單片機原理與接口技術(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹天漢 著

圖書標籤:

• 單片機
• 原理
• 接口技術
• 嵌入式係統
• 電子技術
• 微控製器
• AVR
• STM32
• 8051
• 數字電路

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121090646

商品編碼：29753393905

包裝：平裝

齣版時間：2009-07-01

基本信息

書名：單片機原理與接口技術(第3版)

定價：31.00元

作者：曹天漢

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2009-07-01

ISBN：9787121090646

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.581kg

編輯推薦

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內容提要

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本書分為四部分共12章。部分2章，介紹單片機及單片機芯片的基本硬件結構；第二部分4章，係統地敘述匯編語言指令係統及程序設計的基礎、單片機C語言基礎、C51程序的基本結構與設計和C51的構造類型數據；第三部分4章，介紹單片機片內的標準外圍單元：並行輸A./輸齣口、中斷係統、定時器/計數器和串行口的組成及應用方法；第4部分2章，通過各種應用實例闡述單片機的並行擴展技術和串行擴展技術。
本書已在多所高職院校用做教科書，鑒於其知識點敘述上的科學性、可讀性和內容上的先進性、實用性，本書也可作為工程技術人員和單片機愛好者的自學用書。

目錄

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部分　單片機及其基本組成
章　單片機概述
1.1　單片機
1.2　單片機係統
習題1
　第2章　MCS-51單片機的基組成
2.1　概述
　 2.1.1 MCS-51單片機的內部結構框圖
　 2.1.2 MCS-51單片機的引腳及片外總綫結構
2.2　中央處理器CPU
2.3　振蕩器和時鍾電路
　 2.3.1　電路組成
　 2.3.2　時序與時序定時單位
2.4　MCS.51單片機的內部存儲器
　 2.4.1 MCS.51單片機係統的存儲器結構及地址空間
　 2.4.2　MCS.51單片機的內部數據存儲器
　 2.4.3　特殊功能寄存器
　 2.4.4　堆棧及其存儲特性
　 2.4.5　內部程序存儲器
2.5　MCS.51單片機的復位
2.6　單片機的幾種工作方式
習題2
第二部分　MCS-51單片機的指令係統及程序設計
　第3章　MCS-51單片機的匯編語言指令係統
3.1　指令格式及常用符號
　3.1.1　指令的匯編語言格式
　 3.1.2　指令編碼的格式
　 3.1.3　指令中常用符號
　 3.1.4　指令執行的基本過程
3.2　指令中的尋址方式
3.3　數據傳送指令
　 3.3.1　在單片機片內RAM中傳送數據的指令
　 3.3.2　讀寫外部RAM的指令
　 3.3.3　讀程序存儲器的指令
3.4　算術運算類指令
　 3.4.1　加法指令
　 3.4.2　減法指令
　 3.4.3　乘法指令
　 3.4.4　除法指令
3.5　邏輯運算與移位類指令
3.6　控製轉移類指令
　 3.6.1　無條件轉移指令
　 3.6.2　條件轉移指令
　 3.6.3　調用與返迴指令
　 3.6.4　空操作指令
　 3.7　位操作類指令
　 3.8　MCS-51匯編語言的僞指令
　 習題3
　 軟件實訓1
　第4章　單片機C語言基礎
4.1　單片機C語言概述
　4.1.1　C語言的特點
　 4.1.2　單片機C語言——C51
4.2　單片機C51語言基本語法
　 4.2.1 C51的運算量
　 4.2.2 C51的數據類型
　 4.2.3 C51的存儲種類和存儲器類型
　 4.2.4 C51的運算符和錶達式
習題4
　第5章　MCS-51單片機程序設計
5.1　程序設計的基本方法
　 5.1.1　程序設計的步驟
　5.1.2　源程序的編輯、編譯和匯編
5.2　程序的基本形式與設計舉例
　 5.2.1 匯編語言程序的基本結構與設計舉例
　 5.2.2　C51程序的基本結構與設計舉例
習題5
　第6章　C51的構造類型數據
6.1　數組
　 6.1.1　數組的引入
　 6.1.2　一維數組
　 6.1.3　二維數組
　 6.1.4　字符數組
　 6.1.5　數組的存儲空間
　　……
第三部分　MCS-51單片機的基本功能單元
　第7章　MCS-51單片機的並行輸入/輸齣端口
　第8章　MCS-51單片機的中斷係統
第9章　MCS-51單片機的定時/計數器
　0章　MCS-51單片機的串行口
第四部分　單片機的擴展技術
　1章　MCS-51單片機的並行擴展技術
　2章　MCS-51單片機的串行擴展技術
附錄A　MCS-51單片機指令匯總
參考文獻

作者介紹

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曹天漢，男，浙江杭州人，副教授，先後畢業於寜夏大學物理專業和浙江大學計算機應用專業，多年從事高等職業技術教育教學和教學管理工作，高校教齡25年。主要從事電子技術和單片機係統設計技術的教學和技術開發。

文摘

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序言

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《微控製器係統設計與應用實戰》 內容簡介 本書是一本麵嚮中高級嵌入式係統開發人員的專業技術書籍，深入探討瞭微控製器（MCU）在現代電子係統設計中的核心地位、關鍵技術、典型應用以及前沿發展趨勢。全書以實戰為導嚮，理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者建立起紮實的微控製器係統設計理論基礎，掌握從硬件選型、軟件開發到係統集成與優化的全流程技能，從而能夠獨立完成復雜嵌入式項目的開發。 第一篇：微控製器係統設計基礎 本篇將係統性地梳理微控製器係統的基本構成和工作原理。 第一章：微控製器核心架構剖析 我們將詳細解析現代微控製器普遍采用的ARM Cortex-M係列等主流內核架構。內容涵蓋： 指令集架構（ISA）： RISC與CISC的對比，ARMv7-M/ARMv8-M的Thumb-2指令集特性，高效的指令編碼與解碼機製。 流水綫與分支預測： 理解指令執行的流水綫如何提升性能，以及分支預測技術在避免流水綫停頓中的作用。 寄存器組與堆棧： 介紹通用寄存器、特殊功能寄存器（SFRs）、程序計數器（PC）、堆棧指針（SP）等的作用，以及函數調用和中斷處理中的堆棧操作。 存儲器接口與總綫： 講解AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）總綫，如AHB（Advanced High-performance Bus）、APB（Advanced Peripheral Bus）等，以及它們在片上設備互聯中的角色。 中斷與異常處理： 深入理解中斷嚮量錶、中斷控製器（NVIC）的優先級、嵌套中斷、異常類型（如復位、存儲器訪問錯誤、總綫錯誤）及其處理流程。 第二章：嵌入式係統存儲器技術 存儲器是嵌入式係統的血脈，本章將重點介紹各類嵌入式存儲器技術： RAM（隨機存取存儲器）： SRAM與DRAM的結構、工作原理、讀寫時序、功耗特點，以及在嵌入式係統中的應用。 ROM/Flash（隻讀存儲器/閃存）： NOR Flash與NAND Flash的區彆、工作原理、擦寫機製、壽命與性能考量，以及它們在程序存儲和數據存儲中的選擇。 EEPROM（電可擦除可編程隻讀存儲器）： I2C EEPROM、SPI EEPROM的內部結構、通信協議、讀寫操作，以及在配置參數存儲中的應用。 存儲器映射與地址空間管理： 理解CPU如何通過地址總綫訪問不同類型的存儲器，以及存儲器映射的策略。 外部存儲器擴展： SDRAM、QSPI Flash等外部存儲器的接口特性、時序要求、驅動方法，以及如何擴展係統內存容量。 第三章：外設接口與通信協議 微控製器的強大之處在於其豐富的片上外設，本章將詳細解析各類常用接口： GPIO（通用輸入輸齣）： 配置模式（輸入、輸齣、推挽、開漏）、上拉/下拉電阻、中斷觸發條件，以及實際應用中的驅動與檢測。 定時器/計數器（Timers/Counters）： 各種工作模式（定時、計數、PWM輸齣、輸入捕獲）、預分頻器、重載值、中斷生成，以及在精確延時、頻率測量、脈衝寬度調製中的應用。 ADC（模數轉換器）： 采樣原理、量化誤差、分辨率、采樣率、轉換模式（單次、連續）、外部觸發、多通道采樣，以及在傳感器數據采集中的應用。 DAC（數模轉換器）： 工作原理、分辨率、輸齣範圍、輸齣緩衝，以及在産生模擬信號（如音頻、波形）中的應用。 UART（通用異步收發傳輸器）： 波特率、數據位、停止位、校驗位、流控製，以及在設備間串行通信中的應用。 SPI（串行外設接口）： 主/從模式、時鍾極性（CPOL）、時鍾相位（CPHA）、片選（CS）信號，以及在連接傳感器、存儲器、顯示器等外設中的應用。 I2C（集成電路互聯）： 主/從模式、SDA/SCL信號、地址尋址、ACK/NACK機製，以及在多設備總綫通信中的應用。 CAN（控製器局域網）： 物理層、數據幀格式（標準幀、擴展幀）、仲裁機製、錯誤檢測與處理，以及在汽車電子、工業自動化等領域的應用。 USB（通用串行總綫）： USB協議棧概述、設備類型（Host, Device, OTG）、通信傳輸類型（控製、中斷、批量、同步）、端點（Endpoint）概念，以及在人機交互、數據傳輸中的應用。 第四章：實時操作係統（RTOS）原理與應用 對於復雜的嵌入式係統，RTOS是不可或缺的調度器和任務管理器。 RTOS核心概念： 任務、任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛起）、任務調度（優先級、時間片輪轉）、任務間通信（信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌）、同步機製。 常見RTOS剖析： FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等主流RTOS的架構、API接口、移植流程、內存管理策略。 RTOS在項目中的實踐： 如何劃分任務、設計任務間的通信與同步、利用RTOS進行資源管理、處理中斷與任務的協同工作。 實時性保證與性能優化： 中斷延遲、任務切換開銷、優先級翻轉、死鎖等問題分析及解決方法。 第二篇：微控製器係統設計與開發實戰 本篇將引導讀者進行實際的項目開發，將理論知識轉化為實踐能力。 第五章：嵌入式軟件開發環境與工具鏈 集成開發環境（IDE）： Keil MDK、IAR Embedded Workbench、STM32CubeIDE、SEGGER Embedded Studio等IDE的功能介紹、項目創建、代碼編輯、工程管理。 交叉編譯與鏈接： GCC/Clang編譯器、鏈接器腳本（Linker Script）的編寫與理解、符號錶、重定位。 調試技術： JTAG/SWD接口、硬件調試器（如ST-Link, J-Link）、斷點、單步執行、查看寄存器與內存、邏輯分析儀、示波器在調試中的應用。 版本控製係統： Git在嵌入式項目中的使用，代碼管理、分支策略、團隊協作。 固件更新與OTA（Over-the-Air）技術： Bootloader的設計、固件打包、安全更新機製。 第六章：驅動程序開發與HAL（硬件抽象層） 裸機驅動開發： 直接操作寄存器，實現對硬件的底層控製，理解硬件工作原理。 HAL/LL庫的應用： STMicroelectronics的HAL/LL庫、NXP的MCUXpresso SDK等，如何利用現有的庫函數快速開發，提高開發效率。 中斷服務函數（ISR）的編寫與優化： ISR的設計原則、最小化ISR執行時間、避免阻塞操作、任務喚醒機製。 DMA（直接內存訪問）的應用： 理解DMA的工作原理、傳輸模式、通道配置、與CPU協同工作，實現高效的數據傳輸。 第七章：傳感器接口與數據采集係統設計 溫度、濕度、壓力傳感器： I2C/SPI接口傳感器（如DHT22, BMP280）的驅動開發，數據讀取與處理。 加速度計、陀螺儀（IMU）： MPU6050、LIS3DH等IMU傳感器的通信協議、數據格式、姿態解算（如卡爾曼濾波、互補濾波）基礎。 光綫、顔色傳感器： BH1750、TCS34725等傳感器的應用。 模數轉換與多通道采集： 設計高效的ADC采樣策略，處理多路傳感器數據，實現數據融閤。 數據預處理與濾波： 移動平均濾波、中值濾波、低通/高通濾波等算法在原始傳感器數據上的應用，提高數據準確性。 第八章：顯示與人機交互界麵設計 LCD/OLED顯示屏驅動： SPI/I2C接口的小型點陣屏（如SSD1306）、TFT彩色屏（如ST7735, ILI9341）的驅動開發，圖形庫（如LVGL, uGUI）的應用。 按鍵與輸入設備： 按鍵掃描、防抖動處理、多功能按鍵設計，觸摸屏（電阻式、電容式）的接口與驅動。 用戶界麵（UI）設計原則： 簡潔性、易用性、信息可視化，以及如何在資源受限的嵌入式設備上實現美觀且實用的UI。 蜂鳴器、LED指示燈： 簡單的輸齣控製，用於狀態指示和反饋。 第九章：網絡通信與物聯網（IoT）應用 以太網接口： W5500、LPC17xx/STM32F4xx等內置MAC/PHY的以太網接口的使用，TCP/IP協議棧（如lwIP）的移植與應用。 Wi-Fi模塊： ESP8266, ESP32等Wi-Fi模塊的AT指令控製、STA/AP模式、Socket通信。 藍牙/BLE（低功耗藍牙）： HC-05/HC-06等經典藍牙模塊，BLE的GAP/GATT協議，服務（Service）與特徵（Characteristic）的概念。 MQTT協議： 輕量級的發布/訂閱消息傳輸協議，在IoT設備間通信中的應用。 Web服務器與雲平颱對接： 在MCU上搭建簡易Web服務器，通過HTTP/MQTT協議將數據上傳至AWS IoT, Azure IoT Hub, ThingsBoard等雲平颱。 第十章：電源管理與低功耗設計 嵌入式電源管理： LDO、DC-DC轉換器、充電管理IC等。 MCU低功耗模式： Sleep、Stop、Standby等模式的功耗特性、喚醒機製、功耗優化策略。 傳感器與外設的功耗管理： 按需開啓、關閉設備，優化通信頻率。 電池供電係統設計： 電池選型、容量計算、電源效率提升。 第三篇：高級主題與項目實戰 本篇將深入探討更復雜的主題，並通過綜閤項目來鞏固所學知識。 第十一章：嵌入式係統安全性 安全威脅與攻擊麵： 固件篡改、數據竊聽、重放攻擊、側信道攻擊等。 加密與認證： AES、RSA、SHA等加密算法在嵌入式係統中的應用，數字簽名，安全啓動（Secure Boot）。 安全存儲： OTP（一次性編程）、安全配置區的使用。 IoT安全： TLS/SSL協議在設備與服務器通信中的應用。 第十二章：嵌入式Linux與RTOS的對比及融閤 嵌入式Linux簡介： 內核、文件係統、設備驅動模型，RTOS與Linux在應用場景、資源需求、開發復雜度上的對比。 RTOS與Linux協同工作： 通過Linux作為主係統，調用RTOS進行實時任務處理；或者在Linux環境下使用RTOS作為實時應用層。 第十三章：綜閤項目實戰 本書將提供一個或多個詳細的綜閤項目案例，例如： 智能傢居網關： 集成Wi-Fi、BLE、Zigbee等通信模塊，連接多種傳感器，通過MQTT協議與雲平颱通信，支持遠程控製與數據監控。 工業數據采集與分析終端： 采用CAN、RS485等工業總綫，連接PLC或傳感器，進行數據采集、本地存儲、初步分析，並上傳至SCADA係統。 便攜式醫療設備： 集成ECG（心電圖）、SpO2（血氧飽和度）、體溫等傳感器，利用RTOS實現實時數據處理，通過BLE傳輸至手機APP。 機器人控製單元： 結閤編碼器、電機驅動、IMU等，實現運動控製、路徑規劃，並支持遠程調試與監控。 附錄 常見微控製器選型指南： 根據不同應用場景，推薦主流微控製器廠商（如ST, NXP, Microchip, Espressif）的産品綫。 常用開發工具與資源列錶。 術語錶。 本書特色 理論深入，實踐先行： 每一章節都緊密結閤實際應用，提供詳實的原理講解和代碼示例。 項目驅動，技能提升： 通過一係列循序漸進的綜閤項目，讀者能夠將所學知識融會貫通，掌握獨立開發能力。 緊跟前沿，視野開闊： 涵蓋瞭嵌入式領域最熱門的技術，如IoT、嵌入式安全、RTOS等，幫助讀者瞭解行業發展趨勢。 麵嚮工程師，解決實際問題： 內容聚焦於工程師在實際開發中遇到的挑戰，提供切實可行的解決方案。 通過閱讀《微控製器係統設計與應用實戰》，讀者將能夠深刻理解微控製器的設計精髓，熟練掌握嵌入式係統的開發流程，並具備獨立設計、開發、調試和優化復雜嵌入式應用的能力，為在快速發展的嵌入式技術領域中取得成功奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源支持做得相當到位，這一點對於任何依賴技術學習的人來說，都是決定性的因素。我指的是它在網絡上或者光盤中提供的那些示例代碼和實驗指導。這些資源不是簡單地羅列齣來，而是經過瞭精心組織和版本管理。每一個實驗步驟都清晰地對應到書中的某一個章節或某一個知識點，代碼注釋詳盡到幾乎不需要額外的解釋。我曾經嘗試著去自己搭建一個復雜的實驗環境，但光是軟件工具鏈的配置就耗費瞭我大量精力，而使用書中的配套資源包，我能快速地導入項目、編譯、燒錄，然後立刻進入到驗證理論知識的階段。這極大地提高瞭學習效率，將寶貴的時間從繁瑣的配置工作中解放齣來，專注於核心的算法和硬件交互邏輯的理解上，真正做到瞭“所學即所用”。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的語言風格非常接地氣，一點也不故作高深。作者在講解一些復雜的協議或者時序關係時，總能找到一個非常巧妙的比喻或者類比，瞬間就能打破閱讀中的“卡殼”感。我最喜歡那些作者“旁白式”的注釋，它們不像正文那樣嚴肅，但卻透露齣豐富的實戰經驗和“過來人”的忠告，比如“注意這裏的時序，否則你會花上兩天時間來調試一個毫無頭緒的錯誤”。正是這些充滿人情味的提示，讓學習過程變得不再枯燥乏味，而是像跟一位經驗豐富的前輩在耳邊交流。這種亦師亦友的寫作風格，極大地降低瞭初學者的學習麯綫，讓他們敢於去嘗試和犯錯，因為他們知道，書裏已經預見並指齣瞭大多數的“陷阱”。這種溫度感在技術書籍中是相當稀缺的品質。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版設計著實讓人眼前一亮，內頁的布局相當考究，圖文並茂的呈現方式極大地提升瞭閱讀體驗。特彆是那些電路圖和程序代碼的展示，清晰得像是直接印在瞭白紙上，每一個細節都看得真切，這對於我們這種需要反復對照、仔細分析的讀者來說，簡直是福音。我尤其欣賞作者在關鍵概念解釋時所采用的視覺化手段，那些流程圖和狀態機的描繪，簡直是教科書級彆的典範，一下子就讓抽象的理論變得具體可感。翻閱起來，手感也很好，紙張的質量明顯高於市麵上很多同類教材，讓人有一種很踏實的研讀感。而且，書脊的裝訂也相當牢固，即便是經常需要翻開查找資料，也不用擔心會輕易散架。整體而言，這本書在物理形態上就傳遞齣一種嚴謹和專業的態度，讓人從拿起書本的那一刻起，就願意沉下心來去學習裏麵的知識。可以說，光是這份對閱讀體驗的尊重，就值迴票價瞭。

評分☆☆☆☆☆

從一個資深工程師的角度來看，這本書的價值在於它為我們提供瞭一個堅實的參考基準。隨著技術標準的不斷演進，很多老舊的資料會逐漸過時，但這本書卻能保持其核心理論的穩定性和前瞻性。它不僅僅教授瞭“如何做”，更重要的是闡述瞭“為什麼這麼做”背後的設計哲學。例如，在討論片上資源分配的策略時，作者引入瞭多維度的考量視角，這對於我們日常進行係統架構設計時，提供瞭一個非常成熟的思考框架。即便是對於已經掌握基礎知識的讀者，迴過頭來翻閱這本書，也總能從那些看似基礎的章節中，挖掘齣新的、更深層次的理解。它不是那種讀完一遍就束之高閣的速成手冊，而是一本可以常備案頭、隨時可以從中汲取智慧的“工具書”，其內容的沉澱價值非常高。

評分☆☆☆☆☆

我接觸過不少關於嵌入式係統的入門讀物，但這本書在理論深度與實踐操作之間的平衡拿捏得極為精準，這一點我必須點贊。它不像有些書那樣，停留在概念的錶麵，隻會簡單地介紹幾個寄存器，而是深入到瞭底層硬件的運行機製，比如時鍾樹的配置、中斷體係的層級劃分，這些對於想真正掌握係統底層邏輯的人來說，是至關重要的信息。更難得的是，在講解完理論之後，緊接著就會給齣非常貼閤實際工程應用的案例分析，這些案例不是那種為瞭演示而演示的“玩具”程序，而是能讓人感受到真實項目開發流程的縮影。通過對這些例子的逐步剖析，我發現自己對於如何將數據手冊上的參數轉化為可執行代碼的能力得到瞭顯著的提升。這種由淺入深、環環相扣的敘事結構，讓學習過程充滿瞭邏輯上的連貫性，讀完一個章節，腦海中關於該模塊的知識體係也就自然而然地搭建起來瞭。