單片機原理及應用 [Principles and Applications of Microcontroller] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃勤，李楠 編

圖書標籤:

• 單片機
• 微控製器
• 嵌入式係統
• 原理
• 應用
• 電子工程
• 數字電路
• C語言
• 匯編語言
• 實踐教程

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302231226

版次：1

商品編碼：12301453

包裝：平裝

叢書名： 全國高等學校自動化專業係列教材

外文名稱：Principles and Applications of Microcontroller

開本：16開

齣版時間：2010-09-01

用紙：膠版紙

頁數：337

內容簡介

　　《單片機原理及應用》以MCS-51係列單片機為例，係統、全麵地介紹單片機的原理、接口及應用技術。全書共分9章，其主要內容包括概論，MCS-51係列單片機的資源配置，MCS-51係列單片機的指令係統及匯編語言程序設計，單片機的C語言編程，MCS-51係列單片機的片內接口及中斷，MCS-51係列單片機的擴展技術，單片機應用係統的接口技術，單片機應用係統設計，單片機應用係統設計實例。大部分章配有習題，以幫助讀者深入學習。
　　《單片機原理及應用》可作為高等院校自動化、電氣工程、機電一體化及相關專業本科教材，還可作為相關專業專科教材，也可作為從事單片機應用開發的工程技術人員的參考書。

作者簡介

　　黃勤，1982年1月畢業於重慶大學自動控製專業，現為重慶大學教授。多年來為本科生講授瞭“微型計算機原理及應用”、“單片機原理及應用”、“計算機硬件技術基礎”、“微型計算機控製技術”等課程；主編和參編瞭《微型計算機控製技術》、《計算機硬件技術基礎》、《計算機硬件技術基礎實驗教程》、《計算機硬件技術基礎學習指導》、《計算機控製係統》等教材；發錶論文多篇，先後主持重慶市自然科學基金項目一項、重慶市教改項目和重慶大學教改項目多項。曾獲教育部科學技術進步二等奬、重慶市優秀教學成果一等奬、重慶市優秀教學成果三等奬、全國優秀教改項目一等奬等。
　　
　　李楠，1997年畢業於重慶大學自動化學院，現為重慶大學副教授。主要為本科生講授“計算機硬件技術基礎”、“計算機控製技術”等課程。參加編寫瞭《微型計算機控製技術》、《計算機硬件技術基礎》、《計算機硬件技術基礎實驗教程》、《計算機硬件技術基礎學習指導》等教材。主持重慶市教改項目和重慶大學教改項目多項；曾獲教育部科學技術進步奬二等奬、重慶市優秀教學成果奬、重慶市科技進步奬二等奬、重慶大學優秀教學成果奬。

內頁插圖

目錄

第1章 概論
1．1 單片機技術的發展過程及趨勢
1．2 單片機的典型結構及工作原理
1．2．1 單片機組成及結構
1．2．2 單片機的工作原理
1．3 典型單片機的結構及特點
1．3．1 MCS-51係列單片機的結構及特點
1．3．2 其他單片機的結構及特點
1．4 單片機應用係統的開發過程
1．5 本書的結構及教學安排
習題

第2章 MCS-51係列單片機的資源配置
2．1 MCS-51係列單片機的在片資源及外部特性
2．1．1 MCS-51係列單片機的在片資源
2．1．2 MCS-51係列單片機的外部特性
2．2 MCS-51係列單片機的存儲器係統
2．2．1 程序存儲器
2．2．2 數據存儲器
2．3 MCS-51係列單片機的時鍾電路與復位電路
2．3．1 時鍾電路
2．3．2 復位電路
習題

第3章 MCS-51係列單片機的指令係統及匯編語言程序設計
3．1 尋址方式
3．1．1 立即尋址
3．1．2 直接尋址
3．1．3 寄存器尋址
3．1．4 寄存器間接尋址
3．1．5 變址尋址
3．1．6 相對尋址
3．1．7 位尋址
3．2 指令係統
3．2．1 數據傳送類指令
3．2．2 運算和移位指令
3．2．3 控製轉移指令
3．2．4 位操作指令
3．3 匯編語言程序設計
3．3．1 匯編語言程序設計步驟
3．3．2 匯編語言程序設計方法
3．4 實用匯編語言程序設計
3．4．1 四則運算子程序
3．4．2 數製變換子程序
3．4．3 數據處理子程序
3．4．4 其他子程序
習題

單片機原理及應用
目錄

第4章 單片機的C語言編程
4．1 C51的程序結構
4．2 C51的數據類型及運算符
4．2．1 C51的存儲類型
4．2．2 C51的存儲模式
4．2．3 C51的數據類型
4．2．4 C51的指針
4．2．5 C51對擴展外設的訪問
4．2．6 C51的運算符
4．3 C51的函數
4．3．1 C51函數的定義
4．3．2 C51函數參數傳遞及返迴值傳遞
4．3．3 C51函數的調用
4．3．4 C51的庫函數和宏定義
4．4 C51程序設計
4．4．1 C51程序設計方法
4．4．2 C51程序設計實例
習題

第5章 MCS-51係列單片機的片內接口及中斷
5．1 並行I/O接口及其應用
5．1．1 並行I/O接口的功能
5．1．2 並行I/O接口的結構
5．1．3 並行I/O接口的應用
5．2 定時器/計數器及其應用
5．2．1 定時器/計數器的結構和工作原理
5．2．2 定時器/計數器的工作方式
5．2．3 定時器/計數器的編程
5．2．4 定時器/計數器的應用
5．3 中斷係統及其應用
5．3．1 中斷係統結構
5．3．2 中斷處理過程
5．3．3 中斷的應用
5．4 串行接口及其應用
5．4．1 串行口的結構
5．4．2 串行口的工作方式
5．4．3 串行口的使用
5．4．4 串行口的應用
習題

第6章 MCS-51係列單片機的擴展技術
6．1 外部存儲器的擴展技術
6．1．1 外部程序存儲器的擴展技術
6．1．2 外部數據存儲器的擴展技術
6．2 並行接口的擴展技術
6．2．1 簡單輸入輸齣口的擴展
6．2．2 可編程並行輸入輸齣口8255的擴展
6．2．3 可編程並行輸入輸齣口8155的擴展
6．3 串行接口的擴展技術
6．3．1 I2C串行總綫
6．3．2 51單片機與I2C總綫器件的接口
6．3．3 串行E2PROM與51單片機與I2C總綫器件的接口
習題

第7章 單片機應用係統接口技術
7．1 鍵盤和顯示器接口技術
7．1．1 LED接口技術
7．1．2 LCD接口技術
7．1．3 鍵盤接口技術
7．2 模數轉換
7．2．1 模數轉換原理
7．2．2 常用模數轉換器及接口技術
7．3 數模轉換
7．3．1 數模轉換原理
7．3．2 常用數模轉換器及接口技術
7．4 網絡通信技術
7．4．1 RS��485
7．4．2 CAN
7．4．3 以太網
習題

第8章 單片機應用係統設計
8．1 係統設計的基本原則和要求
8．1．1 係統設計的原則
8．1．2 係統設計的基本要求
8．2 係統設計的過程和方法
8．3 單片機應用係統的開發工具
8．4 單片機應用係統設計的可靠性設計
8．4．1 電路的可靠性設計
8．4．2 印製電路闆的可靠性設計
8．4．3 軟件的可靠性設計

第9章 單片機應用係統設計實例
9．1 標準狀態氣體流量測量係統
9．1．1 係統需求分析及總體設計
9．1．2 係統硬件設計
9．1．3 係統軟件設計
9．2 電熱恒溫箱控製係統
9．2．1 係統需求分析及總體設計
9．2．2 係統硬件設計
9．2．3 係統軟件設計
9．3 小功率直流伺服係統
9．3．1 係統需求分析及總體設計
9．3．2 係統硬件設計
9．3．3 係統軟件設計
9．4 智能小車圖像循跡係統
9．4．1 係統需求分析及總體設計
9．4．2 係統硬件設計
9．4．3 係統軟件設計

習題
附錄 MCS-51係列單片機指令錶
參考文獻

前言/序言

　　單片微型計算機（簡稱單片機），具有集成度高、功能強、可靠性高、係統結構簡單、易於掌握、價格低廉等優點，在工業測控係統、智能儀器儀錶、傢用電器等諸多領域中得到瞭廣泛的應用。單片機技術的應用水平高低已成為衡量一個國傢工業化發展水平高低的標誌之一。
　　本書是在作者多年來講授該門課程和從事單片機應用係統研究工作的基礎上，參考國內外大量文獻和其他相關教材，精心編寫而成的。本書可作為自動化專業、機電一體化專業和電氣工程專業本科教材，還可作為相關專業專科學生教材，亦可作為高等教育自學教材和有關工程技術人員的參考書。
　　本書以單片機中的主流機種MCS-51係列單片機為背景機，係統地介紹單片機的相關技術。全書共9章。第1章介紹單片機的結構特點、工作原理及發展趨勢；第2章介紹MCS-51係列單片機的內部硬件資源、存儲器組織結構及外部特性；第3章介紹單片機的指令係統及匯編語言程序設計，包括尋址方式、常用指令介紹、匯編語言程序設計步驟及方法，並給齣一些常用的實用子程序；第4章簡介單片機的C語言編程方法；第5章介紹51單片機片內接口及中斷，包括51單片機的並行輸入輸齣接口及應用、串行輸入輸齣接口及應用、定時器／計數器及應用、中斷係統及其應用；第6章介紹51單片機係統的擴展技術，包括外部程序存儲器的擴展技術、外部數據存儲器的擴展技術、並行輸入輸齣接口擴展技術以及串行輸入輸齣接口擴展技術，並通過實例介紹各種擴展技術的簡單應用方法；第7章介紹單片機應用係統接口技術，包括LED顯示器、LCD顯示器、鍵盤、A／D轉換器、D/A轉換器以及通信的相關技術及應用；第8章介紹單片機應用設計的基本原則、過程和方法、可靠性設計及開發工具；第9章介紹單片機應用係統設計實例，通過4個具體的應用實例，使讀者掌握如何設計滿足一定要求的單片機應用係統。
　　本書在介紹單片機原理的基礎上，注重原理與應用的有機結閤，以幫助讀者建立單片機係統及係統設計的整體概念；為瞭便於讀者對單片機的理解和自學，書中給齣瞭相應的設計實例和習題，使讀者通過對本書的學習，瞭解單片機的特點及相關應用常識，並具備設計一個單片機應用係統的基本能力。

《嵌入式係統設計與開發實踐》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的嵌入式係統設計與開發學習框架。不同於僅僅聚焦於某一特定硬件平颱或微控製器傢族，本書著眼於嵌入式係統設計的核心理念、通用方法論以及跨平颱適用的關鍵技術。通過理論與實踐的緊密結閤，本書將引導讀者從零開始，逐步掌握嵌入式係統的設計流程、關鍵模塊的實現、軟硬件協同調試以及最終産品的優化等全過程。 第一部分：嵌入式係統基礎理論與架構 在開始實際的開發工作之前，建立堅實的理論基礎至關重要。本部分將詳細闡述嵌入式係統的定義、特徵、發展曆程及其在現代科技中的重要地位。我們將深入探討嵌入式係統的典型架構，包括微處理器/微控製器、存儲器（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、時鍾與復位電路、以及必要的通信接口（如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet）等核心組成部分。 此外，本部分還將重點介紹嵌入式係統的軟件架構，包括裸機編程、實時操作係統（RTOS）的概念與基本原理（如任務管理、調度、同步與通信機製）、以及嵌入式Linux等主流操作係統在嵌入式領域的應用。我們將分析不同軟件架構的優劣勢，並指導讀者根據項目需求選擇閤適的架構。 第二部分：嵌入式硬件接口與驅動開發 硬件的理解與交互是嵌入式開發的基礎。本部分將詳細講解嵌入式係統中常見的硬件接口，包括通用輸入/輸齣（GPIO）的配置與應用、模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）的原理與使用、定時器/計數器的功能與編程、中斷係統的響應機製與中斷服務程序（ISR）的編寫、以及外部設備（如傳感器、執行器、顯示器）的接口協議與連接方式。 在硬件交互層麵，本書將重點介紹驅動程序的開發。我們將從底層硬件寄存器操作入手，逐步過渡到使用高級API函數來控製硬件。讀者將學習如何編寫高效、可靠的硬件驅動，以屏蔽底層硬件的復雜性，為上層應用提供統一的接口。我們將通過大量實例，演示如何為GPIO、UART、SPI、I2C等常用接口編寫驅動程序。 第三部分：實時操作係統（RTOS）深度解析與應用 實時操作係統是構建復雜嵌入式係統的核心。本部分將對RTOS的核心概念進行深入剖析，包括任務（Thread）的創建、就緒、運行、阻塞、掛起等狀態轉換，以及各種調度算法（如固定優先級調度、輪轉調度、多優先級輪轉調度）的原理和應用場景。 我們還將詳細講解RTOS提供的關鍵服務，如： 進程間通信（IPC）機製： 隊列（Queue）、信號量（Semaphore）、互الملزم（Mutex）、事件標誌組（Event Flags）等，並分析它們在不同場景下的適用性。 內存管理： 靜態內存分配、動態內存分配（如內存池）及其在資源受限環境下的優化策略。 時間管理： 係統時鍾、延時函數、定時器中斷等，以及如何在RTOS環境下精確地控製時間。 中斷與異常處理： RTOS如何與底層中斷機製協同工作，以及如何安全地處理異常。 本書將以一個或多個主流RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread等）為例，通過實際代碼演示如何基於RTOS開發應用程序，包括如何創建多個任務、如何實現任務間的同步與通信、如何利用RTOS的定時器功能等。 第四部分：嵌入式通信協議與網絡 在物聯網（IoT）和分布式嵌入式係統的時代，通信能力至關重要。本部分將涵蓋嵌入式係統中常見的通信協議，從低級的串行通信（UART、SPI、I2C）到更高級的 USB、Ethernet，再到無綫通信協議（如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa）的基礎原理和應用。 我們將深入講解TCP/IP協議棧在嵌入式係統中的實現與應用，包括Socket編程、HTTP客戶端/服務器的開發、MQTT等輕量級物聯網通信協議。讀者將學習如何讓嵌入式設備接入互聯網，實現數據的采集、傳輸和遠程控製。 第五部分：嵌入式軟件工程與調試技巧 軟件工程的原則在嵌入式開發中同樣適用。本部分將探討嵌入式軟件開發的生命周期，包括需求分析、係統設計、編碼實現、測試與維護。我們將介紹模塊化設計、代碼重用、版本控製（如Git）等最佳實踐，以提高軟件的可維護性和可靠性。 調試是嵌入式開發中最具挑戰性的環節之一。本部分將詳細介紹各種調試工具和技術，包括： 集成開發環境（IDE）的功能： 斷點設置、單步執行、變量監視、錶達式求值等。 硬件調試工具： JTAG/SWD調試器的工作原理及其使用方法。 邏輯分析儀和示波器的應用： 用於分析信號時序和解決硬件接口問題。 嵌入式係統的日誌記錄與遠程調試技術。 內存泄露檢測與性能分析。 本書將通過具體的調試案例，展示如何快速定位和解決嵌入式係統中常見的軟件bug和硬件問題。 第六部分：嵌入式係統安全性與可靠性設計 隨著嵌入式係統應用範圍的不斷擴大，其安全性與可靠性變得日益重要。本部分將介紹嵌入式係統安全設計的基本原則，包括： 訪問控製與認證機製。 數據加密與安全存儲。 固件更新（OTA）的安全機製。 防止常見的安全漏洞（如緩衝區溢齣、命令注入）。 在可靠性方麵，我們將探討： 容錯設計： 如何通過冗餘、錯誤檢測與糾正等技術提高係統的穩定性。 功耗優化： 睡眠模式、動態電壓與頻率調整（DVFS）等節能策略。 嵌入式係統的測試與驗證方法： 包括單元測試、集成測試、係統測試以及硬件在環（HIL）測試。 第七部分：嵌入式係統項目實戰 理論的最終目的是應用於實踐。本部分將通過一係列具有代錶性的嵌入式係統項目，引導讀者將前幾部分學到的知識融會貫通。這些項目將覆蓋不同的應用領域，例如： 智能傢居設備： 如智能溫濕度傳感器、智能燈光控製器。 工業自動化模塊： 如簡單的PLC模擬、電機控製係統。 消費電子産品： 如便攜式數據記錄儀。 每個項目都將包含詳細的設計思路、硬件選型建議、軟件架構設計、關鍵模塊的實現代碼以及完整的調試過程。讀者將有機會親手構建功能完整的嵌入式係統，從而加深對整體設計流程的理解。 總結 《嵌入式係統設計與開發實踐》提供瞭一個從基礎理論到高級應用的全方位學習路徑。本書強調知識的係統性、方法的通用性以及實踐的重要性。通過學習本書，讀者將能夠獨立地設計、開發、調試和優化各種嵌入式係統，為在人工智能、物聯網、工業自動化、汽車電子、醫療設備等快速發展的領域中開展工作打下堅實的基礎。本書的目標是培養具備紮實理論基礎、豐富實踐經驗、並能獨立解決復雜問題的優秀嵌入式係統工程師。

評分☆☆☆☆☆

《單片機原理及應用》這本書的亮點在於其高度的實用性和實踐導嚮。當我翻開這本書時，最先吸引我的是那些充滿實際操作感的章節。它不僅僅停留在理論層麵，而是非常注重將理論知識轉化為實際的項目。書中提供的那些從簡單到復雜的應用實例，讓我覺得學習單片機不再是枯燥的理論堆砌，而是充滿瞭解決實際問題的樂趣。例如，在講解數碼管顯示時，它不僅給齣瞭原理圖和代碼，還指導讀者如何進行硬件連接，如何編寫驅動程序，以及如何通過軟件控製顯示的內容和動態效果。更讓我驚喜的是，書中對於一些常見的問題和挑戰，比如如何提高定時器的精度，如何有效地處理外部中斷，甚至是如何進行簡單的功耗優化，都給齣瞭非常實用的建議和技巧。這讓我覺得這本書是真正從一個工程師的角度齣發，考慮到實際工程中可能會遇到的問題。每一次閱讀和實踐，都讓我感覺自己離掌握單片機技術又近瞭一步。讀完這本書，我感覺自己已經有能力去設計和實現一些小型嵌入式係統瞭。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的技術書籍，應該能夠兼顧深度和廣度，並且能夠有效地激發讀者的學習興趣。《單片機原理及應用》在這幾個方麵都做得非常到位。它在介紹單片機的核心原理，例如CPU的架構、指令集、存儲器管理等方麵，都做到瞭深入淺齣，既有理論深度，又不至於過於晦澀難懂。同時，它又覆蓋瞭單片機應用中非常廣泛的領域，從基礎的I/O控製、定時器中斷，到更高級的通信接口（如UART、SPI、I2C），再到一些常見的傳感器接口和驅動技術，都進行瞭詳細的介紹。最讓我欣喜的是，這本書在講解過程中，始終保持著一種循序漸進的節奏，並且穿插瞭大量的實際案例和實驗項目。這些案例的選擇都非常貼近實際應用，比如實現一個簡易的電子時鍾、控製一個小型機器人等，這些都極大地提升瞭我的學習動力。我發現自己不再是被動地接受知識，而是主動地去探索、去實踐。這本書無疑為我打開瞭單片機世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本《單片機原理及應用》真是我近期讀到的一本讓我眼前一亮的教材。這本書的編寫風格非常適閤初學者，語言通俗易懂，不會因為專業術語過多而讓人望而卻步。作者在講解單片機最基礎的硬件結構時，采用瞭大量直觀的圖示和類比，比如把CPU比作單片機的大腦，內存比作工作颱，I/O口比作與外界溝通的“手”和“眼”，這些生動的比喻立刻就讓我這個之前對單片機一竅不通的人，對它的基本組成和工作流程有瞭一個清晰的認識。更重要的是，書中不僅僅是枯燥的理論講解，還穿插瞭大量的實例，從最簡單的LED閃爍到稍微復雜一些的數碼管顯示，再到定時器、中斷的應用，每一個例子都循序漸進，並且提供瞭完整的代碼和詳細的解析。我特彆喜歡書中關於中斷的那部分，之前總是搞不清楚中斷優先級和中斷嵌套是怎麼迴事，但這本書通過一個實際的例子，清晰地展示瞭中斷是如何工作的，以及如何通過閤理的中斷設計來提高係統的響應速度和效率。書中的代碼也都是可以直接運行的，讓我這個動手能力相對較弱的讀者，也能通過實踐加深理解，而不是僅僅停留在紙麵閱讀。對於想要進入單片機領域的朋友來說，這本書絕對是一個非常好的起點，它不僅教會瞭“是什麼”，更重要的是教會瞭“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感受是，它非常善於引導讀者去思考“為什麼”。很多時候，我們學習一項技術，僅僅知道“怎麼做”是不夠的，理解“為什麼”纔能讓我們走得更遠。《單片機原理及應用》在這方麵做得相當齣色。在介紹微處理器的工作流程時，作者並沒有直接給齣執行過程，而是先引導讀者思考時鍾信號的作用，CPU如何根據時鍾周期完成取指令、譯碼、執行等步驟。這種循序漸進的提問式講解，讓我主動去探索和理解背後的邏輯。尤其是在講到指令周期和時鍾頻率的關係時，作者通過一個生動的例子，解釋瞭為什麼提高時鍾頻率並不能無限地提升處理速度，以及指令長度、尋址方式等因素如何影響實際的執行時間。此外，在講解寄存器時，作者不僅僅是介紹每個寄存器的功能，還會引導讀者思考，為什麼需要這些寄存器，它們在CPU內部是如何協同工作的。這種思考式的學習方式，讓我對單片機的內部工作機製有瞭更深刻的理解，而不僅僅是死記硬背。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。雖然它被命名為“原理及應用”，但其中對原理的闡述絕非淺嘗輒止。在講解CPU的指令集時，作者並沒有簡單地羅列所有指令，而是選取瞭最核心、最常用的幾類指令，並詳細解釋瞭它們在不同情況下的具體功能和使用場景。例如，在介紹數據傳輸指令時，作者不僅說明瞭MOV指令的用法，還對比瞭不同尋址方式（立即數尋址、寄存器尋址、直接尋址等）的優劣，並給齣瞭具體的代碼示例，讓我理解瞭在實際編程中如何根據需求選擇最高效的尋址方式。此外，書中對存儲器結構的講解也非常細緻，特彆是RAM和ROM的區彆，以及它們在單片機係統中的作用，作者通過詳細的內存映像圖和數據存儲的示例，讓我對程序的加載、變量的存儲有瞭更清晰的認識。讓我印象深刻的還有關於I/O端口的介紹，除瞭基本的輸入輸齣功能，書中還講解瞭端口的復用功能，以及如何通過設置寄存器來配置端口的工作模式，這對於理解像ATmega係列這樣功能強大的單片機至關重要。這本書的理論基礎紮實，為後續學習更復雜的應用打下瞭堅實的基礎。