The 8051 Microcontroller, 3rd Edition

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出版者:Delmar Cengage Learning
作者:Kenneth Ayala
出品人:
页数:432
译者:
出版时间:2004-6-1
价格:USD 258.95
装帧:Paperback
isbn号码:9781401861582
丛书系列:
图书标签:
  • 8051
  • Microcontroller
  • Embedded Systems
  • Electronics
  • Programming
  • Digital Electronics
  • Hardware
  • 3rd Edition
  • Engineering
  • Computer Engineering
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具体描述

Gain valuable assembly code programming knowledge with the help of this newly revised book. Readers will be trained on programming the Intel 8051 microcontroller, one of the most common microprocessors used in controls or instrumentation applications that use assembly code. The third edition teaches current principles of computer architecture including simulation and programming, with new state-of-the-art integrated development software that is included at the back of the book. The writing style engages readers and renders even complex topics easy to absorb. Practical examples of assembly code instructions illustrate how these instructions function. Complex hardware and software application examples are also provided.

《单片机原理与应用:基于C语言》 本书全面深入地阐述了微控制器(单片机)的理论基础、硬件结构、指令系统、编程方法以及实际应用。旨在为读者提供一个扎实的单片机技术框架,并引导读者掌握利用C语言进行嵌入式系统开发的实用技能。 第一部分:单片机基础理论与结构 本部分将从宏观角度介绍单片机的概念、发展历程及其在现代电子系统中的重要地位。我们将深入剖析一个典型单片机的核心组成部分,包括: 中央处理器 (CPU): 详细讲解CPU的运算器、控制器、寄存器组等功能单元,以及它们协同工作以执行指令的原理。 存储器系统: 涵盖程序存储器(ROM/Flash)和数据存储器(RAM)的结构、寻址方式、读写时序及其在程序存储与数据处理中的作用。 输入/输出 (I/O) 接口: 介绍通用I/O端口的功能、配置和电气特性,以及如何通过I/O端口实现与外部设备的交互。 定时器/计数器: 阐述定时器和计数器的基本工作原理、模式设置(定时、计数、脉冲输出等)及其在时间测量、脉冲生成、事件统计等方面的应用。 中断系统: 详细讲解中断源、中断向量、中断优先级、中断服务程序(ISR)的设计流程,以及中断机制如何实现高效的事件响应和多任务处理。 串行通信接口 (UART): 介绍UART的异步通信原理、波特率生成、数据帧格式、发送/接收过程,并探讨其在设备间通信中的应用。 其他外设: 根据不同单片机系列的特点,还会介绍如模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC)、看门狗定时器 (Watchdog Timer) 等常用外设的功能及其配置方法。 第二部分:C语言在单片机开发中的应用 本部分将重点聚焦于如何使用C语言进行高效、可靠的单片机程序开发。我们将从基础的C语言语法入手,逐步深入到单片机特有的编程技巧: C语言基础回顾: 简要回顾C语言中的基本数据类型、运算符、控制语句(if-else, switch, for, while)、函数等,确保读者具备必要的C语言基础。 嵌入式C语言特性: 重点介绍嵌入式C语言的特点,例如对硬件的直接访问能力、位操作、内存映射、关键字(如`volatile`、`const`、`static`)的使用以及指针的深入理解。 硬件抽象层 (HAL) 的设计与应用: 介绍如何通过封装硬件寄存器操作,构建易于维护和移植的硬件抽象层,提高代码的可读性和复用性。 驱动程序开发: 学习编写各种外设的驱动程序,例如LED驱动、按键驱动、LCD驱动、传感器驱动等,理解驱动程序的设计原则和实现细节。 实时操作系统 (RTOS) 基础(选讲): 在部分章节中,会初步介绍实时操作系统(RTOS)的概念,包括任务、信号量、消息队列、互斥锁等,以及RTOS在复杂嵌入式系统中的作用和简单的应用方法。 调试技术: 介绍单片机程序调试的常用方法和工具,如仿真器、逻辑分析仪、串口调试助手等,帮助读者快速定位和解决程序中的错误。 第三部分:典型应用实例与项目开发 理论结合实践是学习单片机技术的关键。本部分将通过一系列精心设计的应用实例,展示单片机在实际问题中的解决方案: LED闪烁与控制: 从最简单的LED点亮、闪烁,到复杂的LED阵列显示,学习I/O口控制和延时函数的应用。 按键输入处理: 实现按键的消抖、多键识别,以及基于按键的菜单选择和参数设置。 LCD显示器接口: 学习驱动字符型和图形点阵型LCD,实现数据的显示、汉字和图片的绘制。 ADC数据采集: 实现温度、湿度、光照等模拟量的采集,并将采集到的数据进行处理和显示。 定时器应用: 实现精确的延时、周期性事件触发、脉冲宽度测量等。 串行通信实例: 实现单片机与PC之间的数据交互、与其他单片机或设备的通信。 简单的嵌入式系统设计: 综合运用前面学到的知识,设计一些小型嵌入式系统,例如简易智能家居控制器、数据记录仪、温湿度监测系统等。 学习目标: 通过本书的学习,读者将能够: 1. 理解单片机的基本原理和硬件架构。 2. 熟练掌握C语言在嵌入式开发中的编程技巧。 3. 编写驱动程序,实现对各种外设的控制。 4. 理解中断机制,提高程序的响应效率。 5. 掌握串行通信原理,实现设备间的数据交换。 6. 能够独立完成中小型嵌入式系统的设计与开发。 7. 为进一步深入学习嵌入式系统、物联网等相关技术打下坚实基础。 本书适合于电子工程、自动化、计算机科学等专业的本科生、研究生,以及对嵌入式系统开发感兴趣的广大工程师和爱好者。无需具备深厚的电子基础,但需要有C语言的初步了解。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计确实挺吸引人的,那种略带复古的字体搭配深沉的蓝色调,立刻让人联想到严谨的工程学和一丝丝怀旧的情感。我是在寻找一本能系统梳理微控制器基础知识的入门读物时偶然发现它的。坦白说,我对8051这个“老前辈”系列知之甚少,只在一些老旧的电路图上依稀见过它的身影。然而,翻开目录,我立刻被它详尽的结构所折服。从最基础的指令集架构到复杂的片上资源管理,作者似乎毫无保留地将自己的理解倾注其中。特别是关于中断机制的讲解部分,图示清晰得令人赞叹,即便是初次接触硬件中断的我,也能迅速在脑海中构建起事件响应的流程图。这本书的优势在于其极高的实战指导性,它不仅仅是理论的堆砌,更像是带着你一步步搭建实际系统的操作手册。我尤其欣赏作者在描述并行I/O口配置时所采用的“情景模拟”手法,仿佛作者本人就坐在你身边,手把手教你如何通过寄存器操作点亮第一个LED,这种互动感在纯技术书籍中是难能可贵的。它给我的感觉是,你手里拿着的不是一本冰冷的教科书,而是一把通往嵌入式世界大门的钥匙,沉甸甸,却又充满力量。

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这本书的出版时间虽然不算最新,但其对8051核心概念的阐述却展现出一种超越时空的力量。我特别关注了它在讨论“低功耗设计”和“片上资源共享”时的论述。在那个时代,资源是极其宝贵的,作者对如何巧妙地复用单个硬件模块(比如将定时器用于生成波形,或作为 Baud Rate Generator)的讲解,充满了高效和智慧。这种对“资源极限利用”的讲解,对于我们现在面对物联网设备中电池寿命和芯片成本的压力时,依然具有极强的启发性。它教会我们如何用最少的硬件资源,实现最多的功能。此外,书中对“自举加载”(Bootloading)概念的早期描述,虽然侧重于传统的串口烧录方式,但其背后的原理——如何让CPU从非易失性存储器中启动并执行新代码——是通用的设计思想。总的来说,这本书像一位沉稳、博学的老师傅,它传授的不是最新的时尚技巧,而是那些经过时间考验、屹立不倒的工程基石。它让你明白,现代的复杂系统,其血脉里依然流淌着这些经典设计的基因。

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我是一位经验尚浅的电子工程专业学生,我的学习路径更偏向于现代的ARM架构,但导师坚持要求我掌握8051的原理,认为那是理解后续所有MCU的基础。因此,这本书成了我这段时间的主战场。说实话,最初面对大量的十六进制和位操作指令时,我感到强烈的挫败感。然而,这本书的排版和图表质量起到了关键性的支撑作用。它使用的流程图和时序图几乎完美地避开了常见的误导性表达,尤其是在讲解串行通信(UART)的波特率计算和异步通信的帧格式校验时,那些精心绘制的波形图,瞬间将抽象的通信协议具象化了。这本书的价值在于,它提供了一个稳定、可靠的知识锚点。即使市场上的新微控制器层出不穷,理解了8051的内存映射和总线结构,再去看任何新的MCU,都能迅速找到共性和差异。它培养的是一种“硬核”的底层思维,而不是依赖于某个特定厂商的库文件。读完关于片上外设那一章,我感觉自己对“控制”这个概念有了更深刻的认识。

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坦白讲,这本书的阅读体验并非一帆风顺,它的“硬核”程度对非科班出身的读者构成了不小的挑战。那些关于片上存储器组织的章节,尤其是内部RAM和外部扩展RAM的组织结构,需要反复对照书中的内存地图才能勉强消化。但正是这种挑战性,造就了它的卓越价值。作者似乎默认读者已经具备了扎实的数字电路基础,因此在解释诸如锁存器、触发器等底层元件时,只是寥寥数语带过,便直接进入到如何利用这些元件实现特定功能的逻辑设计。这种“高手对谈”式的写作风格,虽然牺牲了对初学者的友好度,却极大地提升了内容密度。我个人最欣赏的是其中关于定时器/计数器工作模式的详尽对比分析,不同的模式(Mode 0, 1, 2, 3)在不同场景下的应用优劣被分析得淋漓尽致,甚至连不同模式对溢出标志位(TFx)的影响都有精确的说明。这本书更像是工具书与教科书的完美结合,你可能不会一口气读完它,但当你遇到实际的硬件难题时,翻开它,总能找到最精确、最权威的解答。

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初次拿到这本厚重的著作,最直观的感受是其内容的广度和深度达到了一个令人敬畏的程度。我花了整整一个周末,才大致浏览完前三章,主要是关于汇编语言编程基础和CPU核心结构的解析。我发现作者在处理基础概念时,总是倾向于追根溯源,深入挖掘其背后的设计哲学。比如,他对程序计数器(PC)和堆栈指针(SP)的描述,远超一般教材的表面化处理,而是结合了早期的存储器限制和指令执行周期的微妙平衡来解释其设计选择。这种深挖历史背景的叙事方式,让原本枯燥的技术细节变得鲜活起来,仿佛能触摸到那个时代工程师的智慧火花。这本书的行文风格偏向于学院派的严谨,措辞精确,几乎没有留下任何模糊地带。对于那些追求“知其所以然”的进阶学习者来说,这无疑是一份宝藏。它强迫你思考,而不只是简单地记忆,每一次阅读都像是一次对底层逻辑的深度探询,让人感觉自己的技术视野被极大地拓宽了。

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