前言

呈现在大家眼前的是一本通俗易懂的从单片机基础到系统应用的生动教程。本书的几位作者在近6年来出版的多部有关电路设计及单片机方面的畅销图书成为了本书的坚实基础。本书凝结了清华大学、北京大学、中国科学技术大学、北京交通大学多位一线教师、博士研究生的教学及实践体会。也得到了英国剑桥大学、牛津大学、帝国理工、爱丁堡大学、加的夫大学等世界著名大学中多位教授、博士生导师的指导意见。

经过多位学者的精心裁剪和沉淀，本书的脉络及内容非常符合单片机基础知识及系统应用的学习规律，能为广大读者朋友开辟一条事半功倍的单片机学习捷径。

1.特色

本书集单片机基础知识、单片机系统设计、电路知识及实验方法、工艺设计、电子元器件、Proteus/μVision软件介绍等诸多内容于一身，物超所值。

以单片机基础知识和系统应用为主线，其中完美地穿插了与之相关的模拟电路、数字电路、电子元器件、电子工艺等内容，把单片机系统设计所需要的方方面面知识有机地融为一个整体，真正实现不需要过多电路基础就能深度学习单片机基础知识和上手单片机系统设计制作的目的。

全书语言生动活泼、平实易懂，没有生涩的大理论，更没有读不懂的过程。无论在单片机部分还是元器件介绍中都紧紧围绕实用进行介绍，加上全书丰富、精彩的插图，形象地帮助大家理解知识及过程，加深印象。

特别注重知识的铺垫和循序渐进。单片机及其系统应用的知识内容多、难度大，没有基础的朋友一时可能不知道从哪里开始学习、如何开始学习。本书从第一章开始就用形象生动的单片机应用实例不断铺垫，让单片机知识流畅地被理解和吸收。

丰富的实例把单片机基础知识及其应用构成一个整体。每章中除在讲解过程中的实例外，还有“应用体验”和“实例解读”环节向大家展示单片机的应用和设计思路，既授人以鱼，也授人以渔。

本书涉及的特色系统、实例包括有：

本书为扫清单片机基础知识和系统设计的障碍铺陈的电子工艺、电路知识、电子元器件知识包括有：

2.适用对象

不知从哪里开始学习单片机的人。 有的朋友正准备开始学习单片机，但是陷于在市面上琳琅满目的单片机教程的选择中。本书的写作手法和内容叙述独特、新颖，是一本真正读起来不费劲、学起来不枯燥、用起来得心应手的参考书。这将极大提高学习的兴趣和吸收的效率。

广大的学生朋友。 不管您的手里是否有了单片机的教程，都可以从本书一开始就找到学习单片机的崭新道路，这都归功于本书从头到尾丰富生动的、贴近生活的实例。如果您想真正高效地、深刻地、扎实地学习单片机基础知识和应用方法，不妨选择本书读一读。本书既可以单独作教程使用，也可作为一本参考书，讲述课堂内外与单片机有关的精彩案例。

老师们。 如果能在课堂上使用本书中一些生动的单片机应用实例结合到知识介绍中，或者干脆把本书中知识描述、过程讲解、实例解析直接引入课堂，与学生们一起在单片机学习中互动。同时跟随本书深刻地对单片机原理、系统规划设计、软/硬件设计方法进行形象地学习，在活跃课堂气氛的同时，让学生真正掌握了单片机相关知识和学习的方法，岂不是事半功倍、皆大欢喜吗？

正想利用单片机设计系统的人。 可能您在工作中、毕业设计中需要利用单片机结合外设设计一个应用系统来完成老板、老师布置的任务，但是原来掌握的单片机知识可能有些不够，不知道从何下手来设计单片机应用系统。本书将把单片机系统设计中包括电路知识、电子元器件知识、电子工艺、单片机系统组成方案等一粒粒“珍珠”串起来，实现为您带来设计的灵感和帮助您着手开始设计与制作。

3.内容结构

全书在整体上分成了序幕——揭密——解密——远航共4个部分。

序幕部分包括了第1～4章。首先从发现单片机开始，展示单片机广泛存在日常生活和工业生产中。接着介绍了单片机系统的概念、电子工艺、系统设计流程，并利用简单实例演示单片机的功能。与单片机及其系统设计相关的电路知识、元器件知识在这一部分渐渐展开，并服务于单片机知识的理解和设计的思考。最后就是单片机学习和系统开发涉及的多个软件如Proteus、μVision的介绍。通过序幕部分的学习，可以顺利、快速、准确地进入单片机学习的核心区。

揭密部分包括了第5～8章。电子元器件知识的讲解再次为理解I/O口等单片机内部结构扫清障碍，通过发光二极管的多种控制掌握单片机的I/O口控制。接着介绍的是单片机如何控制七段数码管实现秒表等应用的设计。当我们对单片机有了比较感性的认识后，第7章全面介绍了单片机的存储器结构等重要内容，此时理解起来已经因为前面的铺垫而自然、容易了许多。同时，对汇编指令以及单片机执行过程的学习也变得从容许多。

解密部分包括了第9～14章。通过前面的学习单片机一些基础知识已经理解完毕，接着将逐个解开实际的单片机系统的秘密，比如传感器信号采集及信号处理、ADC（模数转换）和DAC（数模转换）、键盘、点阵、液晶屏等。另外还在实例当中把单片机的定时/计数器、看门狗、中断、串行通信进行全面介绍。

远航部分包括了第15～16章。有了以上的基础和设计的积累，远航部分将最大化地展示单片机系统中常用外设如继电器、红外管、直流电动机、步进电动机、存储器等。最后一章还对常用的存储器原理以及扩展片外存储器进行了详细介绍。

4.特别感谢

本书是由杨欣统筹和主笔，由张延强、张铠麟、刘长焕、支瑞聪、刘杰、傅予嘉、赵东旭、赵兴东、何帅、陈伟、李哲谦、张浩翔、刘文、王正浩、陈新、昌文婷共同参与编写而完成的。本书还得到了胡文锦、赵兴东、赵东旭、傅予嘉、陈伟、何帅、Alqahtani Mahdi、Hamid Bidi的帮助，在此对他们的辛勤付出表示诚挚的谢意。此外，在编写过程中还得到了许多国内外专家的帮助和指导。

首先，我们感到莫大的荣幸邀请到Peter Wells教授为本书作序，他是世界公认的人类医用超声之父。1964年他就与Ken Evans和Frank Ross发明了第一台关节臂B超，连同后来他发明的世界第一台自动水浴超声乳腺扫描仪、导管内窥镜探头、多普勒超声传感器、灰阶图像超声等不胜枚举的开创性研究，为今天临床中普遍应用的B超、彩超、3D超声等的出现奠定了基础。他作为英国最高级巴思爵士获得者、英国皇家学会会员、英国皇家工程院院士、英国医学科学院院士、英国加的夫大学特聘教授，仍然工作在教学、科研的第一线，亲力亲为指导医学工程专业的本科生、研究生。笔者感到极大荣耀，能在博士、博士后期间与他一同工作在超声运动损伤及超声辅助癌症治疗等课题中。

其次，要感谢英国加的夫大学工程学院电子物理医学研究所首席科学家Len Nokes教授的倾力帮助，他是国际足联（FIFA）以及欧洲足联（UEFA）的高级顾问医生、运动损伤研究员。作为本书的主审之一，他对本书的内容、框架进行了细心指导。他作为笔者的博士生导师，在运动损伤的诊断及治疗等医学工程研究中给予了大量的思路和精心的指导。

感谢本书的另外两位主审——北京交通大学的王玉凤和刘湘黔两位教授，他们10年来的倾力帮助与支持，都沉淀在笔者所出版的7本书中。他们事无巨细的指导还继续成为笔者出版电子类著作的动力。另外，希望用我们相继出版的图书，感谢他们在教书育人、科学研究中所倾注的精力以及过去和未来为社会创造的平凡而伟大的财富。

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主任刘文教授，他们近10年来在电子物理医学研究中给予的精心指导，成为了笔者多部图书的基石。笔者正是在他们所指导的诸多医学工程项目中迅速成长起来。

感谢英国帝国勋章获得者、英国皇家物理学家和科学家、英国加的夫大学特聘教授John Woodcock对本书诸多内容的精心指导以及对笔者科研、论文的帮助。同时，感谢英国加的夫大学临床医院的Dr. Neil Pugh和Dr. Declan Coleman、英国帝国理工学院的Dr. Roy Clement、伦敦大学玛丽女皇学院的Dr. Deric Jones和Dr. Hazel Screen等的帮助。另外，对英国爱丁堡大学的Dr. Peter Hoskins、英国布里斯托总医院的Dr. Haidong Liang对编纂工作的肯定与指导表示感谢。

感谢北京交通大学计算机学院院长韩臻教授、党委书记杨晓晖教授、党委副书记余亚光教授给予的支持与帮助。另外对物理系的成正维、牛原、杨甦、蔡天芳、滕永平等几位教授和“关工委”的岳兆宏教授表示最崇高的敬意。

感谢深圳职业技术学院副校长温希东教授对本书内容的指导和肯定。还要感谢宋荣、贾方亮老师在具体电路、设计思路上给予的大力帮助。

感谢英国剑桥大学的梁东方和王晓霖夫妇的帮助。并对《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、副主编杨来英、编务王雪珍等老师表示最大的感谢。此外还要感谢清华大学的韦思健教授和中国科学技术大学的赵文教授及夫人对内容的指导。感谢北京城市学院的汪仁里老师及夫人。同时对本书提供了许多宝贵建议的王淑兰老师表示感谢。

感谢梁丽丽、张晟、周萍、赵少云和雷丽明几位老师，他们对笔者的成长起了至关重要的作用。

最后，要感谢我的父母等家人；另外还要感谢挚友崔捷10多年来给予的莫大帮助。

杨欣
Institute of Medical Engineering and Medical Physics
Cardiff University
United Kingdom
2011年2月