前言
单片机自20世纪80年代问世以来，以其优异的性能在工业检测与自动化控制、仪器仪表、网络与通信、家用电器、汽车电子、医疗设备、物联网及机器人等诸多领域得到广泛的应用，已对人类社会产生重大影响。
由于Intel公司51内核的8位单片机获得的巨大成功，以51内核技术为主导的单片机是目前我国多数高校都在讲授的机型。随着技术的进步，不断有8位、16位以及32位的新型高性能单片机出现，有一种观点认为现在已经可以选择更高端的32位单片机作为单片机入门学习和讲授的机型。然而，从实践看，作者认为51内核单片机并未过时。
首先，51内核单片机具有极强的生命力。由于嵌入式计算机选型需要综合考虑成本、体积、功能等各种因素，51内核单片机一直没有退出应用，其依然在当前各个嵌入式领域占有重要位置。其次，作为单片机元祖级内核架构，经过数十年发展，51内核单片机做到了成本低廉、开发简便、资料齐全。同时，其中央处理器架构和内部资源也在不断演进和优化，增强型51内核单片机不断涌现，功能更加强大。再次，随着大数据、人工智能、云计算以及物联网时代的到来，作为万物互联信息感知终端控制器的无线单片机很多依然在采用51架构，以满足体积、成本、功耗等要求。最后，51内核已经开源，国内多家芯片公司都将其集成到自身产品中作为控制核心。综上所述，51内核单片机依然是单片机入门学习的首选机型。
本书详细介绍了美国Atmel公司的AT89C51单片机和国内宏晶科技的STC89C52RC与STC12C5A60S2单片机的工作原理及应用，并研发了嵌入式通信板和慧净电子的电动小车组成移动机器人平台，以单片机为控制核心实现若干智能功能。
1. 本书特点
（1） 本书以实用为宗旨。前4章用众多的实例讲解51单片机原理和硬、软件开发技术。内容组织上综合考虑读者的认知规律和工程应用背景，原理阐述精炼，不追求面面俱到，而做到重点突出，真正强调应用，注重与主流技术接轨。在传统并行接口技术内容上适度删减，主要突出设计和编程思路，更多的内容是针对当前工程设计主流器件。后6章以机器人为平台，以单片机为控制核心，综合传感器、无线通信、人工智能等当前物联网及机器人主流技术，完成智能循迹、无人驾驶、迷宫搜索等若干机器人智能功能的软硬件开发。
（2） 使用当前主流的开发工具。将先进的单片机虚拟仿真软件Proteus用于单片机内部资源和常用外部接口的仿真实践。编程语言方面，与汇编语言相比，C51语言具备诸多优点，因此本书的编程语言均采用C51。本书对C51的集成开发软件Keil、虚拟仿真软件Proteus和下载烧写软件STCISP从实际使用的角度进行了介绍。
（3） 精心设计项目，提升动手能力。摆脱验证性、重复性实验，部分借鉴全国大学生电子设计竞赛控制题的思路精心设计项目。在计算机上即可完成前4章原理与接口的所有编程和仿真实验而无须额外成本，读者还可充分利用Proteus库器件进一步学习部分主流器件开发。后6章使用通信板结合电动小车构建低成本移动机器人平台，通过精心设计的智能题目，可以接触到机器人智能应用的若干原型。参考程序均给出了详尽注释，有利于读者对智能控制逻辑和算法的掌握。通过不断提升和改进项目的设计，注重与工程应用背景的结合，可使读者得到单片机智能机器人系统设计与调试的完整训练。
2. 本书内容
本书共分10章。第1 章介绍有关单片机的基本概念、应用、发展趋势，对目前流行的各类单片机品种及机器人概念进行简单介绍。第2章对AT89C51单片机、STC89C52RC单片机以及STC12C5A60S2单片机片内的基本硬件结构及硬件资源进行介绍。第3章介绍C51语言程序设计基础，同时介绍Keil 集成开发软件、Proteus虚拟仿真软件和STCISP下载烧写软件的使用。第4章介绍单片机内部集成资源、常用接口扩展资源及编程。第5、6章分别介绍机器人电动小车车体和嵌入式通信板的硬件资源及编程。第7章选择一款经典无线通信模块介绍机器人的无线通信功能及编程。第8章介绍机器人智能循迹功能的设计与编程实现。第9章对机器人智能超车、无线呼叫功能的设计与编程实现进行介绍。第10章介绍机器人智能旅行，完成路径搜索和远程监控功能的设计与编程。
3. 如何使用本书
对于51单片机的初学者来说，应该从本书的第1章开始进行学习，以了解51单片机的基本知识和使用方法，掌握51单片机典型的内部资源和扩展资源的硬件接口技术，以及C51语言编程技术，学完第1～10章，即可满足从事单片机应用系统开发的基本要求。
对于已经具有一定51单片机基础的读者来说，可以直接从第5章开始学习，重点理解和掌握使用51单片机和C51语言开发融合感知、通信、拖动、交互技术的应用系统。同时，读者可以进一步利用本书的机器人软硬件平台资源自行设计完成更多的智能项目。
建议本书的理论课安排为48学时左右，实验课16学时。
4. 我们的经验
学习单片机技术开发应用系统，关键是让学习者迅速地找到适合自己的学习方法，并在第一时间看到自己的学习成果。机器人无疑是将技术性和趣味性结合最好的平台，同时也是将传感器技术、自动识别技术、单片机控制技术、通信技术乃至机械技术融为一体的优秀工程训练载体。创新的第一步乃是模仿，读者在不断完成机器人各种智能功能的实践中，逐渐提升软硬件设计和系统调试能力，一步步进入单片机应用系统开发领域。
本书图文并茂，实用性强，便于读者练习和自学，适合作为高等院校物联网、机器人、计算机、通信、智能、电子电气及自动化等专业单片机原理及应用、传感器检测技术、物联网控制与通信技术、机器人、计算机控制及智能测控等课程的教材，也适合作为计算机、电子以及智能车设计竞赛的自学或培训教材，还可供各类电子工程、自动化技术人员和计算机爱好者参考。
潘勇完成本书第1～10章全部章节内容的编写，同时设计制作了机器人嵌入式通信板，并编写了书中大部分调试程序。李志宏同学参与了第4章的编写。李志宏、汪仁杰同学共同参与完成第8～10章的智能机器人系统软件编写、硬件调试与运行结果验证。刘伟、秦福红、姚尤斌、魏琰青、申传鹏、高爽洲、王松、马阅、李星光同学参与本书部分图形的绘制及仿真案例的电路绘制与程序调试工作，在此一并表示感谢。同时感谢参考文献和网络资源的作者们，本书借鉴了他们的部分成果，他们的工作给了我很大的帮助和启发。在此也要感谢慧净电子提供的基础技术资料和稳定的低成本电动小车平台，从而能让机器人的若干智能功能得到进一步发挥。天津大学刘开华教授、南开大学孙桂玲教授、高艺高级实验师为提高书稿的质量，提出了不少宝贵的修改意见；本书出版得到了清华大学出版社张玥编辑和常建丽编辑的大力支持，在此表示衷心的感谢。
尽管作者力求完美，但限于自身水平，书中难免出现错误与疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

潘勇2020年10月