这是我大二做某实验室管理员,为了方便自己管理整理,都是一些51单片机的小作品，适合给刚学完51单片机的新手练手！
 
              时间好快，目前我已经研二了，没有想到底下会有这么多评论，谢谢各位学弟学妹捧场！我在这统一回复，这些是我总结的可以用来练手的关于51单片机的小项目，不过我自己没有做过，真的没有资料。          
 
一目录
 
1基于51单片机的火灾温度烟雾报警器
 
2基于51单片机的声光电子琴
 
3基于51单片机的音乐喷泉
 
4基于51单片机的智能温控风扇
 
5基于51单片机的超声波测距
 
6基于51单片机的无线温湿度控制系统设计
 
7基于51单片机脉搏心率计
 
8.基于51单片机led音乐频谱
 
9.基于51单片机的智能充电器
 
10.基于51单片机的贪吃蛇游戏
 
11.基于51单片机的电子秤
 
12.基于51单片机的视力保护器
 
13.基于51单片机防人水位检测报警系统
 
14.基于51单片机的声光控制器设计
 
15.基于51单片机的红外计数器
 
16.基于51单片机的自行车码表设计
 
17.基于51单片机的计算器的设计
 
18.基于51单片机的酒精浓度测试仪设计
 
19.基于51单片机的智能台灯设计
 
20.基于51单片机的卫星定位
 
21.基于51单片机防尘PM2.5灰尘设计
 
22.基于51单片机的无线音乐门铃
 
23基于51单片机的短信收发控制器
 
24.基于51单片机的智能插座定时开关设计
 
25.基于51单片机的4*4*4单片机的光立方设计
 
 
 
二.作品参考图
 
 
 
1基于51单片机的火灾温度烟雾报警器
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2基于51单片机的声光电子琴
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3基于51单片机的音乐喷泉
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4基于51单片机的智能温控风扇
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5基于51单片机的超声波测距
 
 
 
 
 
 
6基于51单片机的无线温湿度控制系统设计
 
 
7基于51单片机脉搏心率计
 
 
8.基于51单片机led音乐频谱
 
 
9.基于51单片机的智能充电器
 
 
10.基于51单片机的贪吃蛇游戏
 
 
11.基于51单片机的电子秤
 
 
12.基于51单片机的视力保护器
 
 
13.基于51单片机防人水位检测报警系统
 
 
14.基于51单片机的声光控制器设计
 
 
15.基于51单片机的红外计数器
 
 
16.基于51单片机的自行车码表设计
 
 
17.基于51单片机的计算器的设计
 
 
18.基于51单片机的酒精浓度测试仪设计
 
 
19.基于51单片机的智能台灯设计
 
 
20.基于51单片机的卫星定位
 
 
21.基于51单片机防尘PM2.5灰尘设计
 
 
22.基于51单片机的无线音乐门铃
 
 
23基于51单片机的短信收发控制器
 
 
 
 
24.基于51单片机的智能插座定时开关设计
 
 
 
 
25.基于51单片机的4*4*4单片机的光立方设计
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

完整源码下载地址：https://download.csdn.net/download/tongxin082/21440621
 
一、系统方案
 
手机APP通过ESP8266 WIFI模块与51单片机通信控制LED灯的开关。下位机由单片机、ESP8266模块和LED灯组成，上位机由Android手机APP承担。我们在APP上发送LED灯的开关控制指令，ESP8266将收到的数据发送给单片机，从而实现对LED灯进行开关控制。
 
 
 
设计好的实物是这个样子：
 
 
二、硬件设计
 
ESP8266模块作为一个透传模块使用，RXD、TXD分别连接51单片机的TXD和RXD，VCC和CH_PD管脚接3.3V电压，GND接地，只需要连接这些管脚，ESP8266模块就可以正常工作了。在单片机P2口上连接了三个5mm的LED灯，分别是红黄蓝三种颜色，我们的目的是通过手机APP上的开关控制着三个LED灯的亮灭。
 
 
ESP8266实物管脚图
 
 
三、单片机软件设计
 
硬件的连接不复杂，接下来主要是单片机和手机APP代码的编写。
 
单片机代码主要是串口初始化、串口中断和ESP8266的初始化。首先是串口初始化：
 
        TMOD=0x20;		//定时器1工作在方式2
	TH1 = 0xfd;		//波特率9600
	TL1 = 0xfd;
	SM0=0;                  //串口工作在方式1
	SM1=1;
	EA = 1;			//开总中断
	REN = 1;		//使能串口
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
 
然后是ESP8266初始化：
 
        delayms(1000);                        //延时
	sendString("AT+CWMODE=2\r\n");        //设置ESP8266工作在AP模式下
	delayms(1000);	
	sendString("AT+CIPMUX=1\r\n");        //允许多连接
	delayms(1000);	
	sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n");     //建立服务器
	delayms(1000);	
	ES = 1;				      //esp8266初始化之后开串口中断
 
贴上51单片机负责串口发送的两个函数：
 
//发送一个字节
void sendChar(uchar a)
{
	SBUF = a;
	while(TI==0);
	TI=0;
	
}

//发送字符串
void sendString(uchar *s)
{
	while(*s!='\0')
	{
		sendChar(*s);
		s++;
	}
		
}
 
在串口中断中处理接收到的数据：
 
1：打开红色灯    2：关闭红色灯
 
3：打开黄色灯    4：关闭黄色灯
 
5：打开蓝色灯    6：关闭蓝色灯
 
esp8266在收到数据并转发给单片机时的数据格式：+IPD,<client号>,<收到的字符长度>:收到的字符，比如+IPD,0,5:hello，其中+PID是固定的；0代表的是TCP客户端编号，esp8266最多支持5个客户端同时连接，也就是说客户端编号是0到4，在本设计中由于只有一个客户端与esp8266相连，所以客户端编号是0；5代表收到的字符长度；hello是收到的字符。在本例中esp8266发送给单片机的数据是+IPD,0,1:1，我们把接收到的字符串缓存到字符数组中，所以在处理收到的数据逻辑中，首先判断是否是以'+'开始的，否则视作无效数据，然后判断数组中的第十个数据，因为第十个数据才是上位机发送过来的数据。
 
void uart() interrupt 4
{
    if(RI == 1)   
    {
        RI = 0;     //清除串口接收标志位
	receiveTable[i]=SBUF;
	if(receiveTable[0]=='+')
	{
		i++;
	}
	else
	{
		i=0;
	}
	if(i==10)
	{
		i=0;
		switch(receiveTable[9])
		{
			case '1':
				RedLED=0;
				break;
			case '2':
				RedLED=1;
				break;
			case '3':
				YellowLED=0;
				break;
			case '4':
				YellowLED=1;
				break;
			case '5':
				BlueLED=0;
				break;
			case '6':
				BlueLED=1;
				break;
		}
	}
    
  }
}
 
 
四、Android APP软件设计
 
 
Android APP是借助Android Studio来开发的，界面比较简单，通过编辑框输入esp8266的IP地址和端口号，esp8266默认的IP地址是192.168.4.1，端口号是333，这些都可以通过AT指令进行修改。布局页面的xml代码我们就不贴了，熟悉Android开发的读者很快就能根据截图编写出来，放上一个APP界面的截图：
 
 
我们主要看一下逻辑代码部分：
 
首先是控件的初始化和按钮点击事件回调的绑定
 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mBtnConnect = (Button) findViewById(R.id.btn_connect);
        mEtIP = (EditText) findViewById(R.id.et_ip);
        mEtPort = (EditText) findViewById(R.id.et_port);
        mBtnRedOn = (Button) findViewById(R.id.btn_red_on);
        mBtnRedOff = (Button) findViewById(R.id.btn_red_off);
        mBtnYellowOn = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_on);
        mBtnYellowOff = (Button) findViewById(R.id.btn_yellow_off);
        mBtnBlueOn = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_on);
        mBtnBlueOff = (Button) findViewById(R.id.btn_blue_off);
        mBtnConnect.setOnClickListener(this);
        mBtnRedOn.setOnClickListener(this);
        mBtnRedOff.setOnClickListener(this);
        mBtnYellowOn.setOnClickListener(this);
        mBtnYellowOff.setOnClickListener(this);
        mBtnBlueOn.setOnClickListener(this);
        mBtnBlueOff.setOnClickListener(this);

    }
 
按钮的点击回调方法：
 
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()) {
            case R.id.btn_connect:
                //连接
                if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {
                    String ip = mEtIP.getText().toString();
                    int port = Integer.valueOf(mEtPort.getText().toString());
                    mConnectThread = new ConnectThread(ip, port);
                    mConnectThread.start();
                }
                if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {
                    try {
                        mSocket.close();
                        mBtnConnect.setText("连接");
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                break;
            case R.id.btn_red_on:         //开红灯
                if (out != null) {
                    out.print("1");
                    out.flush();
                }
                break;
            case R.id.btn_red_off:        //关红灯
                if (out != null) {
                    out.print("2");
                    out.flush();
                }
                break;
            case R.id.btn_yellow_on:
                if (out != null) {
                    out.print("3");
                    out.flush();
                }
                break;
            case R.id.btn_yellow_off:
                if (out != null) {
                    out.print("4");
                    out.flush();
                }
                break;
            case R.id.btn_blue_on:
                if (out != null) {
                    out.print("5");
                    out.flush();
                }
                break;
            case R.id.btn_blue_off:
                if (out != null) {
                    out.print("6");
                    out.flush();
                }
                break;
        }
    }
 
 
 
负责连接esp8266的线程：
 
private class ConnectThread extends Thread {
        private String ip;
        private int port;

        public ConnectThread(String ip, int port) {
            this.ip = ip;
            this.port = port;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                mSocket = new Socket(ip, port);
                out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        mBtnConnect.setText("断开");
                    }
                });
                new HeartBeatThread().start();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
                });
            }
        }
    }
 
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本文完！
 

第一部分。单片机简介
 
MSC-51单片机指以8051为核心的单片机，由美国的Intel公司在1980年推出，80C51是MCS-51系列中的一个典型品种；其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。
 
单片机：在一片集成电路芯片上集成微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机（single chip Microcomputer）也叫微控制器（MCU）。
 
CPU（ Central Processing Unit ）：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；
 
RAM（ Random-Access Memory ）：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；
 
ROM （Read-Only Memory）：用以存放程序、一些原始数据和表格；
 
I/O（input/output）口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；
 
T/C (timer/counter)：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；
 
 数字电路中只有两种电平：高和低
 
单片机为TTL电平： 高 +5V      低 0V
 
RS232电平：计算机的串口   高 -12V     低+12V
 
所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232等其他芯片
 
数字电路的点评特性据定了他只能用二级制：
 
二进制逻辑运算，与或非和异或
 
数据类型：
 
因为51单片机是8位的，所以他的数据类型一般用unsigned char 
 
 
第二部分。引脚简介
 
1.  电源引脚：Vcc （40脚）：电源端，接+5V电源。
 
Vss(Gnd) （20脚）：接地端，接+5V电源地端
 
2. 外接晶体引脚：XTAL1和XTAL2
 
89C51内部有一个振荡器和时钟产生电路。
 
XTAL1（19脚）：   片内振荡电路反相放大器输入
 
XTAL2（18脚）：片内振荡电路反相放大器输出 当采用内部时钟时,片外连接石 英晶体和微调电容，产生原始 的振荡脉冲信号。
 
采用外部时钟时, XTAL1输入 外部时钟脉冲信号, XTAL2悬空.
 
3. 控制信号引脚：RST、ALE、PSEN、EA
 
RST (9脚) : 复位信号输入端，高电平有效。
 
          保持两个机器周期高电平时,完成复位操作。
 
ALE/PROG (30脚) :
 
地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端
 
正常时,连续输出振荡器频率的1/6正脉冲信号。
 
访问片外存储器时：
 
作为锁存P0口低8位地址的控制信号。
 
对8751片内 ROM编程写入时：作为编程脉冲输入端。
 
PSEN (29脚): 外部程序存储器读选通输出信号
 
访问片外ROM时,输出负脉冲作为读ROM选通.
 
常连接到片外ROM芯片的输出允许端（OE）作外部ROM的读选通信号。
 
EA/Vpp (31脚):
 
外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端.   平常,接“1”时，CPU访问片内4KB的ROM，当地址超4KB时，自动转向片外ROM中的程序。当接“0”时，CPU只访问片外ROM。 第2功能Vpp              对8051编程时，编程电压输入端。
 
4. 输入/输出端口引脚 P0、P1、P2、P3
 
4个8位的并行输入/输出端口，共32个引脚。作为通用输入/输出端口
 
通用输入/输出端口
 
     准双向口:  作输入时要先对锁存器写“1”。默认启动初始化为高电平
 
P0端口（P0.0—P0.7，第39—32脚）：
 
      漏极开路的准双向口, 内部没有上拉电阻，为搞阻状态，不能正常输出高低电平，做I/O时需要接上拉电阻（10K）
 
P1端口（P1.0—P1.7，第1—8脚）：
 
      内部带上拉电阻的准双向口,在做输入时要先1
 
P2端口（P2.0—P2.7，第21—28脚）：
 
      内部带上拉电阻的准双向口,与P1相似
 
P3端口（P3.0—P3.7，第10—17脚）：
 
      内部带上拉电阻的准双向口,做I/O时与P1相似，另外有第二功能
 
P3口的第二功能
 
 
 

   目前，单片机型号种类繁多，以其优越的控制性能在自动化控制领域占有重要地位。如今单片机无处不在，像我们的电冰箱、空调、洗衣机都是单片机在内部控制，当然，他们所用的单片机是定制的，并不是我们学习时使用的单片机。除此不同品牌的单片机芯片采用的内核也会不同，比如INTEL公司的MCS-51内核（代表芯片：AT89系列、国产STC系列等），ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核（代表芯片：STM32系列）等。因为内核的差异，使得他们在使用中也会有所不同。
 
对于初学者来说，51单片机中的STC89C52是很不错的选择，因为它便宜（单片价格在8RMB左右），而且相对容易学习。接下来将以这款芯片为例介绍51单片机。
 
 
首先简单介绍这款芯片：
 
1.STC89C52是STC公司（中国深圳宏晶科技公司）生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器（8K对单片机来说不小了，当然不能跟我们的手机比），使用MCS-51内核，指令代码完全兼容传统8051。
 
2.工作电压范围很广（这里只介绍5V版本），在3.3V~5.5V之间都能工作，但是电压越高，工作电流也会更大，通俗的说，如果用单片机点亮一颗LED灯，使用5.5V供电，灯的亮度要比3.3V供电时亮，耗电也会更多。
 
3.通用I/O 口（4x8=32个），复位后为：P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。（除非某I/0口置零，否则它就输出高电平）
 
4.工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051 的0～80MHz，实际工作 频率可达48MHz，其工作频率取决于晶振频率，我们常用的是12MHz、11.0592MHz。
 
5.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序。在学习过程中，我们只要使用ISP即可，也就是制作好电路板之后，只要把RxD/P3.0,TxD/P3.1通过排针引出来，我们就可以通过USB-TTL把程序烧录到单片机，不需要再把单片机芯片从系统板上取出来。
 
6.共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2
 
其他参数就不详细介绍，其资料可自行在网上查阅。
 
首先需要了解这款芯片的引脚图，才能根据引脚连接各种元件。（暂时只标注常用的的功能）
 
 
接下来详细探讨各模块：
 
 1，I/O口
 
I/O口即输入输出口，是单片机用来输出或者输入信号的端口。STC89C52共有四组（P0、P1、P2、P3），每组8个（每组I/O口能同时输出8位二进制数，所以该芯片为8位控制器），共32个I/O口。
 
单片机所有I/O口默认状态都是高点平，除非在程序里将其置0，这样的设定可以让单片机运行更稳定。
 
通常，I/O口都会连接上拉电阻，其目的一是使单片机运行稳定，二是提高单片机驱动能力，即让单片机能控制更大的负载。上拉电阻我们常用阻值为10K的9P排阻即可（其大小在1~10K都可，电阻小可提高驱动能力，电阻大可以降低功耗）。它有9个引脚，一个为公共端，另外八个引脚与I/O口相连。其结构及接线图如下图所示。注意，除了上拉电阻，还有下拉电阻，上拉电阻的公共端是接VCC，下拉电阻的公共端是接GND，这里暂不讨论下拉电阻。
 
 
 
 
2.时钟电路
 
这里的时钟并不是我们所说的钟表，而是指一种信号（理想的时钟信号就是矩形波，或者说脉冲波）。从数字电子技术中学习知道，在逻辑电路中，必须依靠时钟信号才能工作（例如触发器，每收到一个时钟信号，就动作一次），单片机其实就可以看成就是一个集成化的逻辑电路。所以我们需要外接时钟电路，来让单片机工作。
 
 
时钟电路的核心是晶振，它是一种可以产生稳定震荡频率的电子元件。它的基本参数是震荡频率，单位为MHz，其参数决定了单片机的工作频率。其数值一般刻在晶振元件上面。常用的单片机晶振主要有12.000MHz和11.0592MHz，当程序中使用了定时器，使用11.0592MHz晶振可以定时更准确。
 
时钟电路除了晶振还有两个瓷片电容（30pF），这两个电阻可以起到微调频率的作用。
 
晶振电路有两个端口XT1和XT2，将这两个端口分别与单片机的18脚（XTAL2）、19脚（XTAL1）相连即可为单片机提供时钟信号（这两个端口没有顺序，可以随意连接）。
 
3.复位电路
 复位电路说白了就是用来重启单片机，使单片机初始化，重新开始执行程序。当单片机因程序问题出现故障（比如程序中出现不可控的死循环），可通过复位电路向单片机第9脚RET发送一个复位信号，单片机就可自行复位。这个复位信号是一个连续2个机器周期（24个时钟周期）的高电平。也就是单片机的RES脚如果连续两个机器周期都是被置于高电平，单片机就会自动复位。
 
 
所以最简单的复位电路就是上图所示。按下开关K，VCC接入单片机RST，两个机器周期后，单片机复位。（实际使用中，你按下按钮立刻松开，这段时间已经远超过两个机器周期，所以按下复位键不需要停顿再松开）如果一直按着复位键，单片机则不会进入工作状态，只有松开复位键单片机才开始工作。
 
一般来说，单片机上电以后自动从程序开头执行，所有寄存器也是初始值。但是在一些复杂的电路中，单片机的外接电路很多，有时候会有电容电感之类的，他们上电之后并不能立即进入工作状态，他们有个“充电”过程，虽然时间短，但是单片机执行一条指令是微秒级的，很容易让单片机误判，出现意想不到的错误。如何避免这种现象？
 
请设想：如果单片机上电之后，不立即进入工作状态，而是停顿“一会儿”，等其他元件充电完毕，再进入工作状态，那就可以躲开上电初期的不稳定因素，从而避免误判。
 
那如何实现这个停顿呢？这就依赖于复位电路的上电自动复位了。
 
 
上面是单片机常用的复位电路。
 
其原理涉及到电路原理中的KCL定律和一阶电路的零状态响应，不感兴趣可略过。
 
上电后，电解电容C1充电，其电压变化为 [式1]，
 
而RET处的电位即对地电压，可以看到，电阻R9的电压在数值上正好等于RET的电位，
 
根据基尔霍夫电压定律，R9的电压=电源电压-电容C1电压，即，
 
式中的τ为时间常数，其值为τ=RC=1000X22/1000000=22ms,其电压变化曲线如图（简略绘制，仅供参考）：
 
 
可以看到在很长一段时间里（其实不到20ms），Ur都保持在较高的电位，也就是RET为高电平（3.7V以上电压单片机都认为是高电平），在这段时间，足够单片机躲过上电初期的不稳定。当Ur的电压减小到不足以让单片机判定为高点平，复位失效，单片机工作。
 
可以看到这种复位电路也能手动复位，按下开关S1，电容C1通过R10放电，松开S1，电容C1又开始充电，其情形与上电复位相同，RET接收到高电平，单片机复位。
 所以复位电路的作用一是开机自动复位，躲过上电时的不稳定；二是手动复位，在单片机运行出错时使用。
 
4.其他引脚
 
并行串口：第10、11脚是单片机的并行串口，作用就是烧录程序。注意这两脚是P3.0、P3.1复用了。烧录程序需要用到烧录工具USB-TTL。
 
 
实际的USB-TTL有很多型号，有的型号有10个引脚，但烧录程序只需用到四个（VCC、GND、RXD、TXD）。所以我们需要四根杜邦线，首先，将转换工具上的VCC、GND与单片机系统板的VCC、GND连接，然后把烧录工具的RXD与单片机的TXD连接，烧录工具的TXD与单片机的RXD连接。因为两个引脚一个是发送数据，一个是接收数据，转换工具发送数据（TXD），单片机自然是接收数据（RXD），反之同理。另外，烧录程序还需用到软件STC-ISP，这是专门用于STC系列单片机的烧录软件。
 
存储器选通：单片机的31脚是存储器选通EA，单片机内部存储空间很小，如果需要扩展空间，就需要用到这个功能。当EA置于高电平，单片机从内部存储器开始执行程序；当EA置于低电平，单片机则从外部存储器开始执行程序。对初学者来说，我们使用内部存储器就足够了，所以可以直接将EA接VCC。
 
同样，第30脚ALE为地址锁存信号，也是在有外部存储器是使用，不用时将其悬空即可；29脚PSEN为外部存储器读选通信号，同样将其悬空。另外的40脚、20脚分别接电源正极、负极（地）不用多说了。
 
 
 
以上纯属个人理解，如有错误，还请指出.