MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王忠飞，胥芳 著

图书标签:

• MCS-51单片机
• 单片机原理
• 嵌入式系统
• C51
• 高等学校教材
• 机械设计
• 自动化
• 电子技术
• 微控制器
• 实践应用

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560617725

版次：1

商品编码：12156159

包装：平装

丛书名： 高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2007-01-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材》全面、系统地阐述了MCS-5l系列单片机内核的硬件结构、指令集、功能部件原理等，并且给出了以MCS-51单片机为核心的嵌入式控制系统中的常用构件，如大容量存储器、键盘、显示器、I／O（输入／输出）单元、ADC和DAC等。《MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材》注重系统性和实用性，所有构件都是可以直接利用的。《MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材》明显的特点是采用嵌入式c编程语言为工具，采用多任务、消息传送机制，用定时器节拍触发方式实现系统的多个任务之间同步的编程思想。
　　《MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材》遵循结构严谨、逻辑清晰、叙述详细、通俗易懂、较多实例的原则，以便于自学。《MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用/高等学校机械设计制造及自动化专业“十三五”规划教材》可以作为工科院校的专科生和本科生学习MCS-51单片机课程的教材，也适合于嵌入式系统的开发人员以及其他对嵌入式控制系统有兴趣的技术人员参考。

目录

第一章 绪论
1．1 单片机的发展概况
1．2 单片机的发展趋势
1．3 各种单片机的主要性能特点
1．4 MCS一51系列单片机的性能特点
1．5 MCS一5l单片机的应用和开发步骤
习题一

第二章 MCS一51系列单片机硬件内核
2．1 MCS．5l系列单片机的引脚配置及其特性
2．2 MCS．5 1系列单片机的内部结构
2．3 MCS．51系列单片机的I／0端口
2．3．1 I／O端口的内部结构
2．3．2 I／O端口的读写控制
2．4 MCS．51系列单片机的存储器
2．4．1 MCS．51系列单片机的存储器的组成
2．4．2 MCS一5l系列单片机的特殊功能寄存器
2．5 MCS．51系列单片机的复位及时钟信号
2．5．1 复位过程和寄存器的复位状态
2．5．2 复位和μp监控电路
2．5．3 时钟电路
2．6 MCS．51系列单片机的节电模式
习题二

第三章 MCS一51系列单片机的指令集及汇编语言程序设计基础
3．1 MCS一5l系列单片机指令系统的寻址方式
3．2 MCS．51系列单片机指令集及其说明
3．2．1 数据传送类指令
3．2．2 算术运算类指令
3．2．3 逻辑运算类指令
3．2．4 控制转移类指令
3．2．5 位操作类指令
3．2．6 汇编语言伪指令
3．3 MCS一51系列单片机汇编语言程序设计
3．3．1 一个简单的汇编语言程序
3．3．2 循环及程序转移控制
3．3．3 散转和查表的子程序
3．3．4 码制转换的子程序
3．3．5 数学运算的子程序
习题三

第四章 MCS-51系列单片机C语言程序设计
4．1 MCS一51系列单片机的C编译器
4．2 IAR EW8051的集成开发环境
4．2．1 IAR Embedded Workbench开发平台的使用方法
4．2．2 C-SPY模拟器的使用方法
4．3 IAR EW8051的C语言流程控制语句
4．3．1 判断语句
4．3．2 循环控制语句
4．4 IAR EW8051的C语言数据类型
4．4．1 IAR EW805 1的c语言数据类型和变量
4．4．2 数组变量
4．4．3 指针变量
4．4．4 结构体变量
4．4．5 枚举变量和共用体
4．4．6 MCS一5l系列单片机的SFR在C语言中的使用方法
4．4．7 利用c语言访问MCS一5 1系列单片机的外部扩展资源
4．5 函数和模块化程序设计
4．5．1 函数的定义
4．5．2函数的参数、返回值和函数的调用
4．5．3 中断服务程序
4．5．4 模块化程序设计及其连接
习题四

第五章 MCS一51系列单片机中断系统、定时／计数器和串行口的结构及编程控制．
5．1 MCS一51系列单片机的中断请求源
5．2 MCS一51系列单片机的外部中断
5．2．1 外部中断的结构和控制
5．2．2 外部中断的响应过程和应用
5．3 MCS一51系列单片机的定时／计数器
5．3．1 定时／计数器的结构和控制
5．3．2定时／计数器的四种工作方式
5．3．3 定时／计数器的编程控制和应用
5．4 MCS一51系列单片机的串行口
5．4．1 串行口的结构和控制
5．4．2 串行口的四种工作方式
5．4．3 串行口波特率的计算
5．4．4 串行口编程和应用
5．5 Mcs一51系列单片机多源中断的应用
习题五

第六章 MCS-51系列单片机的外部资源扩展
6．1 MCS一51系列单片机的外部地址扩展
6．1．1 MCS一51系列单片机的外部资源扩展概述
6．1．2 常用的地址锁存器和地址译码器
6．2 MCS一51 系列单片机的外部程序存储器的扩展
6．2．1 常用程序存储器的特点
6．2．2 外部程序存储器的扩展
6．3 MCS一51系列单片机的外部数据存储器的扩展
6．3．1 常用数据存储器
6．3．2 并行接口数据存储器的扩展
6．3．3 串行接口数据存储器的扩展
6．4 MCS一51系列单片机的外部I／O通道的扩展
6．4．1 I／0通道扩展概述
6．4．2 利用标准的TrL电路扩展可编程I，0通道
6．4．3 利用CPLD扩展可编程I／O通道
习题六

第七章 MCS一51系列单片机与键盘、显示器、ADC和DAC的接口设计．
7．1 MCS一51单片机系统的键盘设计
7．1．1 非编码式键盘的接口设计和编程
7．1．2 其他方式的键盘接口
7．2 MCS一51单片机系统的显示器接口和编程控制
7．2．1 LED显示器的接口
7．2．2 字符型L，CD显示器的接口
7．2．3 图形点阵LCD显示器的接口
7．3 MCS一51单片机与ADC和DAC的接口
7．3．1 ADC和DAC的性能指标
7．3．2 MCS一51单片机与DAC器件的接口
7．3．3 MCS一51单片机与ADC器件的接口
习题七
附录A MCS-51系列单片机指令集一览表
附录B PC机与MCS-51单片机串行通信实例
参考文献

《嵌入式系统设计与实践：从原理到应用》 书籍简介 本书旨在为读者构建一个扎实的嵌入式系统知识体系，从基础的原理剖析到实际的应用开发，全面涵盖嵌入式领域的核心概念、关键技术和最新发展。本书特别适合高等院校电子工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及从事嵌入式系统研发的工程师和技术爱好者。 第一部分：嵌入式系统基础理论 第一章 嵌入式系统概述 本章将深入探讨嵌入式系统的定义、特点、发展历程及其在现代社会中的重要地位。我们将阐述嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别，分析其“嵌入性”、“专用性”和“实时性”等核心特征。通过对典型嵌入式应用领域（如工业控制、消费电子、通信设备、医疗器械、汽车电子等）的案例剖析，帮助读者建立对嵌入式系统广泛应用场景的宏观认识。此外，本章还将介绍嵌入式系统的基本组成，包括硬件平台、嵌入式软件以及两者之间的交互关系，为后续章节的学习奠定基础。 第二章 微处理器与微控制器基础 本章将详细讲解嵌入式系统中扮演核心角色的微处理器和微控制器。我们将从冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构入手，剖析CPU的工作原理、指令集、流水线技术等。重点介绍不同类型的微处理器（如ARM、MIPS、x86等）及其各自的优势和适用场景。随后，我们将聚焦微控制器（MCU），详细阐述其集成度高的特点，包括CPU、内存、外设（定时器/计数器、ADC、DAC、GPIO、UART、SPI、I2C等）的集成。通过对比分析不同系列微控制器（如STM32、AVR、PIC等）的架构和特性，帮助读者理解如何根据项目需求选择合适的MCU。本章还会涉及低功耗设计、功耗模式等关键概念，为开发高效节能的嵌入式产品提供理论支持。 第三章 嵌入式存储器系统 内存是嵌入式系统的重要组成部分，本章将系统介绍嵌入式系统中常用的各类存储器。我们将区分易失性存储器（如DRAM、SRAM）和非易失性存储器（如Flash ROM、EEPROM）。深入讲解各种存储器的物理结构、工作原理、性能指标（如访问速度、容量、功耗）以及在嵌入式系统中的应用。重点将放在嵌入式系统中常用的Flash存储器，包括NOR Flash和NAND Flash的区别、擦写机制、寿命限制以及相关接口标准。此外，本章还将探讨内存管理单元（MMU）和内存保护单元（MPU）的作用，以及高速缓存（Cache）对系统性能的影响。 第四章 嵌入式系统硬件接口与总线技术 硬件接口是嵌入式系统与外界交互的关键，本章将深入探讨各种常见的硬件接口和总线技术。我们将详细介绍串行通信接口，包括UART、SPI、I2C、CAN、USB等，阐述它们的工作原理、通信协议、电气特性以及在不同应用中的典型用途。同时，我们将讲解并行接口（如GPIO）的配置和使用。对于总线技术，本章将重点介绍系统总线（如AMBA总线族）、片内总线和片外总线的概念，分析总线仲裁、数据传输协议等。我们将探讨PCIe、Ethernet等高速总线在高性能嵌入式系统中的应用。此外，本章还将涉及中断系统、DMA控制器等硬件支持，阐明它们如何提升系统效率和响应速度。 第五章 嵌入式实时操作系统（RTOS） 实时操作系统（RTOS）是构建复杂嵌入式系统的基石，本章将全面介绍RTOS的核心概念和关键技术。我们将从操作系统的基本功能（任务管理、内存管理、设备管理、文件系统）入手，重点阐述RTOS的实时性概念，包括硬实时和软实时，以及它们对系统设计的影响。本章将深入讲解RTOS的任务调度策略（如优先级调度、轮转调度、时间片轮转等）、任务间的通信与同步机制（如信号量、互斥量、消息队列、事件标志组等）。我们将分析RTOS如何处理中断、定时器以及异常。通过对多种主流RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks、μC/OS等）的介绍和对比，帮助读者理解不同RTOS的特点和适用范围。 第二部分：嵌入式软件开发 第六章 嵌入式C语言编程 C语言是嵌入式软件开发最常用的语言，本章将聚焦嵌入式C语言的特性和开发实践。我们将复习C语言的基础语法，并重点讲解其在嵌入式开发中的特有应用，如指针的深入使用、位操作、结构体和联合体的灵活运用、宏定义和预处理指令的技巧。本章还将介绍嵌入式开发中常用的库函数，以及如何编写高效、紧凑、低功耗的嵌入式C代码。我们将讨论嵌入式环境下内存管理（栈、堆、静态内存）的特点，以及可能出现的内存泄漏和栈溢出问题。通过大量的代码示例和嵌入式场景的应用，帮助读者掌握C语言在嵌入式领域的精髓。 第七章 嵌入式汇编语言编程 虽然C语言是主流，但汇编语言在某些关键场景下依然不可或缺。本章将介绍嵌入式汇编语言的基本概念、指令集结构以及与C语言的结合方式。我们将讲解汇编语言在底层硬件控制、中断服务程序、性能优化等方面的作用。通过具体的汇编指令示例，帮助读者理解CPU的工作细节，以及如何通过汇编语言实现对硬件的精确控制。本章还将探讨交叉编译和调试中汇编语言的使用。 第八章 嵌入式交叉开发环境与工具链 嵌入式系统的开发与通用PC开发有所不同，需要一套专门的交叉开发环境。本章将详细介绍嵌入式交叉开发环境的组成，包括交叉编译器、交叉汇编器、链接器、调试器等。我们将重点讲解GCC、Clang等常用交叉编译器的使用方法，以及Makefile在自动化构建项目中的重要作用。本章还将深入介绍常用的嵌入式调试工具，如GDB、JTAG/SWD接口调试器、逻辑分析仪、示波器等，阐述它们在代码调试、性能分析和硬件故障排查中的应用。读者将学习如何配置和使用这些工具，以提高开发效率和代码质量。 第九章 嵌入式系统调试技术 调试是嵌入式开发过程中至关重要的一环，本章将系统介绍各类嵌入式系统调试技术。我们将讲解代码调试的常用方法，如断点设置、单步执行、观察变量、内存查看等。重点介绍仿真器（Simulator）、仿真器（Emulator）、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的使用技巧，以及它们如何帮助定位软件和硬件的协同问题。本章还将探讨printf调试、日志系统、代码覆盖率分析等间接调试方法。最后，我们将介绍嵌入式系统中的常见bug类型及其调试策略。 第十章 嵌入式系统移植与驱动程序开发 将操作系统和应用程序移植到目标硬件平台是嵌入式开发的重要环节。本章将详细讲解嵌入式系统的移植过程，包括引导加载程序（Bootloader）的设计与实现、内核的配置与编译、文件系统的构建等。重点将放在嵌入式驱动程序的开发，包括设备驱动模型的理解、裸机驱动的编写、以及基于RTOS的驱动程序开发。我们将以常见的硬件设备（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、LCD、按键、LED等）为例，演示驱动程序的编写过程。本章还将介绍驱动程序的调试和优化方法。 第三部分：嵌入式系统应用与进阶 第十一章 嵌入式通信协议与网络 现代嵌入式系统广泛应用于联网环境中，本章将深入探讨嵌入式通信协议和网络技术。我们将介绍工业领域常用的现场总线（如Modbus、CAN、Profibus等）及其在自动化控制中的应用。我们将详细讲解TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现和应用，包括Socket编程、HTTP、MQTT等应用层协议。本章还将介绍低功耗广域网（LPWAN）技术，如LoRa、NB-IoT等，以及它们在物联网（IoT）领域的应用。读者将学习如何设计和实现嵌入式设备的互联互通。 第十二章 嵌入式操作系统高级应用 在本章中，我们将进一步探讨嵌入式操作系统的进阶应用。我们将深入研究RTOS的内核机制，如中断处理、定时器管理、内存分配算法等。重点讲解文件系统的实现原理和应用，如FATFS、YAFFS等。本章还将介绍嵌入式GUI（图形用户界面）的开发，包括常用GUI库（如LVGL、emWin等）的使用，以及如何设计和实现用户友好的嵌入式界面。此外，我们还将讨论嵌入式系统的实时性保障、功耗优化以及嵌入式安全等高级议题。 第十三章 物联网（IoT）嵌入式系统开发 物联网是当前嵌入式技术最活跃的应用领域之一，本章将专注于物联网嵌入式系统的开发。我们将介绍物联网的基本架构，包括感知层、网络层和应用层。重点讲解如何利用传感器采集数据，如何通过各种通信技术（Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LPWAN等）将数据传输到云平台。我们将介绍主流的物联网云平台（如阿里云、AWS IoT、Azure IoT等）的使用，以及如何在嵌入式端与云平台进行交互。本章还将探讨物联网设备的安全、远程升级和管理等问题。 第十四章 嵌入式系统安全性 随着嵌入式系统应用范围的扩大，安全性问题日益凸显。本章将全面探讨嵌入式系统的安全挑战和应对策略。我们将分析嵌入式系统常见的安全威胁，如硬件漏洞、软件漏洞、通信安全、数据安全等。重点介绍加密算法（如AES、RSA）、数字签名、安全启动、安全存储等安全技术在嵌入式系统中的应用。本章还将探讨嵌入式系统的访问控制、权限管理以及安全更新机制。 第十五章 嵌入式系统项目实战 理论结合实践是学习嵌入式技术的关键。本章将通过多个不同复杂度的项目实战，帮助读者巩固所学知识，并将理论应用于实际开发。我们将从简单的LED闪烁、按键控制开始，逐步深入到温度传感器数据采集与显示、小型机器人控制、智能家居设备原型开发等项目。每个项目都将详细讲解项目需求分析、硬件选型、软件设计、代码实现、调试和测试等全过程。通过这些实战项目，读者将获得宝贵的项目开发经验。 附录 常用嵌入式开发工具速查手册 嵌入式常用术语表 参考文献 本书力求内容翔实、条理清晰、图文并茂，通过深入浅出的讲解和丰富的实例，帮助读者掌握嵌入式系统的核心技术，为读者在嵌入式开发领域的设计、实现和创新打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个机械设计制造及自动化专业的学生，我一直觉得理论知识和实际应用之间似乎总有一层隔阂。然而，这本书的出现，很好地弥合了这一差距。它将 MCS-51 单片机的原理和嵌入式系统的应用紧密地联系起来，让我看到了这些看似抽象的知识是如何在实际的工业自动化和智能制造领域发挥作用的。书中涉及的不少案例，都与我们专业紧密相关，比如用于电机控制的伺服系统、用于过程测量的智能仪表等。这让我深刻体会到，单片机技术不仅仅是电子工程师的专利，对于我们机械设计制造及自动化专业的学生来说，掌握单片机的开发和应用，能够极大地提升我们在产品设计和系统开发方面的能力，让我们能够更好地将机械、电子、信息技术融合起来，设计出更智能、更高效的自动化产品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题很长，一开始还以为会是一本晦涩难懂的纯理论书籍。但没想到，当我真正翻开它的时候，惊喜感油然而生。首先，它在原理讲解方面做得相当到位，作者并没有直接跳到复杂的应用，而是循序渐进地介绍了 MCS-51 单片机的核心概念，比如它的指令集、寄存器结构、中断系统等等。我特别喜欢它对那些基础知识点的讲解方式，总是能用形象的比喻或者简单的示例来阐释，让我这个初学者也能很快理解。而且，书中提供的代码示例也都非常实用，不是那种脱离实际的“Hello World”，而是能直接用于解决一些小问题，这极大地激发了我动手实践的兴趣。读完原理部分，我感觉自己对 MCS-51 的整体架构和工作方式有了比较扎实的掌握，为后续的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构非常清晰，逻辑性也很强。从最基础的单片机原理讲解，到具体的应用案例分析，再到一些更深入的系统设计思路，循序渐进，层层递进，让读者能够逐步建立起对 MCS-51 和嵌入式系统的全面认知。我尤其欣赏的是书中对于一些难点问题的讲解方式，作者总是能够用通俗易懂的语言，结合清晰的图示和表格，将复杂的概念变得简单明了。而且，书中还提供了大量的参考资料和扩展阅读的建议，这对于想要深入研究的读者来说，无疑是极大的帮助。它不像有些教材那样，只给出单一的答案，而是鼓励读者去思考，去探索，去寻找更多可能性。读完这本书，我感觉自己的学习主动性也被激发出来了，不再是被动地接受知识，而是主动地去探求和理解。

评分☆☆☆☆☆

对于“十三五”规划教材这个定位，这本书确实做得非常出色。它不仅内容更新及时，紧跟时代发展的步伐，而且在知识体系的构建上，也充分考虑到了我们专业学生的学习需求和未来发展方向。书中强调的不仅是 MCS-51 单片机本身，更重要的是它所承载的嵌入式系统设计理念和方法。我能够感受到作者在编写过程中，倾注了大量的心血，力求将最前沿的技术、最实用的知识呈现给读者。这本书让我觉得，我在学习的不仅仅是某个具体的微控制器，而是在掌握一种解决实际问题的思维方式和技术手段。它让我对未来的学习和工作充满了信心，也让我看到了这个专业广阔的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

在嵌入式系统的应用方面，这本书简直就是一本宝藏！它不仅仅是停留在理论层面，而是真正将 MCS-51 单片机与实际的硬件相结合，展示了如何构建一个完整的嵌入式系统。我印象最深刻的是书中关于传感器接口和执行器控制的部分，比如如何连接温度传感器、如何驱动步进电机等，这些都是在实际项目中非常常见的需求。书中的案例分析非常详尽，从硬件电路的设计到软件程序的编写，都给出了详细的步骤和解释，即使是像我这样经验不算非常丰富的人，也能照着一步步地操作，最终实现预期的功能。更重要的是，书中还介绍了一些常用的通信协议，如 I2C 和 SPI，这让我对不同设备之间的数据交互有了更深的认识，也为我以后处理更复杂的系统集成问题提供了宝贵的经验。