单片微型计算机原理与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:高锋

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2003-1

价格:25.00元

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isbn号码:9787030110749

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 微型计算机
• 原理
• 接口技术
• 电子技术
• 嵌入式系统
• 8086
• 汇编语言
• 计算机硬件
• 数字电路

探秘数字世界的基石：单片微型计算机原理与接口技术 在当今高度数字化的时代，我们享受着智能手机、家用电器、工业自动化等带来的便利，而这一切的背后，都离不开一个默默工作的核心——单片微型计算机。它如同大脑一般，控制着无数设备的运转，是连接物理世界与数字世界的关键桥梁。这本书将带领您深入探索单片微型计算机的奥秘，理解其核心原理，掌握与外界互动的接口技术。 第一章：单片微型计算机的起源与发展 本章将追溯单片微型计算机的诞生历程，从最初的集成电路概念，到第一块商用单片机的出现，再到如今种类繁多、性能各异的微控制器家族。我们将了解它们如何从简单的计算工具，演变成能够执行复杂任务的智能核心。同时，您将认识到单片机在电子工程、嵌入式系统设计以及物联网等领域的关键地位，为后续深入学习打下坚实的基础。 第二章：单片微型计算机的内部结构与工作原理 要理解单片机的强大之处，必须先剖析其内部的精巧设计。本章将逐一介绍单片机的核心组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM、EEPROM）、输入/输出（I/O）端口、定时器/计数器、中断控制器、通信接口（如UART、SPI、I2C）等。您将深入了解CPU如何执行指令，数据如何在存储器中流动，以及各种功能模块如何协同工作，共同完成预设的任务。我们将以图文并茂的方式，清晰地展示这些抽象的概念，让您对单片机的内部运作有一个直观而深刻的认识。 第三章：指令系统与汇编语言编程 单片机通过执行一系列指令来完成工作。本章将详细讲解单片机的指令系统，包括数据传输指令、算术逻辑指令、转移指令、位操作指令等。您将学习如何使用汇编语言来编写程序，理解汇编语言作为最接近硬件的编程语言，其精确控制能力对于嵌入式系统至关重要。通过大量的实例分析，您将掌握编写简单程序、实现基本功能的方法，体会用指令驱动硬件的乐趣。 第四章：中断系统与高效事件响应 在实际应用中，单片机需要能够及时响应外部事件，例如按键按下、传感器信号变化等。本章将深入讲解单片机强大的中断系统。您将学习中断的概念、中断源、中断向量、中断优先级以及中断服务程序的编写。理解中断机制是实现高效、实时控制的关键，它能让单片机在处理当前任务的同时，又能快速响应外部信号，避免错过重要事件。 第五章：定时器/计数器应用详解 定时器和计数器是单片机实现精确时间控制和事件计数的关键工具。本章将详细介绍定时器/计数器的结构、工作模式（如定时模式、计数模式、PWM输出模式等）以及如何通过编程来配置和使用它们。您将学习如何利用定时器产生精确延时、实现周期性任务、甚至生成脉宽可调的方波信号，这些在许多控制系统中都扮演着至关重要的角色。 第六章：串行通信接口技术（UART, SPI, I2C） 现代电子系统往往需要多个芯片之间进行数据交换，而串行通信接口正是实现这一目标的通用方式。本章将重点介绍三种最常用的串行通信接口：UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外围接口）和I2C（集成电路总线）。您将深入了解它们的通信原理、数据格式、时序图以及在实际应用中的配置方法。通过学习本章内容，您将能够轻松实现单片机与其他设备（如传感器、显示器、其他微控制器）之间的数据通信。 第七章：并行输入/输出（I/O）端口的深入理解与应用 直接控制外部硬件的开关状态是单片机最基本的功能之一。本章将详细讲解并行I/O端口的配置与使用。您将学习如何将I/O端口设置为输入或输出模式，如何读取外部信号，以及如何驱动LED、继电器等外部设备。本章还将探讨一些高级的I/O应用，例如利用I/O端口模拟其他通信协议，以及如何优化I/O操作以提高系统效率。 第八章：模数转换（ADC）与数模转换（DAC） 现实世界中的许多信号都是模拟的，例如温度、光照、声音等。单片机要处理这些信号，就需要具备将模拟信号转换为数字信号（ADC）以及将数字信号转换为模拟信号（DAC）的能力。本章将深入讲解ADC和DAC的工作原理、常见的转换方法（如逐次逼近、SAR等）、分辨率、采样率等关键参数，并通过实例演示如何采集传感器数据以及如何生成模拟输出。 第九章：外部中断与外部事件处理 除了内部产生的事件，单片机还需要能够响应外部触发的中断。本章将重点介绍外部中断的设置与应用。您将学习如何连接外部触发信号到单片机的外部中断引脚，如何配置中断触发方式（如上升沿、下降沿、电平触发），以及如何编写相应的ISR来处理这些外部事件。这对于实现按钮控制、触发式数据采集等功能至关重要。 第十章：单片微型计算机的常见应用场景与项目实例 理论知识的学习最终需要通过实践来巩固。本章将汇集前面所学的知识，介绍单片机在各个领域的典型应用，例如智能家居控制、工业自动化、机器人技术、物联网设备等。我们将通过一系列精心设计的项目实例，例如“简易交通灯控制器”、“温湿度监测与显示系统”、“红外遥控接收模块”等，带领您一步步完成从需求分析、硬件连接到程序编写的完整过程。这些项目将帮助您将抽象的原理转化为实际的解决方案，激发您进行更具创造性的开发。 通过系统地学习本书内容，您将不仅理解单片微型计算机的工作原理，更能掌握实际的接口技术，具备独立开发嵌入式系统的能力，为探索更广阔的数字世界打下坚实的基础。

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关于书中的接口技术部分，更是让我大开眼界。过去，我总是认为接口无非就是一些插槽和连接线，但这本书让我明白，接口是单片机与外部世界沟通的桥梁，而这个桥梁的搭建却充满学问。无论是串口通信的异步、同步，还是并口通信的数据并行传输，亦或是ADC/DAC如何将模拟信号转化为数字信号，以及SPI、I2C等通信协议在嵌入式系统中的广泛应用，书中都进行了详细的介绍。 我记得在学习SPI通信时，作者通过一个实际的驱动SD卡的例子，让我明白了如何通过时序和数据格式的匹配，让单片机和外围设备“对话”。这个过程不再是简单的硬件连接，而是对通信协议的深刻理解和对时序的精确控制。书中提供的代码示例，虽然不是最复杂的，但却非常精炼，能够帮助我快速掌握核心逻辑，并且通过调整参数，我甚至能够感受到不同通信速度对数据传输效率的影响。这让我意识到，掌握接口技术，不仅仅是会连接，更是要懂得如何让数据高效、准确地在不同设备间流动。

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这本书在介绍不同类型单片机体系结构时，为我打开了一扇新的大门。我之前对单片机的认识，可能还局限于某一个具体的型号，但这本书的出现，让我看到了不同系列、不同厂商的单片机所采用的各种架构，比如RISC和CISC指令集，以及哈佛架构和冯·诺依曼架构在单片机上的体现。 作者并没有简单地列举各种架构的优缺点，而是通过对比分析，让我能够理解为何不同的应用场景会选择不同的架构。例如，RISC指令集由于其精简的指令，在性能和功耗上具有优势，而CISC指令集则提供了更强大的指令来完成复杂任务。哈佛架构将指令和数据分开存储，可以实现指令和数据的同时读取，提高效率，而冯·诺依曼架构则共用同一存储空间。通过对这些底层架构的理解，我能够更好地选择适合项目的单片机型号，并对其性能进行更准确的预测，这对于后期的系统设计和优化至关重要。

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这本《单片微型计算机原理与接口技术》在我手中已经有些时日了，期间我反复研读，每一次都有新的体会。初次接触单片机，是从一些入门级的教程开始的，那些内容虽然讲解得很基础，但总感觉缺少了些什么，就像缺少了灵魂一样，让我难以真正理解单片机的“生命力”所在。直到我翻开了这本书，我才发现，原来单片机并非只是枯燥的指令集和硬件连接，它背后蕴含着一套完整的逻辑思维和系统设计理念。 我尤其喜欢书中对CPU工作原理的阐述，它不仅仅是简单地罗列时序图和总线，而是深入浅出地剖析了取指、译码、执行的每一个环节，以及指令流水线如何提升效率，中断机制如何响应外部事件。作者用非常生动的比喻，将复杂的概念变得可视化，比如将CPU比作一个高效的指挥官，负责接收各种命令，并协调各个部门（寄存器、ALU、控制器）协同工作。这让我这个初学者不再对“总线”、“时钟信号”这些抽象词汇感到畏惧，而是能够想象到它们在实际工作中的样子，甚至可以模拟出CPU的思考过程。

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在模拟/数字转换（ADC）和数字/模拟转换（DAC）这一章节，我感受到了作者对细节的把控力。我过去可能只是知道ADC可以将模拟信号变成数字信号，但具体过程是怎么样的，我一直没有一个清晰的概念。这本书详细地解释了ADC的采样、量化和编码过程，并且介绍了不同的ADC架构，比如逐次逼近型、双积分型和Σ-Δ型。 我尤其喜欢书中关于ADC分辨率和转换速度的讨论，这让我理解了为何在某些应用中，我们需要高分辨率的ADC来精确捕捉微小的信号变化，而在另一些应用中，快速的转换速度则更为关键。同样，DAC的章节也让我明白了它与ADC是相辅相成的，它们共同构成了单片机与现实世界物理量交互的基础。通过书中提供的代码示例，我尝试着去控制一个简单的DAC输出一个可变电压，这个过程让我深深体会到，即使是看似简单的模拟信号转换，背后也蕴含着精密的工程设计。

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这本书在讲解存储器这一章节时，可以说给我留下了极其深刻的印象。我之前对内存和存储器的区分一直有些模糊，总觉得它们都是用来存放数据的，但这本书却详细地解析了RAM、ROM、FLASH以及EEPROM等不同类型存储器的特性、工作原理以及它们在单片机系统中的不同作用。 作者并没有停留在概念的层面，而是深入到存储器的物理结构，例如SRAM的触发器结构和DRAM的电容存储原理，让我能够理解为什么它们在速度、功耗和存储容量上会有如此大的差异。更重要的是，书中结合实际的单片机型号，讲解了如何通过地址译码器来访问不同的存储区域，以及内存映射的概念。这就像是在为单片机构建一个庞大的信息库，每一个数据都有其专属的“门牌号”，而地址译码器就是那个负责找到正确“门牌号”的管理员。通过对这一章节的学习，我对如何优化程序的存储空间、提高数据访问效率有了更深层次的认识。

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在我阅读这本书的“定时器/计数器”章节时，我仿佛找到了打开单片机“精确控制”大门的钥匙。我之前对定时器/计数器的理解，可能仅限于“定时”，但这本书让我认识到，它不仅仅是用来计时的工具，更是一个多功能的硬件模块，可以实现周期性事件的触发、脉冲宽度的测量，甚至是PWM（脉冲宽度调制）信号的生成。 作者详细地介绍了不同型号单片机中定时器/计数器的结构，包括预分频器、计数器寄存器、重载寄存器以及各种工作模式，如向上计数、向下计数、周期计数和事件计数。我尤其对PWM的应用印象深刻，书中通过控制LED亮度的例子，让我明白了如何通过改变占空比来模拟不同的亮度级别。这不仅仅是理论知识，而是能够实际应用在电机控制、电源管理等领域。通过对定时器/计数器工作原理的深入理解，我能够更精准地控制程序的执行时间和外部设备的响应，这让我对单片机的应用能力有了全新的认识。

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这本书在“嵌入式系统设计与开发流程”这一部分，为我提供了一个系统性的指导。在掌握了单片机的基本原理和接口技术之后，如何将这些零散的知识整合成一个完整的系统，并最终实现产品的开发，是很多初学者面临的挑战。书中详细地介绍了嵌入式系统设计的整个流程，从需求分析、系统架构设计、硬件选型，到软件开发、调试和测试。 作者特别强调了软件开发的规范性和模块化，以及在调试过程中如何利用仿真器、逻辑分析仪等工具来定位和解决问题。我从中学习到了如何进行代码优化，提高程序的效率和可靠性，以及如何进行功耗管理和抗干扰设计。这部分内容让我意识到，单片机开发不仅仅是写代码，更是一个综合性的工程活动，需要工程师具备系统性的思维和解决问题的能力。通过对这个流程的理解，我能够更有条理地开展自己的单片机项目，并逐步提升自己的工程实践能力。

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关于输入/输出（I/O）端口的讲解，这本书给我了一种“化繁为简”的感觉。我以前可能会认为，I/O端口就是用来控制LED或者读取按键的，但实际上，I/O端口的配置和控制远不止于此。书中详细介绍了通用I/O端口（GPIO）的输入输出模式、上拉/下拉电阻的作用、以及如何通过软件配置寄存器来控制I/O端口的工作状态。 更令我惊喜的是，书中还介绍了专门的I/O接口，例如用于连接外部闪存的并行接口，以及用于连接液晶显示屏的串行接口。作者通过分析不同接口的电气特性和通信时序，让我明白了为何某些接口能够高速传输数据，而某些接口则适用于低速通信。例如，在学习如何驱动一个简单的数码管时，我不仅要了解数码管本身的原理，更要理解单片机I/O端口是如何通过时序控制来点亮每一段的。这种对I/O端口功能的深入挖掘，让我看到了它在实现各种外设功能中的重要性。

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本书关于“键盘/显示器接口”的章节，为我解决了不少实际应用中的难题。在很多嵌入式系统中，用户与单片机交互的界面往往是键盘和显示器，而如何高效地处理这些接口，直接关系到用户体验和系统稳定性。书中详细讲解了矩阵键盘的扫描原理，包括行扫描和列检测，以及如何通过软件消抖来去除按键的抖动。 对于显示器部分，作者介绍了常见的LCD（液晶显示器）的驱动方式，包括段式LCD和点阵LCD，以及与之配套的通信接口，如SPI和I2C。我特别喜欢书中对字符型LCD驱动程序的讲解，它不仅仅是简单的发送指令，而是要理解LCD控制器的工作方式，以及如何通过发送ASCII码来显示字符。此外，对于一些更复杂的显示设备，如OLED，书中也给出了相关的接口技术和驱动方法。这些内容让我明白，一个友好的用户界面，背后是单片机与键盘、显示器之间精妙的“沟通”与配合。

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关于中断系统的讲解，是我认为这本书最精彩的部分之一。中断并非只是一个简单的跳转指令，而是单片机在复杂环境中保持高效响应的关键。书中对于外部中断、定时器中断、串口中断的触发条件、中断服务程序的编写以及中断优先级和向量表的概念，都进行了非常细致的阐述。 我印象最深刻的是，作者通过一个控制LED闪烁频率的例子，演示了定时器中断如何精确地控制时间，以及如何利用外部中断来响应按键按下。在这个过程中，我不仅学会了如何编写中断服务程序，更重要的是理解了中断向量表的作用——它就像一个目录，告诉CPU当某个中断发生时，应该去哪里查找对应的处理程序。书中还详细讲解了中断屏蔽的概念，这让我明白了如何根据实际需求，选择性地允许或禁止某些中断发生，从而避免程序陷入混乱。这种对中断系统“有条不紊”运行机制的深入剖析，让我觉得单片机在面对瞬息万变的环境时，能够如此迅速而准确地做出反应，这本身就是一种“智能”。

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