单片微机原理与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:孙和平

出品人:

页数:462

译者:

出版时间:2003-1

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787502431389

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 微机原理
• 接口技术
• 8051
• 汇编语言
• 数字电路
• 电子技术
• 嵌入式系统
• 计算机基础
• 硬件设计

电子世界的基石：微控制器及其应用 我们生活的时代，是一个被电子设备渗透的时代。从掌中的智能手机，到车载的导航系统，再到工厂里的自动化生产线，无处不见它们的身影。然而，在这些精密复杂的电子系统中，有一个至关重要的“大脑”，它们默默地工作着，控制着一切，它们就是——微控制器（Microcontroller Unit, MCU）。 本书并非关于单片微机原理与接口技术，而是旨在为读者提供一个更广阔的视野，去理解微控制器这个构成现代电子世界基石的强大工具。我们将深入探讨微控制器的核心概念，揭示它们是如何实现如此强大的计算和控制能力的，并描绘它们在各个领域所展现出的惊人应用潜力。 第一章：微控制器——电子世界的“微型大脑” 想象一下，一个微小的集成电路，却能集成中央处理器（CPU）、内存（RAM和ROM）、输入/输出（I/O）接口、定时器、计数器，甚至模拟数字转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）等多种功能单元。这就是微控制器的基本形态。它不像通用计算机那样追求极致的计算性能，而是专注于在有限的资源内，高效地完成特定的控制任务。 在本章中，我们将从宏观角度介绍微控制器的定义、发展历程以及它们与普通微处理器的根本区别。我们将探讨微控制器的核心组成部分，理解CPU如何执行指令，内存如何存储数据和程序，以及I/O接口如何与外部世界进行交互。此外，我们还会初步了解不同类型的微控制器，如8位、16位、32位微控制器，以及它们各自的优势和适用场景。我们将通过生动的比喻和图示，帮助读者建立对微控制器的初步认知，认识到它们是智能设备的“幕后英雄”。 第二章：微控制器的内部运作——指令的魔术 微控制器之所以能够执行各种任务，完全依赖于它所执行的指令。这些指令就像是微控制器的“语言”，CPU通过解析和执行这些指令，来实现对硬件的控制和数据的处理。本章将深入剖析微控制器指令集的奥秘。 我们将首先介绍指令集的分类，包括RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两种主流架构，并解释它们在设计理念和性能上的差异。接着，我们将详细讲解指令的构成，包括操作码（Opcode）和操作数（Operand），以及它们如何协同工作。我们将通过一些简单的汇编指令示例，展示CPU如何获取指令、解码指令、执行指令以及将结果写回寄存器或内存。 此外，我们还会探讨指令的寻址方式，即CPU如何找到指令所需的数据。理解这些寻址方式，对于编写高效的程序至关重要。最后，本章将简要介绍指令流水线技术，这是一项提高CPU执行效率的重要技术，为微控制器实现更快的响应速度奠定基础。通过本章的学习，读者将能够理解微控制器内部指令流动的基本原理，为后续的深入探索打下坚实的基础。 第三章：内存与数据存储——信息的仓库 信息的存储是微控制器工作的基石。无论是程序代码还是运行过程中产生的数据，都需要被妥善地存储在内存中。本章将聚焦于微控制器的内存系统，阐述信息的组织和访问方式。 我们将详细介绍微控制器中常见的几种内存类型：随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），以及它们的功能和特性。RAM作为数据存储的主要场所，我们将探讨其读写速度、数据保持能力等关键指标。ROM则用于存储固定的程序代码，我们将了解其不同类型，如掩膜ROM（MROM）、一次性可编程ROM（OTP ROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）和闪存（Flash Memory），并分析它们的优缺点。 此外，本章还将深入讲解内存地址空间的概念，以及CPU如何通过地址总线来访问特定的内存单元。我们将介绍内存映射的概念，解释不同功能单元（如I/O端口、寄存器）如何被分配到内存地址空间中。通过本章的学习，读者将能够清晰地理解微控制器如何管理和利用其内部存储资源，为程序的编写和调试提供重要的理论支持。 第四章：输入/输出（I/O）接口——与外界的桥梁 微控制器之所以能被称为“控制器”，关键在于它能够接收来自外部世界的信号，并根据这些信号做出相应的反应，或者向外部设备发出控制指令。这一切的实现都依赖于输入/输出（I/O）接口。本章将详细介绍I/O接口的设计和工作原理。 我们将首先介绍通用的数字I/O接口，包括输入模式和输出模式。读者将了解如何配置I/O引脚的输入/输出方向，以及如何读取输入引脚的状态或向输出引脚写入高低电平。接着，我们将探讨I/O端口的寄存器，以及如何通过操作这些寄存器来控制I/O的行为。 此外，本章还将介绍一些特殊的I/O接口，如中断（Interrupt）机制。中断是微控制器处理异步事件的关键。我们将解释中断的产生、向量表、中断服务程序（ISR）等概念，以及中断如何提高系统的响应效率。我们还会初步接触到通信接口，例如通用异步收发传输器（UART）等，它们是微控制器与其他设备进行串行通信的重要途径。通过本章的学习，读者将能掌握微控制器与外部世界进行基本交互的方法，为构建实际应用系统打下基础。 第五章：定时器与计数器——时间的守护者 在许多控制应用中，精确的时间控制至关重要，无论是产生周期性的信号，还是测量事件发生的时间间隔，都离不开定时器和计数器。本章将深入探讨微控制器中的定时器和计数器功能。 我们将解释定时器和计数器的工作原理，它们如何通过内部的时钟脉冲来累加或递减计数值。我们将介绍定时器模式，如定时模式、计数模式、PWM（脉冲宽度调制）模式等，并阐述它们在不同应用中的作用。例如，PWM模式常用于控制电机的转速或LED的亮度。 此外，本章还将讨论如何配置定时器和计数器的预分频器、加载值等参数，以实现不同精度的定时和计数。我们将通过实例说明，例如如何使用定时器产生周期性的中断，或者如何利用计数器测量外部事件的发生频率。掌握定时器和计数器的使用，是实现复杂控制逻辑和实时响应的关键技能。 第六章：模数转换（ADC）与数模转换（DAC）——连接模拟与数字世界 现实世界中的许多信号都是模拟信号，如温度、压力、声音等。而微控制器只能处理数字信号。因此，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）扮演着连接模拟世界与数字世界的关键角色。本章将详细介绍ADC和DAC的功能、工作原理及应用。 我们将首先讲解ADC的工作原理，包括其分辨率、采样率、转换时间等关键参数。读者将了解ADC如何将连续的模拟电压转换为离散的数字值。我们将介绍不同类型的ADC，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC等，并分析它们的优缺点。 接着，我们将探讨DAC，它负责将数字信号转换为模拟信号。我们将解释DAC的分辨率、转换速度等参数，并介绍其在驱动模拟设备、生成音频信号等方面的应用。通过本章的学习，读者将能够理解微控制器如何“感知”和“影响”模拟环境，从而拓展其在传感器数据采集、信号生成等领域的应用能力。 第七章：微控制器在现代生活中的应用 掌握了微控制器的基本原理和核心功能后，我们来看看它们是如何深刻地改变着我们的生活的。本章将通过丰富的实例，展现微控制器在各个领域的广泛应用。 我们将探讨微控制器在消费电子产品中的身影，例如智能家电（冰箱、洗衣机、空调）、智能家居系统（智能照明、安全监控）、穿戴设备（智能手表、健康追踪器）等。我们将分析这些设备中微控制器的具体作用，它们如何实现各种智能化功能。 此外，我们还将深入工业自动化领域，了解微控制器在机器人控制、过程控制、自动化生产线等方面的应用。在汽车电子领域，微控制器是引擎控制单元（ECU）、防抱死制动系统（ABS）、安全气囊系统等不可或缺的组成部分。我们还将触及通信领域、医疗设备以及物联网（IoT）等新兴技术，展现微控制器作为核心驱动力所带来的巨大变革。通过这些鲜活的案例，读者将能更直观地感受到微控制器的强大力量，并激发对未来技术发展的无限遐想。 第八章：软件开发与调试——赋予生命的代码 微控制器的强大功能需要通过软件来激活。本章将聚焦于微控制器软件开发的流程和关键技术。 我们将介绍常用的微控制器编程语言，如C语言，并阐述其在嵌入式开发中的优势。我们将讲解嵌入式软件开发的整个生命周期，包括需求分析、设计、编码、编译、链接等环节。我们将介绍集成开发环境（IDE）的作用，以及如何使用编译器和调试器来生成和运行程序。 此外，本章还将重点介绍嵌入式软件调试的重要性。我们将探讨常用的调试技术，如断点、单步执行、变量监视等，并解释它们在定位和解决程序错误中的作用。我们将简要介绍实时操作系统（RTOS）的概念，以及它如何帮助开发者更高效地管理复杂的嵌入式系统。通过本章的学习，读者将能够掌握编写和调试微控制器程序的基本技能，为将理论知识转化为实际应用打下坚实的基础。 结语 微控制器，作为现代电子技术的核心，以其小巧的身躯和强大的功能，驱动着我们身边的无数设备，塑造着我们今天的生活，并引领着未来的科技发展。本书致力于为读者提供一个全面而深入的微控制器世界导览，从基本原理到广泛应用，帮助您理解这个“微型大脑”的魅力与力量。希望通过本书的学习，您能够对微控制器产生浓厚的兴趣，并为将来在电子科技领域的发展打下坚实的基础。

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说实话，这本书的装帧和印刷质量并不算特别出挑，但内容上的厚重感是毋庸置疑的。我购买它主要是因为听了几位前辈的推荐，说这本书对I/O端口的扩展和中断系统的描述是业界良心。当我翻到关于外部存储器接口那章时，我立刻明白了前辈们推荐的原因。很多教材在讲解存储器映射时，往往只是简单地提及地址解码的概念，但《单片微机原理与接口技术》则花了大量篇幅，图文并茂地解析了如何利用逻辑门电路和译码器芯片（比如74LS系列）来实现对大容量RAM和EPROM的片选和地址划分。它甚至深入到了时钟信号的驱动和总线仲裁机制的初步概念。这种将微机原理与具体外部硬件设计紧密结合的做法，体现了作者深厚的工程底蕴。阅读过程中，我感觉自己不是在看一本理论书，而是在参与一个实际的硬件设计项目。作者在讲解复杂电路时，总能保持一种沉稳、严谨的学术风格，没有丝毫的浮躁，每一个公式推导都清晰可循，没有出现任何跳跃性的结论。对于想要搭建自定义微机系统的学习者而言，这本书的价值是无可替代的，它提供的是构建系统的“蓝图”和“工具箱”。

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这本《单片微机原理与接口技术》的书，我前前后后啃了得有两个月了，说实话，初看时心里是打鼓的，毕竟我对这块东西了解得实在不多，总担心自己驾驭不了那些复杂的电路图和汇编代码。但是，作者的叙述方式真的很有意思，它不像那种干巴巴的教科书，只是把原理一股脑儿堆在那儿让你自己琢磨。这本书更像是请了一位经验丰富的老工程师在旁边手把手地带着你走。最让我印象深刻的是它对8051系列单片机的讲解，那种由浅入深的逻辑性太强了。从最基础的冯·诺依曼结构和哈佛结构的区别讲起，到寄存器组的位操作，每一个概念的引入都配有非常直观的例子，甚至连中断处理那种容易让人晕头转向的部分，作者都用流程图和伪代码结合的方式阐释得清清楚楚。我记得有一次为了搞懂定时器的溢出模式，我卡壳了好久，翻看了好几本书都没太明白，结果在这本书里，作者特意用了一个生活中的例子——“闹钟的嘀嗒声”来比喻，一下子就豁然开朗了。而且，书里提供的实践案例大多都非常贴近实际工程应用，不是那种只停留在理论层面的空洞讨论，这对于我们这些想把知识转化为实际动手能力的学生来说，简直是太重要了。可以说，这本书是那种能让你从“知其然”迈向“知其所以然”的佳作，为我后续深入学习更高级的嵌入式系统打下了极其坚实的基础。

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我花了三天时间通读了《单片微机原理与接口技术》中关于并行和串行通信协议的那几个章节，感受最深的是它的实战导向性。市面上很多教材，讲到通信接口，无非就是RS-232、UART这些名词的罗列，最多再给个波特率的计算公式。但这本教材的厉害之处在于，它没有停留在标准协议的表面，而是深入到了底层寄存器的具体操作层面。比如讲到SPI总线时，它不仅解释了主从设备的握手过程，还细致地展示了如何通过设置SPSR和SPCR寄存器来实现数据的高速传输和接收校验。我尤其欣赏它在讲解异步通信时，对奇偶校验位生成和判定的那段论述，逻辑清晰，代码示例完整，可以直接拿去移植。对于我们这些未来需要在硬件层面调试底层驱动的工程师来说，这种细致入微的描述简直是救命稻草。它没有使用任何华丽的辞藻，文字非常精炼，直奔主题，每一句话都包含了有效信息量。读完这部分，我立刻尝试用一个简单的8位机模拟器跑了一个数据交换程序，发现以往遇到的很多通信错误，其实根源都在于我对时序控制的理解不够精确，而这本书恰好把时序这块的“坑”都给填平了。总的来说，这是一本工具书级别的教材，适合有一定基础后，需要进行工程实践深化理解的读者。

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关于《单片微机原理与接口技术》这本书的阅读体验，我必须提及它在软件仿真和调试方面的侧重点。在如今这个时代，硬件成本高昂，很多基础实验需要在软件环境中完成，这本书在这方面做得非常到位。它不仅停留在讲解汇编代码本身，还详细介绍了如何利用仿真工具（虽然没有明确指出具体软件名称，但其描述的方法具有普适性）对程序进行单步跟踪、查看寄存器状态和内存映像。我特别喜欢它在处理异常和错误处理机制那一节的内容。作者没有回避单片机在实际工作中可能遇到的死机、跑飞等问题，而是系统地分析了复位电路的设计原理，以及如何利用看门狗定时器来确保系统的稳定运行。这部分内容，相比于那些只教你如何“写出能跑起来的代码”的书籍，显然更负责任。它教会了我们如何“构建一个健壮的系统”。整本书的语言风格严谨而不失生动，论述层次清晰，即便面对复杂的时序逻辑，也能通过图示将抽象概念具象化。对于希望未来从事嵌入式系统设计和维护的读者来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种严谨的工程思维训练。

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这本书的章节安排和知识点的递进关系处理得非常巧妙，体现了极高的教学智慧。我以前读过好几本关于汇编语言编程的书籍，但总感觉它们和硬件基础是割裂开的，好像学编程和学电路是两回事。然而，《单片微机原理与接口技术》成功地架起了这两者之间的桥梁。它首先夯实了CPU的内部结构和指令集，然后立即无缝过渡到如何用这些指令去控制外部设备。例如，当它介绍完查表法计算平方根的汇编程序后，紧接着就讲解了如何利用ADC（模数转换器）采集模拟信号，并使用同样的原理在程序中进行数字滤波处理。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的结构，极大地增强了学习的连贯性和趣味性。而且，这本书对于一些容易混淆的低级概念，比如“向量中断”和“非向量中断”的本质区别，解释得极其透彻，甚至用到了时钟周期级的时序分析。这种层次分明的讲解，让我对整个系统的工作流程有了一个非常清晰的、立体的认知。对于想要深入理解嵌入式系统核心逻辑的学习者来说，这是一本不容错过的“内功心法”级别的著作。

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