【教材推荐】创意创新实践：电子设计与单片机应用100例

内容简介

本书以基本电子元器件为开端，以51单片机实际综合应用为结束，与MOOC课程“创意创新实践Ⅱ——电子设计与制作实例”相配套，共8章、1个附录。本书旨在通过项目案例教学的方式，提高学生的创新思维能力和综合应用能力，为之后的学科竞赛打下良好的基础。 第1章以电子元器件引入学习；第2～4章为常见电路设计基础知识，为后面章节51单片机的编程及电路搭建做铺垫；第5～8章介绍51单片机基础知识及项目制作，主要包括51单片机内部资源合理分配，以及外部传感器、显示器、伺服电机、外拓芯片的使用等相关知识；附录包括12个Arduino和STC8单片机的电子电路设计案例，初学者可从此入门。本书通过不同传感器的融合来解决生活中的相关问题，以提高学生对生活的洞察力，以及对学习的积极性。 

本书涉及电子信息类学生学习所需要的相关基础知识，可作为电子信息入门教程。本书强调创新性，也可以作为创新创意类学科竞赛的入门启发参考书。    

本书前言

在当今科技迅猛发展的时代，电子设计与单片机广泛应用在智能家居、物联网设备、工业自动化等方面，电子技术的实践能力和创新思维始终是工程师和开发者的核心竞争力，而电子设计与单片机应用作为电子信息、自动化类等相关专业的基础专业知识，是大学生专业技术和实践创新能力培养的重要奠基石。

《创意创新实践：电子设计与单片机应用100例》以“项目驱动学习”为核心理念，通过100个循序渐进、贴近实际的知识学习和应用案例，系统化构建电子设计与开发的完整知识体系，旨在帮助读者从零基础的新人成长为具备综合实践能力的创新者。

项目式知识构建：从基础到综合的阶梯式学习

本书摒弃传统教材的纯理论灌输模式，采用“案例引导、实践先行”的编写思路，将知识点融入实际项目中。全书共8章、1个附录，内容涵盖电子设计基础、常用电路、PCB设计、单片机开发、传感器应用、物联网技术及综合实训项目，以及12个Arduino和STC8单片机的电子电路设计案例，形成“基础→进阶→综合”的立体化学习路径。

1．夯实电子电路基础（第1～4章）

从电阻、电容、电感等元器件原理讲起，逐步过渡到电路设计、PCB绘制及常用芯片应用，通过40余个基础实例（如电阻分压、RC滤波、LM358运算放大器设计等），帮助读者掌握电子设计的基本功。

2．聚焦MCS51单片机应用（第5章）

以51单片机为核心，详解Keil软件与Proteus开发工具的使用，结合I/O控制、中断、定时器、串口通信等26个实例（如流水灯、双机通信、模拟I2C等），培养读者对单片机资源的灵活调配能力。

3．拓展传感器等相关应用（第6～7章）

深入传感器、显示模块、电机控制、物联网技术，通过34个实用案例（如超声波测距、OLED显示、蓝牙通信、ESP8266数据传输等），展现电子技术与现实场景的深度融合。

4．综合项目实训（第8章）

以综合项目（如人体感应灯、避障小车、智能门禁、家庭安全助手等）为终点，引导读者将碎片化知识整合为系统性解决方案，完成从学习者到实践者的蜕变。

同时，本书附加Arduino和STC8单片机的16个项目设计与实践视频课程。

本书核心亮点：创新、实用、高效

1．100例实战项目，覆盖全技术栈

从基础电路到复杂系统，案例涵盖电子设计全流程，读者可亲手搭建电路、编写代码、调试硬件，真正实现“学以致用”。书中项目紧密结合生活与科技热点（如PM2.5监测、微信跳一跳物理助手、智能百叶窗等），激发读者的学习兴趣与创新灵感。

2．配套资源丰富，学习路径清晰

作为国家一流本科课程配套教材，本书与MOOC课程“创意创新实践Ⅱ——电子设计与制作实例”无缝衔接，提供视频讲解、仿真文件及代码资源。更值得一提的是，每个二级标题均配有知识图谱与学习视频。

1）知识图谱

以可视化形式梳理章节核心知识点与逻辑关系，帮助读者快速构建系统化认知框架，避免读者陷入“只见树木不见森林”的学习误区。本书知识图谱包括课程体系设计、课程知识图谱等。

2）学习视频

读者可登录智慧树慕课平台搜索“创意创新实践-电子设计与制作实例（MCS51单片机）”，或者登录智慧树智慧课程主页搜索“创意创新设计实践”，或者登录超星搜索“创意创新设计实践”学习本课程。

针对复杂电路设计、代码调试、硬件操作等难点，提供分步演示与深度解析，大幅降低自学门槛。

3．面向竞赛与就业，强化竞争力

内容设计兼顾学科竞赛（如电子设计大赛、物联网竞赛）与实际开发需求，通过传感器融合、通信协议、PCB设计等实战内容，帮助读者积累项目经验，提升就业竞争力。

4．模块化编排，灵活适配不同需求

章节独立且逻辑连贯，初学者可循序渐进，有经验的开发者亦可按需跳转至目标章节，结合知识图谱快速定位知识点，通过视频资源高效攻克技术难点，灵活适配不同学习场景。

谁需要这本书？

电子信息类学生：构建系统化知识框架，为课程设计、毕业设计奠定基础。

学科竞赛参与者：获取项目灵感与实现方案，快速提升实战能力。

电子爱好者：通过趣味实例（如微信跳一跳、贪吃蛇游戏）入门硬件开发。

工程师与创客：参考成熟电路设计与代码实现，缩短产品开发周期。

项目支持与致谢

本书先后获中国工信出版传媒集团工信学术出版基金（高等教育精品教材）、“山东省高等教育本科教学改革研究项目”（项目编号：M2024275）和“山东省本科高校人工智能赋能重点领域教学改革‘111计划’项目”（项目编号：D2024003）等资助和支持，在此表示感谢。同时，向参与本书编写的研究生刘利、田子凡、慕峻青和马宏信等表示感谢。最后，特别感谢北京大学张海霞教授在百忙之中为本书提出建设意见和撰写推荐语。

本书不仅是一本教材，更是一本“技术手册”和“灵感工具箱”。“动起手来，实现你的想法。”“理论联系实践，学以致用，在实践中体验创意创新的芬芳。”通过100个项目的锤炼，读者将掌握电子设计的核心方法论，并具备将创意转化为现实的能力。知识图谱与视频资源的加持，让抽象理论变得直观，让复杂操作变得简单。翻开本书，开启属于你的创新实践之旅！

 随书附赠：

电子设计基础知识与实例视频教程

PCB电路设计实例视频教程

常用芯片和51单片机知识与实例视频教程

电子设计与单片机应用综合项目实例视频教程

电子设计与单片机应用知识图谱教程

Arduino电子设计与STC8单片机应用实例视频教程

本书作者

隋金雪，男，工学博士，教授，硕士生导师。从教20年，主要讲授现代控制理论、控制系统仿真、创意创新设计实践等课程。从事创新创业教育近20年，积极为学生搭建双创社团、竞赛及课程平台，先后指导学生参加各类竞赛获省部级奖400余项、国家级奖近60项，主持“创意创新设计实践”课程入选首批国家级一流本科课程、山东省课程思政示范课和山东省智慧课程，获评山东省高校教师教学创新大赛二等奖、山东省高校创新创业类精品微课比赛一等奖、全国财经院校创新创业联盟优秀创新创业课程奖、中国高校创新创业教育改革优秀课程一等奖、山东省高校黄河重大国家战略课程思政优秀案例等，两门课程上线国家级慕课和智慧课程平台，主持山东省研究生案例库1项、山东省研究生精品课程1门，出版实践创新教材11部，发表教研论文10篇、科研论文30余篇，先后获得山东省教学成果奖一等奖和科技进步奖二等奖等省级奖励7项，获得教学质量奖3次，获得教学效果一等奖2次、二等奖2次。获评烟台市优秀共产党员、山东教育系统优秀党务工作者、山东省高校创新创业教育导师、山东省优秀科技创新导师等荣誉，兼任山东省自动化学会理事、山东省创客协会常务理事等。

专家寄语

作为“创新工程实践”国家级一流本科线上课程/教材负责人和iCAN大赛创始人，我欣喜地看到隋金雪、邢建平、杨莉老师分别在国家级混合式一流课程“创意创新设计实践”、国家级社会实践一流课程“创新工程实践”中传承iCAN创新工程实践的教育火种，并将这份热情与智慧倾注于最新教材“创意创新实践：电子设计与单片机应用100例”之中。此书不仅是一本新形态数智化的教材，更是一座连接理论与实践、课堂与竞赛的桥梁，是认识、实践和方法高位嫁接下的特色项目式学习实践探索，是系统性方法论、数字化资源池在电子智能原型及设计的具体体现。

书中100个电子设计项目典型案例，从体验到沉浸再到创新演进，践行着QAV:KPIM（Question，问题导向；Ability，能力目标；Virtue品行素养；Knowledge，知识图谱；Practice，实践项目；Innovation，创新赋能；Method，方法驱动）多维度教学改革，深度契合了iCAN中国大学生创新创业大赛“自信、坚持、梦想”的精神内核，将iCAN专创融合、原创原型设计理念贯穿始终，让每个学习者都能在动手实践中点燃创新思维的火花。

相信这本凝聚了作者教学练训心血的佳作，将高阶赋能iCAN及更多青年学子突破技术壁垒，在电子创新设计的世界里实现从“创意”到“创行”的蝶变，致力于建构起新时代星光创客堂+零壹梦工场+芯系好未来的创新型人才培养的重要阶梯！

Yes，iCAN！Yes，vCAN！

北京大学集成电路学院教授  张海霞