesign@163.com）来共同探讨问题和提供关于写作的意见，也欢迎企业界的朋友向我们推荐好的学习产品作为今后写作的实例。
特别感谢
《51单片机应用从零开始》和本书的完成，与北京交通大学的王玉凤和刘湘黔两位教授的帮助难以分开，他们持续了近10年的关怀、支持、鼓励和鞭策，使书中的点点滴滴最终得以沉淀，他们渊博的知识、精湛的学术造诣可谓师者表率，无论何时何地，他们始终如一地把教书育人作为自己的要务；感谢北京交通大学的张延强博士，本书的结构、思路和实例等都有他的卓越贡献，他在通读全书时还提出了许多宝贵的改进意见；感谢北京交通大学生物医学工程系主任刘杰教授和北京军区总医院计量科刘文主任，他们多年以来在生物医学工程领域给予的持续精心指导，使笔者能够迅速成长起来。
《51单片机应用从零开始》和本书的完成还与英国Cardiff University的电子物理医学研究机构主任Prof. Len D M Nokes的倾力帮助无法分开，他在运动损伤和超声成像等诸多临床科研中给笔者以鼎力的帮助。另外，还要感谢University Hospital of Wales的Dr. Neil Pugh和Dr. Declan Coleman在超声诊断及医学工程其他领域中的极力帮助；感谢英国Imperial College London的Dr. Roy Clements，他浑身散发的传统英国绅士的严谨、细致、热心的魅力曾经伴随着笔者解决了无数的问题；感谢英国伦敦大学Queen Mary College的Dr. Deric Jones和Dr. Hazel Screen，他们在单片机基础知识、运算放大器、模拟电路和数字电路方面给本书以莫大的帮助；感谢剑桥大学的Dr. Adrian Travis关于新技术的讨论和对这两本书部分手稿的建议；感谢河海大学的唐洪武教授和南昌大学的弓晓峰教授对写作的关怀。
此外，还要对北京交通大学的教授、副教授韩臻、余亚光、杨甦、蔡天芳、牛原、滕永平和岳兆宏表示最崇高的敬意；对帮助顺利完成本书的剑桥大学的Dr. Dong F Liang和Dr. Xiao L Wang表示感谢；对《电子制作》、《电子测试》、《家庭影院技术》和《家电维修》杂志社的总编陈忠、社长陈晓筱、编务王雪珍等老师表示最大的感谢；对北京联合大学高林校长和深圳职业学院温希东校长对笔者的启发与教育表示诚挚的谢意；对清华大学的韦思健老师和北京城市学院的汪仁里老师及其夫人表示感谢；对本书提供了宝贵建议的科学出版社王淑兰老师表示感谢。
当然还要感谢我的父母等家人，他们多年以来养育了我；感谢挚友崔捷近10年来的无私帮助和鼎力支持；感谢张铠麟与笔者多年并肩作战，并给予莫大的鼓励和帮助；感谢赵兴东、傅予嘉、刘长焕、陈伟、何帅、赵东旭和吕永涛等朋友给予的帮助。
令我悲痛万分的是，在本书定稿之际，我的授业恩师之一——北京交通大学物理系主任、国家工科物理教学基地主任、国家级物理实验教学示范中心主任、全国优秀教师成正维教授因病不幸去世。
谨以此书纪念成正维教授！
杨 欣
2009年10月
Cardiff University, UK
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