前言
“单片机与PLC”是电子科技大学开设的一门创新课程。“单片机原理”不仅是目前各大专院校电子信息相关专业的一门重要课程，同时也是一名电子类工程师应该掌握的三大技术之一； “PLC”是机械电子、控制专业的重要课程。随着高等教育改革的不断深入，为了培养学生的实践和创新能力，电子科技大学开设了该创新课程。“单片机与PLC”课程以单片机原理、实验、开发为主线，介绍了微机原理的基本概念、单片机设计原理和PLC设计的基本知识，实验和开发的基本方法。本书以“单片机与PLC”课程为背景编写，可以作为高等院校相关专业的本科生或研究生的教材，也可作为创新课程教材或PLC自学教材。 单片机又名单片微控制器，是一种重要的嵌入式计算机； PLC又名可编程逻辑控制器，是一种重要的工业计算机。单片机和PLC本属于两个不同领域，单片机属于微机原理的范畴，而PLC属于数字电路的范畴，但二者又有着较强的内在联系。单片机可以作为PLC硬件设计的一个方案，对于理解PLC的语言编程颇有益处，而PLC又可以作为一个应用实例，反向理解程序的模块化、监控程序等问题。此外，单片机和PLC都属于电子信息类专业基础课的讲解内容，融会学习有助于培养学生的实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事电子产品的设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。 1993年，我在北京航空航天大学第一次接触单片机，我对自己说这一定会成为改变世界的重要技术。从那时起我就迷上了单片机原理与应用。1995年，我第一次接触单片机开发，并开发了一台雷达模拟测试仪，从入单片机技术的殿堂。 2005年，根据带本专科毕业设计的经历，我发现许多学生之所以没有掌握好单片机原理，也不清楚该如何应用，是因为他们很难理解单片机的一些概念，而这些概念与计算机原理有本质区别，很难从微机原理的知识引申到单片机学习中，如定时器等单片机集成的功能电路的使用、单片机的系统知识。通过与学生一起讨论单片机设计的原理及应用，改变了他们对单片机原理的理解，使他们很快就掌握了单片机应用系统设计的技巧。我欣慰的是，凭借着熟练的设计技巧，他们都顺利找到了心仪的工作。我想这就是知识改变命运，我也希望能改变更多人的命运，所以编写了《单片机原理及应用》一书。 《单片机原理及应用》一书出版后，由于原理讲解清楚细致，受到广大读者和教师的广泛欢迎，被多所高校选用为教材和参考书(如被山东大学列为本科教材，且作为研究生入学考试参考教材 ，再版3次，发行了2万余册。 2012年，考虑到单片机知识发展和开发的需要，我编写了第二本教材《单片机原理及系统设计实用教程》，书中增加了许多新技术及应用实例，在内容上更重视开发。 自2009年起，我开设了“单片机和PLC”课程。之后，每年和学生一起学习、讨论单片机和PLC知识，每年都有新的感悟和理解，希望与人分享。年来，网络上出现了一些轻松学单片机的书籍和视频后，更引起了我的反思： 能否将教材内容写得更轻松、简明、系统？如何才能更容易理解、更为规范？如何才能将应用与学习结合起来，培养学生的动手能力？ 多年过去了，回首再看，还是觉得已经编写的教材中存在很多缺陷和不足，很多理念也发生了变化，促使我再编写一本相关教材，即《单片机与PLC实例教程》。 本书将原理、实验、应用相结合，在单片机以及多种新技术的基础上， 结合项目开发的实际经验编写。
为了保障书中例子的严谨和规范，书中的全部内容都对应开发有学习开发板或硬件模块，并实际测试过，读者可以轻松而快速地参考设计。书中涉及的所有学习开发板或硬件模块都可以在网上购买。 本书采用混编的方式，将全部知识点、讲解和实验混编成16章，读者可以边学边做，轻松掌握全部课程知识。在单片机原理部分，本书主要介绍MCS51系列单片机的基本结构、组成、中断系统、存储器以及汇编语言程序设计、并行口、串口、定时器以及相应的扩展和应用，简单介绍了模拟量和数字量的相互转换以及转换器件与单片机的接口，同时综合前面所学内容，列举了单片机典型应用实例。在PLC部分，本书主要讲解PLC组合逻辑控制、时序逻辑控制、主要元件、特殊功能元件编程、分支程序编写。通过这些内容的学习，学生可对单片机开发和PLC开发有一体的认识，并在掌握基本硬件的基础上用软件实现相应的开发。 本书在单片机原理部分采用双语(汇编语言和C语言 教学。单片机的程序设计应该以C语言为主，以汇编语言为辅。采用C语言不必对单片机和硬件接口的结构有很深入的了解，编译器可以自动完成变量的存储单元的分配，编程者可以专注于应用软件部分的设计，大大加快软件的开发速度； 此外，还可以很容易行单片机的程序移植工作，有利于产品中单片机的重新选型。汇编语言主要在时间要求比较严格的模块中使用。本书同时采用C语言和汇编语行讲解，这样做不但有助于理解单片机程序设计的实质，也有助于理解C语言在单片机中的应用技巧，这也是本书的一大特点。当然出于教学课时的考虑，也可以挑选一种语言来讲解。本书在PLC部分主要采用梯形图，因为梯形图更为通用、直观，且便于移植。 本书坚持深入浅出的写作风格，在内容和结构行了精心设计，力求读者能在时间内实现从入门到精通。本书内容系统、全面且前沿。同时本书坚持实用和，书中提供大量实例，可以仿真验证，并提供大量工程资料。一书在手，可轻松实现设计。为了降低价格，本书尽量精简了内容，便于读者学习参考。 本书将汇编指令的操作数与机器指令的代码并列、指令字节数与周期数并列，两个并列再集于一图。学习、复习、编程调试时“随用随查”。初学指令，先要跑面，重在识其全貌。指令不是学会而是用会的。编程时带着问入场景，经过一遍遍地翻查找出效的指令，长期实践定会熟能生巧。指令部分有意安排的一些范例是为入门时便于理解指令功能。
感谢磁动力工作室、单片机开发联盟、老古开发网的大力支持。感谢书中共享软件的作者，以及各位参考文献的作者，有些网络资料无法查证作者，如果我引用了您的观点，请与我联系，我一定尽快更正参考文献目录，并表示感谢。
由于作者有限，时间仓促，难免会有许多不足甚至错误，请各位专家多多批评指正。 胡学海
2020年8月
于电子科技大学
配套教学资源
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