MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王忠飛，胥芳 著

圖書標籤:

• MCS-51單片機
• 單片機原理
• 嵌入式係統
• C51
• 高等學校教材
• 機械設計
• 自動化
• 電子技術
• 微控製器
• 實踐應用

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560617725

版次：1

商品編碼：12156159

包裝：平裝

叢書名： 高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2007-01-01

用紙：膠版紙

正文語種：中文

內容簡介

　　《MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材》全麵、係統地闡述瞭MCS-5l係列單片機內核的硬件結構、指令集、功能部件原理等，並且給齣瞭以MCS-51單片機為核心的嵌入式控製係統中的常用構件，如大容量存儲器、鍵盤、顯示器、I／O（輸入／輸齣）單元、ADC和DAC等。《MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材》注重係統性和實用性，所有構件都是可以直接利用的。《MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材》明顯的特點是采用嵌入式c編程語言為工具，采用多任務、消息傳送機製，用定時器節拍觸發方式實現係統的多個任務之間同步的編程思想。
　　《MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材》遵循結構嚴謹、邏輯清晰、敘述詳細、通俗易懂、較多實例的原則，以便於自學。《MCS-51單片機原理及嵌入式係統應用/高等學校機械設計製造及自動化專業“十三五”規劃教材》可以作為工科院校的專科生和本科生學習MCS-51單片機課程的教材，也適閤於嵌入式係統的開發人員以及其他對嵌入式控製係統有興趣的技術人員參考。

目錄

第一章 緒論
1．1 單片機的發展概況
1．2 單片機的發展趨勢
1．3 各種單片機的主要性能特點
1．4 MCS一51係列單片機的性能特點
1．5 MCS一5l單片機的應用和開發步驟
習題一

第二章 MCS一51係列單片機硬件內核
2．1 MCS．5l係列單片機的引腳配置及其特性
2．2 MCS．5 1係列單片機的內部結構
2．3 MCS．51係列單片機的I／0端口
2．3．1 I／O端口的內部結構
2．3．2 I／O端口的讀寫控製
2．4 MCS．51係列單片機的存儲器
2．4．1 MCS．51係列單片機的存儲器的組成
2．4．2 MCS一5l係列單片機的特殊功能寄存器
2．5 MCS．51係列單片機的復位及時鍾信號
2．5．1 復位過程和寄存器的復位狀態
2．5．2 復位和μp監控電路
2．5．3 時鍾電路
2．6 MCS．51係列單片機的節電模式
習題二

第三章 MCS一51係列單片機的指令集及匯編語言程序設計基礎
3．1 MCS一5l係列單片機指令係統的尋址方式
3．2 MCS．51係列單片機指令集及其說明
3．2．1 數據傳送類指令
3．2．2 算術運算類指令
3．2．3 邏輯運算類指令
3．2．4 控製轉移類指令
3．2．5 位操作類指令
3．2．6 匯編語言僞指令
3．3 MCS一51係列單片機匯編語言程序設計
3．3．1 一個簡單的匯編語言程序
3．3．2 循環及程序轉移控製
3．3．3 散轉和查錶的子程序
3．3．4 碼製轉換的子程序
3．3．5 數學運算的子程序
習題三

第四章 MCS-51係列單片機C語言程序設計
4．1 MCS一51係列單片機的C編譯器
4．2 IAR EW8051的集成開發環境
4．2．1 IAR Embedded Workbench開發平颱的使用方法
4．2．2 C-SPY模擬器的使用方法
4．3 IAR EW8051的C語言流程控製語句
4．3．1 判斷語句
4．3．2 循環控製語句
4．4 IAR EW8051的C語言數據類型
4．4．1 IAR EW805 1的c語言數據類型和變量
4．4．2 數組變量
4．4．3 指針變量
4．4．4 結構體變量
4．4．5 枚舉變量和共用體
4．4．6 MCS一5l係列單片機的SFR在C語言中的使用方法
4．4．7 利用c語言訪問MCS一5 1係列單片機的外部擴展資源
4．5 函數和模塊化程序設計
4．5．1 函數的定義
4．5．2函數的參數、返迴值和函數的調用
4．5．3 中斷服務程序
4．5．4 模塊化程序設計及其連接
習題四

第五章 MCS一51係列單片機中斷係統、定時／計數器和串行口的結構及編程控製．
5．1 MCS一51係列單片機的中斷請求源
5．2 MCS一51係列單片機的外部中斷
5．2．1 外部中斷的結構和控製
5．2．2 外部中斷的響應過程和應用
5．3 MCS一51係列單片機的定時／計數器
5．3．1 定時／計數器的結構和控製
5．3．2定時／計數器的四種工作方式
5．3．3 定時／計數器的編程控製和應用
5．4 MCS一51係列單片機的串行口
5．4．1 串行口的結構和控製
5．4．2 串行口的四種工作方式
5．4．3 串行口波特率的計算
5．4．4 串行口編程和應用
5．5 Mcs一51係列單片機多源中斷的應用
習題五

第六章 MCS-51係列單片機的外部資源擴展
6．1 MCS一51係列單片機的外部地址擴展
6．1．1 MCS一51係列單片機的外部資源擴展概述
6．1．2 常用的地址鎖存器和地址譯碼器
6．2 MCS一51 係列單片機的外部程序存儲器的擴展
6．2．1 常用程序存儲器的特點
6．2．2 外部程序存儲器的擴展
6．3 MCS一51係列單片機的外部數據存儲器的擴展
6．3．1 常用數據存儲器
6．3．2 並行接口數據存儲器的擴展
6．3．3 串行接口數據存儲器的擴展
6．4 MCS一51係列單片機的外部I／O通道的擴展
6．4．1 I／0通道擴展概述
6．4．2 利用標準的TrL電路擴展可編程I，0通道
6．4．3 利用CPLD擴展可編程I／O通道
習題六

第七章 MCS一51係列單片機與鍵盤、顯示器、ADC和DAC的接口設計．
7．1 MCS一51單片機係統的鍵盤設計
7．1．1 非編碼式鍵盤的接口設計和編程
7．1．2 其他方式的鍵盤接口
7．2 MCS一51單片機係統的顯示器接口和編程控製
7．2．1 LED顯示器的接口
7．2．2 字符型L，CD顯示器的接口
7．2．3 圖形點陣LCD顯示器的接口
7．3 MCS一51單片機與ADC和DAC的接口
7．3．1 ADC和DAC的性能指標
7．3．2 MCS一51單片機與DAC器件的接口
7．3．3 MCS一51單片機與ADC器件的接口
習題七
附錄A MCS-51係列單片機指令集一覽錶
附錄B PC機與MCS-51單片機串行通信實例
參考文獻

《嵌入式係統設計與實踐：從原理到應用》 書籍簡介 本書旨在為讀者構建一個紮實的嵌入式係統知識體係，從基礎的原理剖析到實際的應用開發，全麵涵蓋嵌入式領域的核心概念、關鍵技術和最新發展。本書特彆適閤高等院校電子工程、自動化、計算機科學與技術等相關專業的本科生、研究生，以及從事嵌入式係統研發的工程師和技術愛好者。 第一部分：嵌入式係統基礎理論 第一章 嵌入式係統概述 本章將深入探討嵌入式係統的定義、特點、發展曆程及其在現代社會中的重要地位。我們將闡述嵌入式係統與通用計算機係統的本質區彆，分析其“嵌入性”、“專用性”和“實時性”等核心特徵。通過對典型嵌入式應用領域（如工業控製、消費電子、通信設備、醫療器械、汽車電子等）的案例剖析，幫助讀者建立對嵌入式係統廣泛應用場景的宏觀認識。此外，本章還將介紹嵌入式係統的基本組成，包括硬件平颱、嵌入式軟件以及兩者之間的交互關係，為後續章節的學習奠定基礎。 第二章 微處理器與微控製器基礎 本章將詳細講解嵌入式係統中扮演核心角色的微處理器和微控製器。我們將從馮·諾依曼體係結構和哈佛體係結構入手，剖析CPU的工作原理、指令集、流水綫技術等。重點介紹不同類型的微處理器（如ARM、MIPS、x86等）及其各自的優勢和適用場景。隨後，我們將聚焦微控製器（MCU），詳細闡述其集成度高的特點，包括CPU、內存、外設（定時器/計數器、ADC、DAC、GPIO、UART、SPI、I2C等）的集成。通過對比分析不同係列微控製器（如STM32、AVR、PIC等）的架構和特性，幫助讀者理解如何根據項目需求選擇閤適的MCU。本章還會涉及低功耗設計、功耗模式等關鍵概念，為開發高效節能的嵌入式産品提供理論支持。 第三章 嵌入式存儲器係統 內存是嵌入式係統的重要組成部分，本章將係統介紹嵌入式係統中常用的各類存儲器。我們將區分易失性存儲器（如DRAM、SRAM）和非易失性存儲器（如Flash ROM、EEPROM）。深入講解各種存儲器的物理結構、工作原理、性能指標（如訪問速度、容量、功耗）以及在嵌入式係統中的應用。重點將放在嵌入式係統中常用的Flash存儲器，包括NOR Flash和NAND Flash的區彆、擦寫機製、壽命限製以及相關接口標準。此外，本章還將探討內存管理單元（MMU）和內存保護單元（MPU）的作用，以及高速緩存（Cache）對係統性能的影響。 第四章 嵌入式係統硬件接口與總綫技術 硬件接口是嵌入式係統與外界交互的關鍵，本章將深入探討各種常見的硬件接口和總綫技術。我們將詳細介紹串行通信接口，包括UART、SPI、I2C、CAN、USB等，闡述它們的工作原理、通信協議、電氣特性以及在不同應用中的典型用途。同時，我們將講解並行接口（如GPIO）的配置和使用。對於總綫技術，本章將重點介紹係統總綫（如AMBA總綫族）、片內總綫和片外總綫的概念，分析總綫仲裁、數據傳輸協議等。我們將探討PCIe、Ethernet等高速總綫在高性能嵌入式係統中的應用。此外，本章還將涉及中斷係統、DMA控製器等硬件支持，闡明它們如何提升係統效率和響應速度。 第五章 嵌入式實時操作係統（RTOS） 實時操作係統（RTOS）是構建復雜嵌入式係統的基石，本章將全麵介紹RTOS的核心概念和關鍵技術。我們將從操作係統的基本功能（任務管理、內存管理、設備管理、文件係統）入手，重點闡述RTOS的實時性概念，包括硬實時和軟實時，以及它們對係統設計的影響。本章將深入講解RTOS的任務調度策略（如優先級調度、輪轉調度、時間片輪轉等）、任務間的通信與同步機製（如信號量、互斥量、消息隊列、事件標誌組等）。我們將分析RTOS如何處理中斷、定時器以及異常。通過對多種主流RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks、μC/OS等）的介紹和對比，幫助讀者理解不同RTOS的特點和適用範圍。 第二部分：嵌入式軟件開發 第六章 嵌入式C語言編程 C語言是嵌入式軟件開發最常用的語言，本章將聚焦嵌入式C語言的特性和開發實踐。我們將復習C語言的基礎語法，並重點講解其在嵌入式開發中的特有應用，如指針的深入使用、位操作、結構體和聯閤體的靈活運用、宏定義和預處理指令的技巧。本章還將介紹嵌入式開發中常用的庫函數，以及如何編寫高效、緊湊、低功耗的嵌入式C代碼。我們將討論嵌入式環境下內存管理（棧、堆、靜態內存）的特點，以及可能齣現的內存泄漏和棧溢齣問題。通過大量的代碼示例和嵌入式場景的應用，幫助讀者掌握C語言在嵌入式領域的精髓。 第七章 嵌入式匯編語言編程 雖然C語言是主流，但匯編語言在某些關鍵場景下依然不可或缺。本章將介紹嵌入式匯編語言的基本概念、指令集結構以及與C語言的結閤方式。我們將講解匯編語言在底層硬件控製、中斷服務程序、性能優化等方麵的作用。通過具體的匯編指令示例，幫助讀者理解CPU的工作細節，以及如何通過匯編語言實現對硬件的精確控製。本章還將探討交叉編譯和調試中匯編語言的使用。 第八章 嵌入式交叉開發環境與工具鏈 嵌入式係統的開發與通用PC開發有所不同，需要一套專門的交叉開發環境。本章將詳細介紹嵌入式交叉開發環境的組成，包括交叉編譯器、交叉匯編器、鏈接器、調試器等。我們將重點講解GCC、Clang等常用交叉編譯器的使用方法，以及Makefile在自動化構建項目中的重要作用。本章還將深入介紹常用的嵌入式調試工具，如GDB、JTAG/SWD接口調試器、邏輯分析儀、示波器等，闡述它們在代碼調試、性能分析和硬件故障排查中的應用。讀者將學習如何配置和使用這些工具，以提高開發效率和代碼質量。 第九章 嵌入式係統調試技術 調試是嵌入式開發過程中至關重要的一環，本章將係統介紹各類嵌入式係統調試技術。我們將講解代碼調試的常用方法，如斷點設置、單步執行、觀察變量、內存查看等。重點介紹仿真器（Simulator）、仿真器（Emulator）、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具的使用技巧，以及它們如何幫助定位軟件和硬件的協同問題。本章還將探討printf調試、日誌係統、代碼覆蓋率分析等間接調試方法。最後，我們將介紹嵌入式係統中的常見bug類型及其調試策略。 第十章 嵌入式係統移植與驅動程序開發 將操作係統和應用程序移植到目標硬件平颱是嵌入式開發的重要環節。本章將詳細講解嵌入式係統的移植過程，包括引導加載程序（Bootloader）的設計與實現、內核的配置與編譯、文件係統的構建等。重點將放在嵌入式驅動程序的開發，包括設備驅動模型的理解、裸機驅動的編寫、以及基於RTOS的驅動程序開發。我們將以常見的硬件設備（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、LCD、按鍵、LED等）為例，演示驅動程序的編寫過程。本章還將介紹驅動程序的調試和優化方法。 第三部分：嵌入式係統應用與進階 第十一章 嵌入式通信協議與網絡 現代嵌入式係統廣泛應用於聯網環境中，本章將深入探討嵌入式通信協議和網絡技術。我們將介紹工業領域常用的現場總綫（如Modbus、CAN、Profibus等）及其在自動化控製中的應用。我們將詳細講解TCP/IP協議棧在嵌入式係統中的實現和應用，包括Socket編程、HTTP、MQTT等應用層協議。本章還將介紹低功耗廣域網（LPWAN）技術，如LoRa、NB-IoT等，以及它們在物聯網（IoT）領域的應用。讀者將學習如何設計和實現嵌入式設備的互聯互通。 第十二章 嵌入式操作係統高級應用 在本章中，我們將進一步探討嵌入式操作係統的進階應用。我們將深入研究RTOS的內核機製，如中斷處理、定時器管理、內存分配算法等。重點講解文件係統的實現原理和應用，如FATFS、YAFFS等。本章還將介紹嵌入式GUI（圖形用戶界麵）的開發，包括常用GUI庫（如LVGL、emWin等）的使用，以及如何設計和實現用戶友好的嵌入式界麵。此外，我們還將討論嵌入式係統的實時性保障、功耗優化以及嵌入式安全等高級議題。 第十三章 物聯網（IoT）嵌入式係統開發 物聯網是當前嵌入式技術最活躍的應用領域之一，本章將專注於物聯網嵌入式係統的開發。我們將介紹物聯網的基本架構，包括感知層、網絡層和應用層。重點講解如何利用傳感器采集數據，如何通過各種通信技術（Wi-Fi、藍牙、Zigbee、LPWAN等）將數據傳輸到雲平颱。我們將介紹主流的物聯網雲平颱（如阿裏雲、AWS IoT、Azure IoT等）的使用，以及如何在嵌入式端與雲平颱進行交互。本章還將探討物聯網設備的安全、遠程升級和管理等問題。 第十四章 嵌入式係統安全性 隨著嵌入式係統應用範圍的擴大，安全性問題日益凸顯。本章將全麵探討嵌入式係統的安全挑戰和應對策略。我們將分析嵌入式係統常見的安全威脅，如硬件漏洞、軟件漏洞、通信安全、數據安全等。重點介紹加密算法（如AES、RSA）、數字簽名、安全啓動、安全存儲等安全技術在嵌入式係統中的應用。本章還將探討嵌入式係統的訪問控製、權限管理以及安全更新機製。 第十五章 嵌入式係統項目實戰 理論結閤實踐是學習嵌入式技術的關鍵。本章將通過多個不同復雜度的項目實戰，幫助讀者鞏固所學知識，並將理論應用於實際開發。我們將從簡單的LED閃爍、按鍵控製開始，逐步深入到溫度傳感器數據采集與顯示、小型機器人控製、智能傢居設備原型開發等項目。每個項目都將詳細講解項目需求分析、硬件選型、軟件設計、代碼實現、調試和測試等全過程。通過這些實戰項目，讀者將獲得寶貴的項目開發經驗。 附錄 常用嵌入式開發工具速查手冊 嵌入式常用術語錶 參考文獻 本書力求內容翔實、條理清晰、圖文並茂，通過深入淺齣的講解和豐富的實例，幫助讀者掌握嵌入式係統的核心技術，為讀者在嵌入式開發領域的設計、實現和創新打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個機械設計製造及自動化專業的學生，我一直覺得理論知識和實際應用之間似乎總有一層隔閡。然而，這本書的齣現，很好地彌閤瞭這一差距。它將 MCS-51 單片機的原理和嵌入式係統的應用緊密地聯係起來，讓我看到瞭這些看似抽象的知識是如何在實際的工業自動化和智能製造領域發揮作用的。書中涉及的不少案例，都與我們專業緊密相關，比如用於電機控製的伺服係統、用於過程測量的智能儀錶等。這讓我深刻體會到，單片機技術不僅僅是電子工程師的專利，對於我們機械設計製造及自動化專業的學生來說，掌握單片機的開發和應用，能夠極大地提升我們在産品設計和係統開發方麵的能力，讓我們能夠更好地將機械、電子、信息技術融閤起來，設計齣更智能、更高效的自動化産品。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構非常清晰，邏輯性也很強。從最基礎的單片機原理講解，到具體的應用案例分析，再到一些更深入的係統設計思路，循序漸進，層層遞進，讓讀者能夠逐步建立起對 MCS-51 和嵌入式係統的全麵認知。我尤其欣賞的是書中對於一些難點問題的講解方式，作者總是能夠用通俗易懂的語言，結閤清晰的圖示和錶格，將復雜的概念變得簡單明瞭。而且，書中還提供瞭大量的參考資料和擴展閱讀的建議，這對於想要深入研究的讀者來說，無疑是極大的幫助。它不像有些教材那樣，隻給齣單一的答案，而是鼓勵讀者去思考，去探索，去尋找更多可能性。讀完這本書，我感覺自己的學習主動性也被激發齣來瞭，不再是被動地接受知識，而是主動地去探求和理解。

評分☆☆☆☆☆

在嵌入式係統的應用方麵，這本書簡直就是一本寶藏！它不僅僅是停留在理論層麵，而是真正將 MCS-51 單片機與實際的硬件相結閤，展示瞭如何構建一個完整的嵌入式係統。我印象最深刻的是書中關於傳感器接口和執行器控製的部分，比如如何連接溫度傳感器、如何驅動步進電機等，這些都是在實際項目中非常常見的需求。書中的案例分析非常詳盡，從硬件電路的設計到軟件程序的編寫，都給齣瞭詳細的步驟和解釋，即使是像我這樣經驗不算非常豐富的人，也能照著一步步地操作，最終實現預期的功能。更重要的是，書中還介紹瞭一些常用的通信協議，如 I2C 和 SPI，這讓我對不同設備之間的數據交互有瞭更深的認識，也為我以後處理更復雜的係統集成問題提供瞭寶貴的經驗。

評分☆☆☆☆☆

對於“十三五”規劃教材這個定位，這本書確實做得非常齣色。它不僅內容更新及時，緊跟時代發展的步伐，而且在知識體係的構建上，也充分考慮到瞭我們專業學生的學習需求和未來發展方嚮。書中強調的不僅是 MCS-51 單片機本身，更重要的是它所承載的嵌入式係統設計理念和方法。我能夠感受到作者在編寫過程中，傾注瞭大量的心血，力求將最前沿的技術、最實用的知識呈現給讀者。這本書讓我覺得，我在學習的不僅僅是某個具體的微控製器，而是在掌握一種解決實際問題的思維方式和技術手段。它讓我對未來的學習和工作充滿瞭信心，也讓我看到瞭這個專業廣闊的應用前景。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題很長，一開始還以為會是一本晦澀難懂的純理論書籍。但沒想到，當我真正翻開它的時候，驚喜感油然而生。首先，它在原理講解方麵做得相當到位，作者並沒有直接跳到復雜的應用，而是循序漸進地介紹瞭 MCS-51 單片機的核心概念，比如它的指令集、寄存器結構、中斷係統等等。我特彆喜歡它對那些基礎知識點的講解方式，總是能用形象的比喻或者簡單的示例來闡釋，讓我這個初學者也能很快理解。而且，書中提供的代碼示例也都非常實用，不是那種脫離實際的“Hello World”，而是能直接用於解決一些小問題，這極大地激發瞭我動手實踐的興趣。讀完原理部分，我感覺自己對 MCS-51 的整體架構和工作方式有瞭比較紮實的掌握，為後續的學習打下瞭堅實的基礎。