隨著汽車電子技術的快速發展，單片機在汽車中的應用越來越廣泛。汽車單片機是一門理論和實踐相結合的課程，本書將理論和實踐緊密結合，以培養學生動手和實踐能力為目標，主要介紹了51單片機的硬件結構和工作原理、C51程序設計、中斷系統、定時器與計數器、串行通信、單片機接口技術、軟件開發工具Keil C51與虛擬仿真平臺Proteus的使用。同時，本書提供了相應的實驗和實踐案例，每個實踐案例都與汽車行業相關，并提供了C語言清單、硬件設計原理圖、程序設計流程圖和Proteus仿真原理圖，有利于讀者理論聯系實際，自主分析、理解和驗證基于單片機的汽車應用系統。
本書適合各工科類院校車輛工程、汽車服務工程、新能源汽車工程、汽車檢測與維修技術、交通運輸等專業學生選用，可以作為汽車單片機理論教學、實驗與實踐、課程設計以及畢業設計的教材，也可以作為從事相關工作的技術人員或者大學生科研競賽的參考書。
1.本書由單片機理論基礎知識、單片機基礎實驗和課外實訓兩部分組成，是偏重汽車應用類的單片機專業教材，對汽車類專業課程的教學與改革、學生的學習和指導具有重要意義。
2.本書以培養學生掌握車用單片機系統科學設計的方法以及解決實際問題的動手能力為主線，從單片機理論教學、實驗教學和工程應用角度出發，按照單片機理論學習基礎實驗汽車應用實驗汽車實際應用項目設計與開發的學習流程，由淺入深，介紹了單片機的工作原理、以51單片機為基礎的相關實驗和與汽車相關單片機實踐實訓案例，并把三者進行了融合，能夠使初學者從零基礎開始學習單片機，并掌握單片機在汽車方向的應用與系統設計。
3.本書為應用型本科汽車類專業系列教材，適合車輛工程相關專業師生、技術人員學習。
傳統的汽車是一個單純的機械裝置，但隨著電氣、電子、通信、計算機技術的發展，現代汽車已經成為機電一體化的智能設備，這些智能設備幾乎都是由單片機承擔著控制核心的角色，汽車單片機已經成為汽車產業發展的關鍵因素之一。
51系列單片機由于其典型的結構和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統，成為初學者最容易上手和學習的單片機，但目前大部分51系列單片機教材未與汽車專業實踐相結合，因為汽車單片機技術實踐性強，需要通過大量的實驗和實踐訓練，才能較好地掌握其工作原理與設計應用。本書按照理論實驗實踐的教學思路編寫，力求保證內容的完整性和連續性，由淺入深，由易到難，注重單片機在汽車中的實際應用，采用基于Keil編譯器的C51編程語言，以仿真軟件Proteus為平臺，通過實驗和實踐案例，加深學生對單片機工作原理的理解，提升學生汽車單片機應用系統設計、制作和調試的能力。
本書共11章，分為3個部分，涵蓋了單片機應用技術和單片機汽車實踐的基本內容。第一部分是單片機基礎知識（第1 ~ 9章），包括單片機發展歷史和汽車電子行業現狀、MCS-51單片機的硬件結構和內部資源、C51程序設計、中斷系統、定時器與計數器、串行通信的使用及編程、單片機接口技術、單片機在汽車中的應用實例、Keil Vision和Proteus ISIS編程仿真工具的應用，使學生掌握單片機應用的基礎知識；第二部分為第10章課內實驗，這部分為單片機基礎實驗，用于訓練學生正確掌握并運用單片機的主要功能部件；第三部分為第11章課外實踐，這部分以第一部分和第二部分為基礎，結合汽車相關應用案例，使學生快速掌握汽車單片應用系統的設計、制作、調試的流程和方法。
本書特色：
1）循序漸進，培養學生動手動腦、解決問題的能力。內容編排上以基礎知識應用介紹實驗系統設計為主線，由淺入深，由理論到實踐。
2）緊密結合汽車技術，注重實踐。從單片機在汽車中應用的角度出發，力求單片機的實踐與創新，引用汽車單片機實踐案例，以加深學生對單片機基礎知識的理解，提升學生車用單片機系統設計和制作的能力。
本書由王俊龍擔任主編，陸兆鈉擔任副主編，丁徐強、冒興峰、黃愛維、王傳杏、于建鋒擔任參編。全書由王俊龍負責策劃和統稿。在本書的編寫過程中，參閱了大量的書籍和文獻資料，在此謹向各位作者表示衷心的感謝。
由于編者水平有限，書中疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
前言
天工講堂二維碼索引
第一章 汽車電子技術與車用單片機
概述 1
第一節 汽車電子技術的發展 1
一、汽車電子技術發展史 1
二、汽車電子系統在整車中的作用 1
三、汽車電子行業發展趨勢 3
第二節 單片機概述 3
一、什么是單片機 3
二、單片機的產生與發展 3
三、常見單片機的類型及特點 4
四、單片機的發展趨勢 5
第二章 MCS-51單片機硬件結構 6
第一節 MCS-51單片機的總體結構 6
第二節 MCS-51單片機的引腳功能 8
一、電源及時鐘引腳功能 8
二、控制引腳 8
三、并行I/O口引腳 9
第三節 MCS-51單片機中央處理器 9
一、運算器 9
二、控制器 11
第四節 MCS-51單片機存儲器 11
一、數據存儲器 12
二、程序存儲器 14
三、特殊功能存儲器 15
第五節 MCS-51單片機并行I/O
端口 15
一、P0端口 15
二、P1端口 16
三、P2端口 17
四、P3端口 18
第六節 MCS-51單片機的時序 18
一、時序的基本概念 18
二、MCS-51單片機的工作時序 19
第七節 MCS-51單片機的輔助
電路 20
一、復位電路 20
二、時鐘電路 21
第三章 C51程序設計 22
第一節 C51 語言基礎 22
一、數據類型 22
二、數據存儲類型與存儲模式 22
三、C51 的基本運算 23
四、絕對地址的訪問 25
五、C51控制語句與程序設計 26
六、指針與數組 30
第二節 C51的語言函數 32
一、函數定義與分類 32
二、函數參數與函數的值 34
三、函數調用與聲明 35
第四章 中斷系統 36
第一節 中斷的概念及優點 36
一、中斷系統的概念 36
二、中斷系統的優點 37
第二節 中斷系統的結構 37
一、中斷源 37
二、中斷控制寄存器 37
三、中斷響應過程 40
第三節 C51中斷服務函數 40
第五章 定時器/計數器 42
第一節 定時器/計數器T0和T1的
結構和工作原理 42
一、定時器/計數器T0和T1的
結構 42
二、定時器/計數器T0和T1的
工作原理 42
第二節 定時器/計數器控制的相關
寄存器 43
一、工作方式寄存器TMOD 43
二、控制寄存器TCON 44
第三節 定時器/計數器的工作方式
及應用 44
一、工作方式0 44
二、工作方式1 45
三、工作方式2 45
四、工作方式3 46
第六章 串行通信的使用及編程 47
第一節 串行通信的概念 47
一、概述 47
二、串行通信的數據傳送方向 49
第二節 串行通信口的結構與相關
寄存器 49
一、串行通信口的結構 49
二、串行通信口的控制寄存器 51
第三節 串口的工作方式 52
一、方式0 52
二、方式1 53
三、方式2 54
四、方式3 55
五、波特率的設置 55
第七章 單片機接口技術 57
第一節 數碼管顯示器及其接口 57
一、LED數碼管的顯示原理 57
二、LED數碼管的靜態顯示與
動態顯示 58
第二節 鍵盤接口設計 62
一、鍵盤的工作原理 62
二、鍵盤的接口電路 62
第三節 LCD1602液晶顯示器接口
設計 64
一、液晶顯示器簡介 64
二、1602字符型LCD簡介 65
三、LCD1602的指令說明 67
四、LCD1602的RAM地址映射 70
五、LCD1602的一般初始化（復位）
過程 71
第八章 單片機在汽車中的應用實例 73
第一節 自動防抱死制動裝置 73
一、自動防抱死制動系統介紹 73
二、防抱死制動系統的控制原理 73
三、防抱死制動系統的組成 74
第二節 電動汽車電池管理系統 75
一、電池管理系統介紹 75
二、電池管理系統的功能 75
三、電池管理系統的組成和原理 76
第三節 汽車主動懸架控制系統 77
一、汽車懸架介紹 77
二、主動懸架控制系統的組成 77
三、主動懸架控制系統的控制
原理 77
第九章 Keil Vision與Proteus ISIS 78
第一節 Keil Vision 使用介紹 78
一、Keil Vision4 運行環境介紹 78
二、Keil Vision4 工程創建 78
第二節 Proteus ISIS介紹 88
一、Proteus功能簡介 88
二、Proteus基本用法 90
第十章 課內實驗 94
第一節 外部中斷實驗 94
一、實驗目標 94
二、實驗內容 94
三、實驗電路 94
四、程序流程框圖 95
五、參考程序 95
第二節 定時器/計數器定時實驗 96
一、實驗目標 96
二、實驗內容 96
三、實驗電路 96
四、程序流程框圖 97
五、參考程序 97
第三節 定時器/計數器計數實驗 98
一、實驗目標 98
二、實驗內容 98
三、實驗電路 98
四、程序流程框圖 98
五、參考程序 99
第四節 串口通信實驗 100
一、實驗目標 100
二、實驗內容 100
三、實驗電路 100
四、程序流程框圖 101
五、參考程序 101
第五節 流水燈實驗 102
一、實驗目標 102
二、實驗內容 102
三、實驗電路 103
四、程序流程框圖 103
五、參考程序 104
第六節 LED數碼管顯示實驗 104
一、實驗目標 104
二、實驗內容 105
三、實驗電路 105
四、程序流程框圖 105
五、參考程序 106
第七節 矩陣鍵盤掃描實驗 107
一、實驗目標 107
二、實驗內容 107
三、實驗電路 107
四、程序流程框圖 108
五、參考程序 109
第八節 LCD1602 液晶顯示實驗 110
一、實驗目標 110
二、實驗內容 110
三、實驗電路 110
四、程序流程框圖 111
五、參考程序 112
第十一章 課外實踐 116
第一節 汽車信號燈控制器的設計 116
一、項目目標 116
二、項目功能要求 116
三、總體方案設計 116
四、硬件電路設計 117
五、系統程序設計 117
六、項目實踐 121
第二節 交通信號燈控制系統的
設計 123
一、項目目標 123
二、項目功能要求 123
三、總體方案設計 123
四、硬件電路設計 123
五、系統程序設計 126
六、項目實踐 128
第三節 汽車倒車雷達系統的設計 131
一、項目目標 131
二、項目功能要求 131
三、總體方案設計 131
四、硬件電路設計 133
五、系統程序設計 136
六、項目實踐 139
第四節 電動汽車步進電機控制系統
的設計 141
一、項目目標 141
二、項目功能要求 141
三、總體方案設計 141
四、硬件電路設計 141
五、系統程序設計 144
六、項目實踐 147
第五節 電動汽車電機調速系統的
設計 150
一、項目目標 150
二、項目功能要求 150
三、總體方案設計 150
四、硬件電路設計 150
五、系統程序設計 153
六、項目實踐 154
第六節 出租車廣告點陣燈系統的
設計 156
一、項目目標 156
二、項目功能要求 156
三、總體方案設計 156
四、硬件電路設計 157
五、系統程序設計 159
六、項目實踐 159
第七節 汽車電子密碼鎖的設計 163
一、項目目標 163
二、項目功能要求 163
三、總體方案設計 163
四、硬件電路設計 163
五、系統程序設計 165
六、項目實踐 170
第八節 電動汽車簡易電池電壓監測
系統的設計 173
一、項目目標 173
二、項目功能要求 173
三、總體方案設計 173
四、硬件電路設計 174
五、系統程序設計 178
六、項目實踐 181
第九節 汽車簡易空調控制系統的
設計 183
一、項目目標 183
二、項目功能要求 183
三、總體方案設計 183
四、硬件電路設計 184
五、系統程序設計 186
六、項目實踐 188
第十節 汽車刮水器控制系統的
設計 191
一、項目目標 191
二、項目功能要求 191
三、總體方案設計 191
四、硬件電路設計 192
五、系統程序設計 192
六、項目實踐 195
第十一節 電動汽車超速報警器的
設計 197
一、項目目標 197
二、項目功能要求 197
三、總體方案設計 197
四、硬件電路設計 198
五、系統程序設計 198
六、項目實踐 201
第十二節 客車超載監測系統的
設計 204
一、項目目標 204
二、項目功能要求 204
三、總體方案設計 204
四、硬件電路設計 204
五、系統程序設計 207
六、項目實踐 209
第十三節 汽車防酒駕報警器系統的
設計 212
一、項目目標 212
二、項目功能要求 212
三、總體方案設計 212
四、硬件電路設計 213
五、系統程序設計 214
六、項目實踐 219
第十四節 公交車車站智能顯示系統
的設計 221
一、項目目標 221
二、項目功能要求 221
三、總體方案設計 221
四、硬件電路設計 222
五、系統程序設計 227
六、項目實踐 232
第十五節 交通警示牌系統的設計 233
一、項目目標 233
二、項目功能要求 233
三、總體方案設計 233
四、硬件電路設計 234
五、系統程序設計 235
六、項目實踐 237
第十六節 車內自檢報警系統的
設計 240
一、項目目標 240
二、項目功能要求 240
三、總體方案設計 240
四、硬件電路設計 240
五、系統程序設計 243
六、項目實踐 245
參考文獻 248
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