商品详情
本书聚焦智能制造与“双碳”战略目标背景下的嵌入式控制技术，以STC15W4K32S4 单片机为核心教学载体，通过自动导引车（AGV） 和电力巡检机器人两大产业案例，构建“工程化学习情境—模块化课程体系—项目化教学方法”三位一体的职业本科教学逻辑框架。
全书分为6 大模块18 个项目，架构设计遵循“基础夯实→技术深化→综合创新”的递进式培养路径。首先，通过开发基础应用，聚焦单片机开发底层能力，筑牢实践根基；然后，通过数字输入/ 输出技术应用、脉冲宽度调制技术应用、中断技术应用和模拟输入/ 输出技术应用，完成数字 I/O、PWM、中断和模拟I/O 等单一技术的实践落地，实现技术深化；最后，通过串行通信技术应用，打通与前序技术的融合应用，既延续了单片机应用的技术主线，也实现了从单一技术到系统集成的能力跃升，推动综合创新。本书所有项目均基于智能小车套件硬件平台完成实际验证，技术内容可直接应用于课程实践或毕业设计，兼具实用性与可操作性。
本书是首批国家级职业教育教师教学创新团队建设成果，适用于高等职业院校本科及专科层次自动化类、机电设备类、电子信息类以及电力技术类等专业，或普通本科、应用型本科相关专业，可作为“理论与实践相融、教学与竞赛相融、学习与创新相融”的课程教材，也可作为智能制造、电气和电子类行业工程师的参考用书。
为方便教学，本书配有电子课件、Proteus 仿真工程库、C 语言源代码、习题解答、模拟试卷及答案等，凡选用本书作为教材的教师，均可登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com） 免费下载。咨询电话：010-88379375。
前言
模块1 开发基础应用 1
【能力图谱】 2
项目1 初识单片机 3
项目2 再识单片机 6
项目3 应用环境开发 14
【模块1 小结】 27
【课后练习题】 27
模块2 数字输入/ 输出技术应用 29
【能力图谱】 30
项目4 智能小车声光报警 31
项目5 智能小车动态车灯 39
项目6 智能小车数码管显示 52
项目7 智能小车车载广告牌显示 64
项目8 智能小车按键识别 82
【模块2 小结】 94
【课后练习题】 94
模块3 脉冲宽度调制技术应用 95
【能力图谱】 96
项目9 智能小车要运动 97
项目10 智能小车爱跑圈 118
【模块3 小结】 133
【课后练习题】 133
模块4 中断技术应用 135
【能力图谱】 136
项目11 中断技术基础实践 137
项目12 智能小车外部紧急避障 142
项目13 智能小车运行时间统计 150
项目14 智能小车探险寻宝计数 157
【模块4 小结】 162
【课后练习题】 162
模块5 模拟输入/ 输出技术应用 165
【能力图谱】 166
项目15 智能小车超声波测距 167
项目16 智能小车状态呼吸灯 183
【模块5 小结】 197
【课后练习题】 197
模块6 串行通信技术应用 199
【能力图谱】 200
项目17 智能小车无线透传遥控 201
项目18 智能小车自主返航 212
【模块6 小结】 222
【课后练习题】 222
附录 224
附录A 基于STC15W4K32S4 的智能小车核心板图 224
附录B 基于STC15W4K32S4 的智能小车拓展板图 225
附录C 基于STC15W4K32S4 的智能小车实物图 226
参考文献 227
前 言PREFACE
当前，全球产业格局正经历智能化、绿色化的深刻变革。我国作为制造业与能源消费大国，亟需以技术创新驱动智能制造升级与新型电力系统建设。从智能工厂中精准穿梭的自动导引车（AGV），到输变电设施自主巡检的轮足机器人，嵌入式控制技术已成为赋能千行百业的核心引擎。而单片机正是这一技术的基石——它虽“小”却“精”，承载着控制、通信、感知等关键功能，是智能化控制与绿色化创新不可或缺的核心组成。
职业本科教育作为高端技能人才培养的主阵地，须以技术为基、以产业为脉、以能力为本，构建“产业需求进课堂、工程项目进教材、职业标准进实践”的教学新范式。本书立足国家战略与产业前沿，创新设计“工程化学习情境—模块化课程体系—项目化教学方法”三位一体的教学逻辑框架，通过AGV 与电力巡检机器人两大载体，将产业需求映射为学习任务，以分层能力进阶路径引导学生从基础控制迈向系统集成；以项目化工具推动 学业成果向职业竞争力转化，最终助力职业本科教育实现“理论与实践相融、教学与竞赛相融、学习与创新相融”以及“产业与教育贯通、知识与技能贯通、学业与职业贯通”，致力于培养“懂原理、精操作、善集成、能创新、重规范、有担当”的高端技能人才，为“中国智造”注入新生力量。
工程化学习情境是载体，解决“学什么”的问题，锚定产业需求，提供真实产业场景，构建学习目标与产业需求的映射关系，促进理论与实践相融，实现产业与教育贯通。本书以AGV 和电力巡检机器人两大产业载体为锚点，重构真实工程场景。例如，针对智能仓储物流、智能巡检以及远程监控等场景需求，参考 GB/T 45750—2025、GB/T 44253—2024 等国家标准和行业规范的相关内容，开发智能小车要运动（电动机和舵机控制）、智能小车爱跑圈（循迹）、智能小车无线透传遥控（蓝牙、WiFi 等模块应用） 以及智能小车自主返航（多感融合） 等项目。通过“需求分析→方案确定→电路设计→程序编写→系统仿真→功能测试→项目评价”的七步工程闭环，还原真实开发情境。学生将在仿真车间、创新工坊、产业基地三级场景中，强化工程思维与团队协作能力，完成从“模仿开发”到“工程交付”的能力蜕变。
模块化课程体系是路径，解决“如何学”的问题，能力分层递进，设计能力生成路径，规划专业知识和技术技能进阶的阶梯，促进教学与竞赛相融，实现知识与技能贯通。本书以“基础夯实→技术深化→综合创新”为架构，构建“开发基础应用、数字输入/ 输出技术应用、脉冲宽度调制技术应用、中断技术应用、模拟输入/ 输出技术应用和串行通信技术应用”6 大模块体系，实现结构化知识传递。基础应用层（模块1） 从单片机基础认识，到最小系统设计，再到开发环境搭建，夯实智能小车设计与开发基础；技术专项层（模块2~5） 从单I/O 孤军奋战到多I/O 分工协同，从电平控制到脉冲宽度调制，再从数字输入/ 输出到模拟输入/ 输出，聚焦智能小车设计与开发关键技术；综合实践层（模块6） 从单个传感器的有线传输到多感融合的无线收发，从竞赛任务到课程项目，再从复杂流程到复合功能，拓展智能小车实践应用。通过“基础应用→技术专项→综合实践”三级模块，实现“单点技能→系统集成→范式创新”的进阶。项目化教学方法是工具，解决“如何用”的问题，做创赛一体化，提供实践转化手段，驱动知识内化、能力迁移与创新突破，促进学习与创新相融，实现学业与职业贯通。本书以项目为驱动，搭建能力转化桥梁，锻炼硬件电路设计、程序开发与仿真调试能力，培养多协议通信融合与复杂系统集成技能，助力创新项目开展；衔接职业院校技能大赛嵌入式系统应用开发赛项要求、全国大学生电子设计竞赛小车专项题目、全国大学生智能汽车竞赛和嵌入式系统设计师职业标准，实现与嵌入式系统设计工程技术人员、自动控制工程技术人员和电子元器件工程技术人员等职业的岗位职责对接。
本书编写团队成员包括来自南京工业职业技术大学（牵头）、培黎职业学院、新疆交通职业技术大学、江苏海事职业技术学院、陕西交通职业技术学院、南京铁道职业技术学院、江苏建筑职业技术大学的骨干教师，以及中国电力企业联合会、国电南京自动化股份有限公司、南京沁恒微电子股份有限公司、南京拓纳电气有限公司的行业、企业技术专家，形成行校企双元协同的编写机制。在编写过程中，杨超负责全书框架设计及项目开发，以及项目3、项目4、项目9 以及项目10 的编写；陶世祺提供行业资源及政策与发展动态指导，保证教材先进性；郑有余提供一线工程实践与岗位真实需求，拆解典型工作任务与岗位技能标准；蒋亮负责教材的统稿，以及项目1 和项目2 的编写；郭连松、高凡轩负责教材的结构设计及资源整理汇总；袁双双、朱文祥负责项目5 和项目6 的编写；张灿虹、阿拉法特·买尔旦负责项目7 的编写；赵小亮、张赫负责项目8 的编写；樊海霞、郭连松负责项目11、项目12、项目13 和项目14 的编写；陈威、杨卉负责项目15 和项目16 的编写；吴雪花、辛建芳负责项目17 和项目18 的编写；陶瑞莲负责习题库和模拟试卷的建设；尤驰、钟佳岑、沈健负责产业项目到教学任务的转化；杨勇、王研艳负责STC15W4K32S4 系列单片机数据手册翻译及底层驱动编写。杨战民和陈亚琳两位教授对全书进行了详细的审定。特别感谢颜承信、王瑜强、王富强、汤瑞、陈海波、温鑫楼、张涛、赵恩泽、袁康耀等学生全程参与配套资源建设及教学实践验证，其基于真实工作场景的反馈为本书迭代提供了重要依据。
需注意的是，本书使用Proteus 软件所画电路图的图形符号为软件自带，与现行国标不完全一致。本书是产教融合的“微缩入口”，期待读者以技术为舟，成长为“跨界尖兵”。疏漏之处敬请指正，欢迎提供项目建议，期待共同完善这本“会生长的教材”。
编 者
- 金粉商城 （微信公众号认证）
- 金粉商城由金属加工杂志社创办。《金属加工》（原名《机械工人》），创刊于1950年，距今已经有70年历史，是面向金属加工工艺及装备领域的专业期刊。金粉商城目前经营工业类专业图书。
- 扫描二维码，访问我们的微信店铺
- 随时随地的购物、客服咨询、查询订单和物流...
