单片机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:197

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出版时间:2006-5

价格:16.70元

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isbn号码:9787040194043

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• 单片机
• 原理
• 应用
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微控制器
• C51
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程

《单片机原理及应用》是一本深入浅出、内容翔实的著作，旨在为读者系统地阐述单片机这一嵌入式系统核心器件的原理、结构、指令系统、工作方式，并结合大量实际应用案例，帮助读者掌握单片机的开发与设计。本书力求从理论到实践，为希望进入嵌入式开发领域的初学者和希望巩固提升的工程师提供一条清晰的学习路径。 一、 核心原理与结构剖析：打下坚实的理论基础 本书的开篇，将带领读者走进单片机的微观世界。我们将从最基础的数模转换、模数转换的概念入手，理解单片机作为微型计算机，如何通过集成化的设计处理和响应外部世界的模拟信号。深入解析单片机的基本结构，包括中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出（I/O）端口、定时器/计数器、中断系统、串行通信接口（UART）等关键组成部分。 CPU的奥秘： 详细讲解CPU的指令集架构，不同类型指令的执行流程，以及CPU如何进行算术运算、逻辑运算和数据传输。我们会剖析CPU的时序控制，理解时钟信号在指令执行中的关键作用，以及不同工作模式下的功耗管理。 存储器的智慧： 深入探讨ROM（程序存储器）和RAM（数据存储器）的功能、特点及其在单片机系统中的作用。读者将理解程序如何被烧录到ROM中，又如何在RAM中临时存储和处理数据。对不同类型的存储器，如Flash Memory、EEPROM等，也会进行介绍，阐述它们在非易失性数据存储方面的优势。 I/O端口的沟通桥梁： I/O端口是单片机与外部世界交互的“窗口”。本书将详尽介绍I/O端口的电气特性、工作模式（输入、输出、双向），以及如何通过读写端口寄存器来控制外部设备。读者将学习到如何连接LED、按键、传感器等，实现对外部设备的简单控制。 定时器/计数器的精确调度： 定时器/计数器是单片机实现时间基准和事件计数的关键模块。我们将深入解析其工作原理，包括定时模式、计数模式、外部事件捕获等。读者将学会如何利用定时器实现精确延时、周期性任务调度、脉冲测量等功能，这对于许多实时控制应用至关重要。 中断系统的响应机制： 中断系统是单片机实现高效响应外部事件的核心机制。本书将系统介绍中断的产生、中断向量、中断优先级、中断服务程序的编写以及中断的嵌套。通过学习中断，读者将能够理解单片机如何在执行主程序的同时，迅速响应外部触发的事件，提高系统的实时性和效率。 串行通信的交流艺术： 串行通信接口（UART）是单片机与其他设备进行数据交换的重要途径。本书将详细讲解UART的工作原理，包括波特率设置、数据帧格式、发送/接收方式等。读者将学习如何通过UART与PC、其他单片机、模块（如蓝牙、Wi-Fi）进行通信，为构建更复杂的分布式系统打下基础。 二、 指令系统与汇编编程：掌控底层指令的艺术 要真正理解单片机的运行机制，掌握其指令系统至关重要。本书将花费大量篇幅详细讲解所选单片机型号的汇编指令集，包括数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、跳转指令、调用指令、位操作指令等。 指令的分解与执行： 读者将学习如何将高级语言的代码“翻译”成底层的汇编指令，理解每一条指令的汇编功能、操作数类型、寻址方式以及执行周期。 汇编语言的实践： 通过一系列精心设计的汇编语言编程实例，读者将逐步掌握汇编程序的编写、调试技巧，例如如何编写简单的延时程序、LED闪烁程序、键盘扫描程序等。这将帮助读者深刻理解计算机的底层工作原理，以及高级语言代码是如何被编译和执行的。 汇编与C语言的结合： 针对实际项目开发，本书还将探讨汇编语言与C语言的结合使用，学习如何在C语言程序中嵌入汇编代码，充分利用汇编语言在效率和硬件控制方面的优势，实现更精细化的系统优化。 三、 嵌入式C语言编程：现代单片机开发的主流 在现代嵌入式系统开发中，C语言是占据主导地位的编程语言。本书将系统介绍嵌入式C语言在单片机开发中的应用，侧重于其在资源受限环境下的编程技巧和最佳实践。 C语言基础回顾与增强： 回顾C语言的基本语法，重点讲解指针、结构体、位域等在嵌入式开发中的关键概念。 寄存器操作的C语言化： 讲解如何利用C语言的指针和位操作符直接访问和控制单片机的寄存器，实现对硬件的精细化控制。例如，如何通过`sfr`关键字定义特殊功能寄存器，并通过变量赋值的方式来控制硬件。 中断函数的C语言实现： 介绍如何在C语言中编写中断服务函数，以及如何通过中断向量表来关联中断源和中断服务程序。 外设驱动的编写： 针对常用的外设，如GPIO、ADC、DAC、UART、SPI、I2C等，本书将提供详细的C语言驱动程序编写示例，帮助读者快速上手开发常见的外设接口。 嵌入式实时操作系统（RTOS）导论（可选）： 对于更复杂的应用，本书可能还会初步介绍嵌入式实时操作系统（RTOS）的概念，如任务调度、信号量、消息队列等，为读者深入学习RTOS打下基础。 四、 典型应用案例分析：理论指导实践 本书的价值不仅在于讲解理论知识，更在于将这些知识转化为实际的应用。本书将提供一系列贴近实际的典型应用案例，涵盖从入门到进阶的多个层面，让读者在实践中巩固所学。 基础控制类应用： LED的各种显示模式： 呼吸灯、流水灯、跑马灯等，通过学习这些，读者可以熟悉I/O口输出和定时器的使用。 按键的多种输入方式： 消抖动、独立按键、矩阵键盘扫描，掌握输入信号的读取和处理。 数码管的显示驱动： 动态扫描显示、静态显示，学习如何控制段码和位码，实现数字的显示。 测量与采集类应用： ADC采集电压： 使用ADC模块测量模拟信号的电压值，并将其转换为数字量显示。 温度、湿度传感器数据采集： 结合特定传感器（如DS18B20、DHT11/DHT22），学习数字传感器数据的读取和处理。 脉冲信号测量： 利用定时器/计数器测量信号的频率和占空比。 通信类应用： UART与PC通信： 实现单片机与上位机软件的数据交互，例如发送传感器数据到PC，或接收PC指令控制单片机。 I2C/SPI总线通信： 与外部存储器（如EEPROM）、传感器、显示屏等进行通信。 红外遥控接收与发送： 学习红外编码和解码，实现简单的遥控功能。 综合控制类应用： 电机控制： PWM调速、方向控制，实现直流电机、步进电机等的基本控制。 智能家居小系统： 例如，一个简单的温湿度报警系统，或者一个基于按键和显示屏的简易人机交互系统。 简易数据记录仪： 结合EEPROM或SD卡，实现数据的存储和读取。 五、 开发工具与调试技巧：提升开发效率 一个高效的开发流程离不开合适的开发工具和有效的调试方法。本书将介绍常用的单片机开发环境，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench等，并指导读者如何进行项目创建、代码编译、程序下载和仿真调试。 开发环境的安装与配置： 详细介绍主流IDE的安装步骤和基本配置。 程序的下载与烧录： 讲解如何将编译好的程序下载到单片机中，包括使用JTAG、SWD等接口。 仿真调试的强大功能： 重点介绍仿真器（Debugger）的强大功能，如设置断点、单步执行、观察变量、内存查看、波形分析等，指导读者如何利用仿真器快速定位和解决程序中的bug。 硬件调试技巧： 结合实际硬件，介绍一些常用的硬件调试技巧，如使用万用表、逻辑分析仪等辅助排查硬件问题。 《单片机原理及应用》力求成为一本集理论性、实用性、系统性于一体的单片机开发指南。通过对本书的学习，读者不仅能够深入理解单片机的内部工作原理，更能够掌握运用C语言和汇编语言进行单片机系统设计的技能，并能独立完成各种嵌入式应用项目，为未来的嵌入式系统开发之路奠定坚实的基础。

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说实话，我拿到这本书时，是抱着一种“试试看”的心态的。市面上关于单片机的书太多了，很多都是几年前的老资料换个封面重印，内容陈旧，对着现在主流的32位ARM架构根本无济于事。我对这本书最看重的，是它在软件和硬件结合上的平衡点。我不是那种死磕汇编代码的极客，我更倾向于使用C语言进行高效开发。我希望看到书中对C语言在嵌入式环境下的特性，比如volatile关键字的妙用，指针操作的边界处理，能有独到的见解和丰富的代码片段。如果书中能针对几种典型的应用场景，比如数据采集、简单的实时控制系统，提供一套完整的、经过验证的软硬件协同设计流程，那这本书的实用价值就大大提升了。我特别留意了它对数据手册的引用方式，好的教材会教你如何“阅读”数据手册，而不是把手册的内容简单地搬运过来。希望这本书能是我的一个好的“翻译官”，帮我理解芯片设计者的意图。

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阅读体验上，这本书的排版是我个人比较欣赏的风格。它不像某些学术专著那样密密麻麻全是文字，而是恰当地穿插了大量的流程图和电路原理图。尤其是在讲解通信协议，比如UART或SPI时，如果能用时序图把数据发送和接收的每一个时钟周期状态都画得清清楚楚，那比看一页文字描述有效得多。我个人的学习习惯是，如果遇到复杂的逻辑，我需要先在脑子里构建一个动态的模型。所以，这本书的图文结合度，以及图示的清晰度，直接决定了我是否能坚持读下去。此外，我非常看重它对不同开发环境（IDE）的兼容性讨论，毕竟不同的用户可能习惯使用Keil、IAR或者是PlatformIO。如果它能提供一个通用的项目结构范例，让读者可以轻松迁移到自己的工作平台上，那这本书的生命力就会更强，不会很快被新的工具链淘汰。

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这本书的封面设计就给我一种沉稳可靠的感觉，那种蓝灰相间的色调，加上清晰的字体，让人一眼就能看出这是一本偏向工程实践的教材。我一直觉得，学习单片机技术，光有理论是不够的，关键在于动手能力。这本书似乎深谙此道，从目录上看，它并没有过多地纠缠于过于抽象的数学推导，而是直接切入了像中断、定时器、串行通信这些核心模块的应用层面。我特别期待它在实例解析部分能有多深入，毕竟，我手里捏着几块不同型号的开发板，希望能有一本“说明书”能帮我把这些芯片的潜力真正榨取出来。比如，书中对I/O口的操作，是采用寄存器直接操作，还是封装成了更友好的函数库？如果是后者，那么对于初学者来说，上手会快很多；但如果偏向底层寄存器讲解，那对于追求极致性能的资深爱好者来说，价值就更高了。总而言之，从装帧和结构布局来看，它似乎是为那些渴望快速将知识转化为实际产品原型的工程师准备的“工具箱”。

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这本书在章节的逻辑推进上，展现出一种老派而扎实的教学思路。它似乎没有急于在开篇就抛出最新的MCU架构，而是从最基础的资源配置入手，一步步构建起一个完整的嵌入式系统。我尤其欣赏它对“资源限制”这个概念的强调。在资源受限的微控制器上编程，如何合理分配RAM、Flash空间，如何高效利用中断来避免无效的查询循环（Polling），这些都是工程实践中的“内功”。如果书中能提供一些关于代码优化和功耗管理的章节，那就更完美了。例如，讲解如何通过软件手段降低系统待机电流，这对电池供电设备的开发者来说简直是救命稻草。我希望这本书不只是教我“怎么做”，更能让我明白“为什么这样做更好”，这种深层次的理解，才是区分“操作员”和“工程师”的关键。

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从一个资深爱好者的角度来看，我更关注这本书的“前沿性”和“拓展性”。虽然基础知识很重要，但单片机技术日新月异，如果一本书只停留在早期的51内核或者基础的PIC系列，那对追求新技术的读者吸引力就会大打折扣。我期待这本书能涵盖至少一个主流的、现代的32位Cortex-M内核的介绍，哪怕只是作为案例来分析。更进一步讲，如果它能触及到嵌入式系统中日益重要的物联网（IoT）连接，比如简单的TCP/IP协议栈或者MQTT客户端的移植思路，那就太棒了。这本书如果能像一座桥梁，一端连接着扎实的底层硬件知识，另一端能稍微指向现代嵌入式系统的大方向，那么它就不仅仅是一本教科书，更像是一份指引未来学习路径的“路线图”。我需要它能给我一个稳固的起点，让我有信心去探索更复杂的系统。

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