单片机高级教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版

作者:何立民

出品人:

页数:333

译者:

出版时间:2007-1

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787810778398

丛书系列:

图书标签:

• 硬件编程
• 嵌入式系统
• 80C51
• 单片机
• 嵌入式系统
• C语言
• 汇编语言
• 硬件开发
• 电子工程
• 技术教程
• 实践指导
• STC
• 51单片机

好的，这是一份关于一本名为《计算机网络基础与应用实践》的图书简介，该书内容完全独立于《单片机高级教程》，并力求详实深入： --- 《计算机网络基础与应用实践》图书简介 导言：驾驭信息时代的脉络 在当今这个高度互联的数字时代，计算机网络已不再是少数专业人士的工具，而是支撑社会运转、驱动商业创新、维系日常通信的基石。无论是智能手机的即时通讯，云计算服务的数据传输，还是工业物联网（IIoT）的实时监控，背后都离不开对网络原理的深刻理解和娴熟应用。 《计算机网络基础与应用实践》正是一本旨在系统性构建读者对现代网络技术全面认知，并强调动手实践能力的权威指南。本书不侧重于微控制器（MCU）层面的底层硬件交互，而是聚焦于数据如何在广阔的互联世界中高效、可靠地流动。我们深入剖析了网络协议栈的每一个关键层级，从物理层的数据编码到应用层的人机交互，力求提供一个清晰、连贯且极具实操价值的学习路径。 本书的特色在于其理论的严谨性与实践的指导性的完美结合。我们摒弃了纯粹的理论堆砌，而是通过大量的实例、网络抓包分析（如使用Wireshark）和小型实验设计，确保读者不仅“知道”协议如何工作，更能“看到”它们在实际场景中如何运行。 --- 第一部分：网络基石——从物理到逻辑的抽象 本部分为后续深入学习奠定了坚实的基础，着重讲解网络通信的底层机制和基础架构。 第一章：网络概述与拓扑结构 本章首先界定了计算机网络的范畴、分类（局域网LAN、广域网WAN、城域网MAN）及其发展历程。重点分析了不同网络拓扑结构（星型、总线型、环型、网状型）的优缺点，并引入了现代网络设计中常见的混合拓扑概念。此外，探讨了网络架构的演进，如从传统的客户端-服务器（C/S）模式到当前流行的对等网络（P2P）及分布式系统的区别。 第二章：物理层与数据链路层深度解析 这是网络通信的物理载体。我们将详细探讨物理层中的信号传输原理，包括电信号、光信号的调制解调，以及各种传输介质（双绞线、光纤、无线电波）的特性和局限性。 在数据链路层，本书投入了大量篇幅讲解帧的结构、差错检测与纠正机制（如CRC校验）。核心内容围绕介质访问控制（MAC）展开，深入剖析了以太网（Ethernet）的CSMA/CD协议，以及现代局域网中交换机的工作原理——ARP（地址解析协议）的详细流程和MAC地址表的高效维护机制。无线局域网部分，则侧重于IEEE 802.11标准族的演进（a/b/g/n/ac/ax），重点解析其CSMA/CA机制和基本的安全握手流程。 第三章：网络层核心——IP寻址与路由机制 网络层是实现数据跨网络通信的“导航系统”。本书首先系统阐述了IPv4的编址体系，包括私有地址、公有地址的划分，并对子网划分（Subnetting）和无类别域间路由（CIDR）进行了大量的习题和案例分析，确保读者能够熟练掌握IP地址设计。 随后，本书深入讲解了IP协议的结构、分片与重组过程。路由器的核心职能——路由选择——是本章的重中之重。我们将剖析两大类路由协议：内部网关协议（IGP），如RIP（距离矢量算法）和OSPF（链路状态算法）的详细工作机制，以及外部网关协议（EGP）——BGP（边界网关协议）在互联网骨干网中的关键作用。路由表的最优选择算法和路由黑洞等问题也会被纳入讨论范围。 --- 第二部分：传输与应用——可靠性与用户体验的保障 在理解了数据如何被投递到正确的“地址”之后，本部分关注数据如何保证传输的可靠性和高效性，并最终呈现给用户。 第四章：传输层协议的精妙平衡：TCP与UDP 传输层是网络通信的质量控制中心。本章对TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）进行了详尽的对比分析。 对于TCP，本书重点剖析了三次握手与四次挥手的完整状态机转换图，数据流控制中的滑动窗口机制、拥塞控制算法（如慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复）的演进与选择。这些机制是保证数据不丢失、不重复的关键。 对于UDP，我们将探讨其在实时应用（如VoIP、DNS查询）中的优势，并讲解端口寻址的概念。此外，本书还介绍了传输层安全（TLS/SSL）如何建立在TCP之上，为应用层提供加密保障。 第五章：应用层协议与网络服务实践 应用层是用户直接交互的层面，决定了我们如何使用网络。本章详细解析了主流应用层协议的内部运作细节： 1. 域名系统（DNS）： 递归查询与迭代查询的流程，根域名服务器到本地解析器的完整解析路径。 2. 超文本传输协议（HTTP/HTTPS）： 从HTTP/1.0到HTTP/2.0（包括头部压缩、多路复用）的演变。重点分析请求与响应的报文结构、状态码的含义以及Cookies和Session的管理。 3. 文件传输协议（FTP）与电子邮件协议（SMTP/POP3/IMAP）： 它们之间的连接建立、数据通道分离等特点。 第六章：网络安全基础与防火墙技术 在网络应用日益广泛的同时，安全防护成为不可或缺的一环。本章从网络架构层面介绍安全防御体系。内容涵盖网络攻击的常见类型（如DDoS、中间人攻击、端口扫描），以及加密技术在网络传输中的应用（公钥/私钥体系、数字证书）。 重点讲解防火墙的部署位置、包过滤技术、状态检测技术（Stateful Inspection）以及网络地址转换（NAT）在安全隔离中的双重作用。本书将指导读者如何配置简单的访问控制列表（ACL）来限制特定流量。 --- 第三部分：现代网络实践与新兴技术 本部分将学习的理论知识与现代网络基础设施相结合，展望未来的网络发展方向。 第七章：局域网进阶与交换机配置实践 本章将网络知识从理论拉入企业和校园环境。详细介绍VLAN（虚拟局域网）的划分原理、基于端口和基于802.1Q的Tagging机制，以及VLAN间路由的实现方式。同时，深入剖析生成树协议（STP/RSTP），解释其如何防止二层环路，并探讨端口聚合（EtherChannel/Link Aggregation）的配置与冗余备份。 第八章：软件定义网络（SDN）与网络虚拟化 为了应对传统网络设备配置复杂、扩展性差的瓶颈，SDN应运而生。本章讲解SDN的核心概念——控制平面与数据平面的分离，OpenFlow协议的工作流程。探讨网络功能虚拟化（NFV）如何借助SDN技术实现资源的灵活调度与部署，为云计算和大规模数据中心提供了新的管理范式。 第九章：网络性能优化与故障诊断 本书的实践收官之章，侧重于如何测量和优化网络性能。我们将学习使用`ping`, `traceroute`, `netstat`等经典命令行工具进行基本的连通性测试和路径分析。更进一步，本书引入了网络性能基准测试工具，教导读者如何测量延迟、抖动和吞吐量，并提供了一套系统的网络故障排除流程，从物理层到应用层的逐层排查方法论。 --- 目标读者与学习收获 本书适合计算机科学、信息工程、通信工程等专业的本科生、研究生，以及希望系统提升网络技能的初中级网络工程师、系统管理员和运维技术人员。 通过对《计算机网络基础与应用实践》的学习，读者将能够： 1. 全面掌握 TCP/IP 五层或七层协议栈的每一个核心机制。 2. 熟练配置 包含子网划分、路由选择、VLAN隔离等在内的基础网络架构。 3. 独立分析和解决 日常工作中遇到的常见网络通信故障。 4. 理解 当代云计算、大数据和物联网对网络技术提出的新要求和发展趋势。 本书不仅是理论的教科书，更是您在复杂网络世界中导航的必备手册。

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在翻阅《单片机高级教程》之前，我心中的“高级”二字，更多地指向了与外部世界的复杂交互。我曾设想过，书中会详细讲解如何与各种传感器（如IMU、GPS、图像传感器）进行接口，如何实现各种通信协议（如CAN、USB、以太网），甚至是如何构建一个简单的嵌入式Web服务器。然而，这本书的内容却将我的目光引向了单片机内部更深层次的运行机制和优化策略。我对书中关于时钟系统和电源管理的讲解非常欣赏。一个稳定的时钟是所有操作的基础，而灵活的电源管理则是实现低功耗和高效率的关键。这本书深入阐述了单片机内部不同时钟源（如内部振荡器、外部晶振）的工作原理、时钟切换和分频策略，以及如何通过调整时钟来平衡性能和功耗。它还详细介绍了单片机各种低功耗模式（如睡眠模式、停止模式），以及如何通过软件配置来最大程度地降低功耗，这对于开发电池供电的嵌入式设备至关重要。此外，书中对中断控制器工作机制的深入剖析也让我眼前一亮。我一直对中断的优先级、嵌套和向量表感到好奇，这本书通过详细的图解和代码示例，清晰地解释了中断是如何被CPU响应的，以及如何有效地管理多个中断源，避免出现优先级冲突和中断丢失。它还探讨了如何通过优化中断服务程序的编写，来提高系统的实时响应能力。这些底层硬件的知识，让我能够更深刻地理解单片机的行为，并在实际开发中做出更明智的设计决策。

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对于《单片机高级教程》，我期望它能为我解答一些在实际开发中遇到的，关于单片机硬件特性如何影响软件设计的疑惑。我一直对中断向量表和异常向量表的工作原理感到好奇。我希望书中能够深入讲解它们是如何工作的，CPU在发生中断或异常时是如何跳转到对应的处理程序的，以及如何有效地管理和修改这些向量表，以实现更灵活的错误处理和中断管理。这对于我理解系统的底层运行机制和进行故障排除非常有帮助。此外，书中关于片内外设时序和电气的特性分析也引起了我的兴趣。很多时候，我们仅仅是按照datasheet的说明来配置外设，但并不清楚具体的时序要求和电气特性对系统稳定性的影响。我希望这本书能够提供一些关于如何根据片上外设的时序图和电气参数，来优化外设的配置，避免出现时序冲突或信号完整性问题。这对于我进行硬件设计和驱动开发都有重要的参考价值。我还对书中关于嵌入式系统中的实时性保证和死锁检测机制的讨论非常感兴趣。在一些对实时性要求极高的应用场景，比如工业自动化、医疗设备等，任何的延迟或死锁都可能导致严重的后果。我希望书中能够介绍一些确保系统实时性的方法，例如如何合理地设计任务优先级，如何使用高效的同步机制，以及如何通过代码审查和静态分析工具来检测潜在的死锁风险。这些深入的探讨，将帮助我构建更可靠、更稳定的嵌入式系统。

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对于《单片机高级教程》的期待，我更多的是希望它能帮助我摆脱“知其然，不知其所以然”的困境。在实际的项目开发中，我们常常能够熟练地调用各种库函数，实现各种功能，但对于这些功能背后的硬件原理和软件实现机制，却往往是一知半解。我希望这本书能够深入剖析这些“黑盒子”内部的工作原理。例如，关于ADC（模数转换器）的部分，我希望它能不仅仅是介绍如何配置和读取ADC数据，而是深入讲解ADC的各种工作模式（如单次转换、连续转换、DMA模式）、采样保持电路的工作原理、量化误差的来源和减小方法，以及一些高级的应用技巧，如多通道扫描、软件触发ADC等。同样，对于DAC（数模转换器），我希望它能解释其内部的R-2R梯形电阻网络等核心结构，并介绍如何生成不同类型的模拟信号，例如正弦波、三角波等，以及在音频处理、波形生成等领域的应用。此外，书中关于定时器/计数器的高级应用也引起了我的兴趣。我希望它能介绍如何利用定时器实现PWM（脉冲宽度调制）输出，以及如何精确控制PWM的占空比和频率，这在电机控制、LED调光等领域至关重要。我还希望它能讲解如何利用定时器实现精确的延时、脉冲测量、频率测量等功能，并提供一些实际的工程案例，让我能够更好地将这些技术应用到我的项目中。我一直在思考，如何才能更有效地利用单片机的硬件资源，提升程序的运行效率和系统的稳定性。这本书的内容，恰好触及了我最想了解的那些核心技术。

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对于《单片机高级教程》的内容，我最期待的是它能够帮助我理解那些在实际项目中常常出现的“疑难杂症”。比如，在多任务系统中，如何有效地进行任务间的通信和同步，避免出现死锁、竟态条件等问题。我希望书中能够详细讲解RTOS（实时操作系统）中的几种核心同步机制，如信号量、互斥量、事件标志组、消息队列等，并提供详细的API使用说明和实际应用案例。例如，如何使用信号量来控制对共享资源的访问，如何使用消息队列来实现任务间的数据传递，以及如何利用事件标志组来处理复杂的事件触发逻辑。我希望这些讲解能够结合具体的代码实现，让我能够快速理解并上手。此外，书中关于异常处理和故障诊断的内容也引起了我的兴趣。在复杂的嵌入式系统中，难免会出现各种运行时错误，比如内存越界、非法指令等。我希望这本书能够介绍如何利用单片机提供的异常向量表和异常处理机制，来捕获和处理这些运行时错误，并提供一些调试和定位这些错误的技巧，例如如何通过断点、日志输出来分析异常发生的原因。我还对书中关于嵌入式系统性能优化的讨论非常感兴趣。如何才能让我的程序运行得更快，占用更少的资源？我希望书中能够分享一些通用的性能优化策略，例如代码优化技巧（如循环展开、函数内联）、数据结构的选择、算法的改进，以及如何利用硬件加速器来提升特定任务的效率。这些深入的探讨，将帮助我从“能用”走向“好用”。

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手握《单片机高级教程》这本书，我仿佛看到了一条通往更深层次嵌入式开发世界的路径。我一直对嵌入式系统中的底层通信协议栈的实现原理感到好奇，例如TCP/IP协议栈在嵌入式设备上的移植和优化。我希望这本书能够触及这方面的内容，即便只是简单地介绍其基本原理、关键模块，以及在资源受限的嵌入式设备上实现TCP/IP协议栈所面临的挑战和常用的解决方案。这对于我未来开发联网设备非常有帮助。此外，关于嵌入式设备的固件更新（OTA）机制也是我非常关注的一个方面。如何安全、可靠地对远程设备进行固件更新，是许多物联网项目中的核心需求。我希望书中能够探讨OTA的几种常见实现方式，例如基于Bootloader的更新、基于文件系统的更新，以及如何保证更新过程的原子性和数据一致性。我还对书中关于嵌入式系统与FPGA（现场可编程门阵列）的接口和协同工作的内容抱有期待。随着嵌入式系统对高性能计算需求的增加，FPGA在其中扮演的角色越来越重要。我希望这本书能够介绍一些关于如何设计和实现单片机与FPGA之间接口的通用方法，例如如何进行数据交换、控制信号的传输，以及如何在两者之间分担计算任务，以达到最佳的系统性能。虽然我知道FPGA本身是一个庞大的领域，但如果能有一些关于如何将FPGA融入单片机系统的基础概念和实际思路，对我来说就已经非常有价值了。

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在拿到《单片机高级教程》之前，我脑海中构思的“高级”内容，更多的是关于复杂的硬件接口和前沿的应用技术。例如，如何实现与高分辨率摄像头的接口，如何进行图像采集和初步处理；或者如何利用单片机实现简单的机器学习模型，比如在边缘设备上进行目标识别。我希望这本书能够在这方面提供一些指引。我对书中关于嵌入式图形用户界面（GUI）的开发内容非常期待。随着嵌入式设备功能的日益丰富，用户界面的友好性和交互性变得越来越重要。我希望这本书能够介绍一些嵌入式GUI库的使用，比如LVGL、emWin等，并详细讲解如何创建各种UI元素，如何实现触摸屏操作，以及如何进行界面的布局和美化。我更希望它能提供一些关于如何在资源受限的单片机上高效地运行GUI的技巧，比如如何优化绘图算法，如何进行内存管理，以及如何根据不同的显示屏分辨率和颜色深度进行适配。此外，书中关于嵌入式文件系统的应用也引起了我的兴趣。在需要存储大量数据、配置信息或日志的嵌入式系统中，文件系统必不可少。我希望这本书能够介绍一些常用的嵌入式文件系统，比如FATFS、LittleFS等，并讲解它们的特点、优势以及在单片机上的移植和使用方法。我希望通过这些内容，能够更好地管理嵌入式设备的数据存储，实现更强大的功能。

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刚拿到这本《单片机高级教程》，我的内心充满了期待。作为一名在嵌入式领域摸爬滚打了几年，却总感觉原地踏步的工程师，我一直在寻找一本能够真正带领我突破瓶颈的教材。市面上关于单片机的书籍实在太多了，从入门到精通的都有，但很多都停留在概念的讲解，或是局限于某个特定型号的介绍，缺乏系统性和深度。这本书的标题“高级教程”一下就抓住了我的眼球。我希望它能不仅仅是教我如何点亮LED，如何发送串口数据，而是能深入到单片机的工作原理，更贴近实际工程中的复杂应用。比如，在实时操作系统（RTOS）的应用方面，我一直觉得是我的一个短板，很多项目因为无法有效地管理多任务而变得混乱不堪。我希望这本书能详细讲解RTOS的移植、配置、任务调度机制，以及如何在实际项目中设计和优化RTOS的应用，比如如何处理中断优先级、信号量、消息队列等核心概念，并能提供一些经典的 RTOS 应用场景分析，例如物联网设备的数据采集与上传、工业控制系统的实时响应等。此外，关于嵌入式系统中的低功耗设计也是我非常关注的方面。随着移动设备和物联网设备的普及，如何最大程度地延长电池续航时间，是越来越重要的课题。我希望这本书能深入探讨各种低功耗模式的原理和应用，包括软件和硬件层面的优化策略，例如如何根据应用场景选择合适的低功耗模式，如何通过调整时钟频率、关闭不使用的外设等方式来降低功耗，以及如何使用硬件电源管理芯片来配合实现更精细化的功耗控制。我还对嵌入式系统中的调试技术非常感兴趣。在开发过程中，bug的查找和修复往往占据了大量的时间。我希望这本书能介绍一些高级的调试方法和工具，例如使用逻辑分析仪、示波器进行信号分析，以及如何利用JTAG/SWD接口进行代码调试，甚至是一些更深层次的内存调试技巧，帮助我更快速、更准确地定位问题。

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这本书的内容深度和广度让我有些意外。我原以为“高级”可能意味着对某些复杂外设的深入讲解，比如FPGA的接口、复杂的通信协议栈等，但它却将目光投向了更基础但更核心的层面。我特别喜欢它对中断系统的工作原理的细致阐述。在很多书中，中断常常被简化为“发生事件，执行函数”，但这本书却深入剖析了中断向量表、中断控制器的工作方式，以及中断嵌套的发生机制和处理方法。它通过详细的图示和代码示例，生动地展现了CPU在响应中断时的具体流程，包括压栈、跳转、执行中断服务程序、恢复现场等一系列操作。这对于我理解实时性要求高的应用至关重要，比如在高速数据采集、电机控制等领域，对中断响应的精确性和及时性有着极高的要求。我一直对中断的优先级和嵌套处理感到困惑，不知道如何在复杂的场景下合理配置中断优先级，避免死锁或者丢失关键事件。这本书的章节恰好解答了我的疑问，它不仅解释了优先级如何影响中断的响应顺序，还提供了实际的配置方法，并举例说明了如何处理多个中断源同时发生的情况。此外，书中关于DMA（直接内存访问）的讲解也令我印象深刻。DMA一直被视为提高系统性能的关键技术，但很多时候仅仅是知道它的存在，并不清楚它到底是如何工作的。这本书则详细地介绍了DMA控制器的结构、工作模式，以及它如何绕过CPU直接在内存和外设之间传输数据。它还提供了具体的DMA配置代码，演示了如何在ADC采样、SPI通信等场景下利用DMA来减轻CPU负担，从而显著提升数据传输效率。这些深入的原理讲解，远比停留在API函数的调用层面要有价值得多，它让我能够从根本上理解并掌握这些高级技术。

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在翻阅《单片机高级教程》之前，我曾设想过它可能会涉及一些关于ARM Cortex-M系列处理器架构的深入剖析，或者是一些特定嵌入式开发框架的详细解析。然而，这本书所带来的内容，却将我的关注点引向了更底层的、更具共性的微控制器核心能力。我尤其对其中关于内存管理单元（MMU）和内存保护单元（MPU）的讲解印象深刻。虽然我接触过一些更复杂的嵌入式系统，但对于MMU和MPU在单片机层面的应用，一直感到有些模糊。这本书通过清晰的图示和生动的比喻，解释了它们如何管理内存访问权限，如何实现进程隔离，以及如何在具有内存保护需求的嵌入式系统中发挥关键作用。它还提供了一些实际的配置示例，展示了如何通过软件来控制这些硬件单元，从而提高系统的稳定性和安全性。这一点对于我开发一些对安全性要求较高的嵌入式系统，比如涉及支付、身份识别等场景的应用，非常有启发。另外，书中对总线接口和仲裁机制的讲解也让我受益匪浅。在多任务、多外设的系统中，总线的带宽和访问冲突是影响系统性能的重要因素。这本书深入分析了各种总线架构（如AHB、APB），以及总线仲裁器的工作原理，并探讨了如何通过优化总线传输策略来提高数据传输效率，减少总线冲突。它还提供了一些关于如何根据应用需求选择合适的总线拓扑和仲裁策略的建议，这对于我进行系统设计和性能调优非常有帮助。我一直觉得，对这些底层硬件机制的深入理解，是成为一名优秀嵌入式工程师的关键，而这本书恰好满足了我的这一需求。

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拿到《单片机高级教程》的那一刻，我脑海中浮现的是无数个在开发过程中遇到的难题，以及对未知领域的探索渴望。我希望这本书能够提供一条清晰的路径，让我能够系统性地掌握那些超越基础的单片机应用技术。我一直对嵌入式Linux系统的移植和开发抱有浓厚的兴趣，虽然它不完全是“单片机”的范畴，但很多时候，高性能的嵌入式应用会选择Linux作为操作系统。我希望这本书能够涵盖一些与嵌入式Linux相关的基础内容，例如交叉编译环境的搭建，Bootloader的原理和配置，以及如何在裸机和Linux之间进行切换和通信。当然，我理解这本书的重点可能还在于微控制器本身，但我希望它能为我打开一扇通往更广阔的嵌入式系统开发世界的大门。我对书中关于嵌入式操作系统（RTOS）的介绍非常期待。在我的实际项目开发中，经常需要处理多任务并发的问题，而一个健壮的RTOS能够极大地简化任务的管理和调度。我希望这本书能够深入讲解RTOS的核心概念，比如任务创建、任务切换、同步与互斥机制（如信号量、互斥锁、事件标志组）、中断与任务的交互方式等等。我更希望它能够提供一些实际的RTOS应用案例，比如如何在RTOS环境下实现一个简单的数据采集系统，如何利用RTOS来管理网络通信任务，或者如何构建一个具有实时控制功能的系统。此外，书中关于嵌入式系统安全性方面的讨论也引起了我的兴趣。随着物联网设备的普及，安全性问题变得越来越突出。我希望这本书能够介绍一些基本的嵌入式安全概念，例如如何防止代码被非法篡改，如何对敏感数据进行加密存储，以及如何实现安全的固件更新机制。虽然安全性是一个非常庞大的领域，但如果能有一些基础的指导和建议，对我的项目开发也会非常有帮助。

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读研时买的这本书，当时还只是第一版。书写的不错，但最好能有点基础，适合大家系统学习一下80C51系列单片机。

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