单片机MCS-51原理及应用开发教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:晁阳

出品人:

页数:399

译者:

出版时间:2007-10

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787302161554

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
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《数字电路基础与可编程逻辑器件应用实战》 图书简介 本书旨在为电子工程、自动化、计算机科学等领域的初学者和进阶读者，提供一套全面、深入且极具实践导向的数字电路设计与可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）应用开发教程。本书摒弃了传统教材中过于侧重理论推导而缺乏实际操作的弊端，聚焦于从最基本的逻辑门电路原理出发，逐步过渡到复杂数字系统的构建与硬件描述语言（HDL）的精湛运用。 第一部分：数字系统基石——理论与基础实践 本部分是构建数字系统思维的坚实基础。我们首先从信息论的视角引入数字信号的本质，详细阐述二进制、八进制、十六进制等数制之间的转换，以及它们在现代电子设备中的重要性。 紧接着，本书深入剖析了布尔代数的核心概念，包括公理、定理以及卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey算法等化简方法。这不是对枯燥数学公式的罗列，而是旨在培养读者用最简洁的逻辑表达式描述复杂功能的能力。我们将通过大量实例，展示如何利用这些工具优化电路规模和功耗。 随后，教材详细介绍了基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现原理（如TTL和CMOS工艺的简要对比），并重点讲解了由基本门搭建而成的组合逻辑电路。核心内容涵盖：编码器、译码器、数据选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）以及加法器、乘法器等算术逻辑单元（ALU）的完整设计流程。每一章节都配有详细的真值表分析和逻辑图绘制步骤。 本部分的高潮是对时序逻辑电路的系统性讲解。从最基本的锁存器（Latch）到同步和异步触发器（Flip-Flop，如D、JK、T型），我们不仅描述了它们的内部结构，还着重分析了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等关键时序参数对系统稳定性的影响。在此基础上，我们构建了寄存器组、计数器（同步与异步）、以及各种移位寄存器（SISO, SIPO, PISO, PIPO）。理解状态机的设计是本部分难点，我们引入了有限状态机（FSM）的概念，并详细讲解了Mealy和Moore模型的构建、状态转移图的绘制、以及消除竞争冒险的实用技巧。 第二部分：可编程逻辑器件（PLD）的深入探索 在熟练掌握了组合与时序逻辑的设计方法后，本书将视角转向现代数字系统的主流实现平台——可编程逻辑器件。 我们首先对可编程逻辑器件的家族进行梳理，重点介绍CPLD（复杂可编程逻辑器件）的宏单元结构、乘积项阵列以及I/O块，并阐述其非易失性存储特性。随后，我们转向更具代表性的FPGA（现场可编程门阵列）。本书详细解析了FPGA的基本架构单元：逻辑单元（LUT、触发器）、布线资源、专用硬核资源（如Block RAM、DSP Slice）的内部组织和工作原理。这种自底向上的结构解析，能帮助读者真正理解“烧写”一个程序到FPGA内部意味着什么。 第三部分：硬件描述语言（HDL）与设计流程 为了高效地描述复杂的数字系统，硬件描述语言是必不可少的工具。本书以VHDL和Verilog（侧重讲解Verilog，兼顾VHDL的等效表达）为核心教学语言。 在语言学习部分，我们强调“结构化建模”而非“顺序执行编程”。详细讲解了Verilog的基本语法、数据类型、运算符，以及模块实例化、端口映射等结构化概念。重点区分了`reg`和`wire`的不同用途，并深入探讨了`always`块的敏感列表控制。 本书投入大量篇幅讲解如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑，特别是如何利用`if-else`、`case`语句和过程块来清晰地表达设计意图，并避免常见的综合性陷阱（例如，不当使用`if`语句导致锁存器的意外生成）。我们还讲解了结构化建模（如实例化基本门）和行为级建模的优劣对比。 第四部分：设计实现、仿真与验证实战 理论与代码的掌握只是第一步，将设计转化为实际电路才是核心。本部分是本书的实战高潮。 我们将完整覆盖数字系统设计流程：从设计输入（RTL编码）到功能仿真、综合、布局布线、时序约束，最终到生成比特流（Bitstream）并下载到目标硬件。 仿真与验证环节至关重要。我们详细介绍了如何使用Testbench来为设计的代码创建激励源，如何利用波形查看器（如ModelSim/QuestaSim或Vivado/Quartus自带工具）来验证设计是否满足功能需求。我们将重点讨论时序仿真的概念，解释静态时序分析（STA）报告的解读，以及如何通过修改代码或添加I/O延迟约束来满足系统要求。 本书通过一系列循序渐进的综合性项目贯穿始终，这些项目包括： 1. 高精度频率分频器与脉冲发生器： 涉及时钟域处理和计数器设计。 2. 基于FSM的状态机控制器： 实现一个交通信号灯控制器或简单的自动售货机逻辑。 3. 简单的RISC指令集模拟器核心模块（ALU+寄存器文件）： 探索流水线设计的前置概念。 4. SPI/I2C总线接口控制器（软核IP）： 学习如何通过FPGA实现标准通信协议。 本书的最终目标是让读者不仅理解数字电路是如何工作的，更重要的是，能够熟练地使用现代工具链，将创新的数字系统构想，高效、可靠地实现到FPGA硬件平台之上。本书适合作为高等院校相关专业课程的教材，或作为希望跨入SoC/ASIC设计领域的工程师的自学参考资料。

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坦率地说，市场上许多声称是“应用开发教程”的书籍，最后都沦为了过时的硬件参数手册的翻版，或者仅仅罗列了一些简单到令人发指的LED闪烁程序。而这本《单片机MCS-51原理及应用开发教程》的“应用”部分，则展现出了令人惊喜的深度和广度。它没有止步于基础的I/O控制，而是花了大量篇幅去探讨了如何利用MCS-51的资源去实现一些相对复杂的任务，比如数据采集系统的抗干扰设计、简单的PID算法在定时器中的实现、以及如何利用查询和中断方式来优雅地处理外部事件队列。这些案例不仅实用性强，而且代码结构清晰，注释详尽，完全可以作为我未来独立项目开发的参考框架。这本书的实战价值远超其理论介绍的篇幅，它成功地将枯燥的原理知识转化为解决实际工程问题的有效工具集，让我对未来基于8051平台进行嵌入式系统设计充满了信心。

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这本书的排版和章节组织简直是艺术品级别的。我经常遇到的困境是，一本技术书可能内容很好，但字体小、图例模糊、代码块缩进混乱，读起来非常费劲，眼睛总是需要频繁地聚焦和放松。但这本书在视觉体验上做到了极致的平衡。它的字体选用非常适合长时间阅读，关键的寄存器地址和操作码都用粗体或不同的颜色进行了高亮区分，使得在快速查阅时能够迅速定位信息。更值得称赞的是，在每个章节的末尾，作者都精心设计了“知识点回顾”和“实践自测”环节，这些内容并非简单的选择题或填空题，而是要求读者动手去推导或绘制逻辑框图，这种互动式的学习方法极大地增强了知识的记忆深度。我感觉作者在设计这本书时，是真正站在一个需要花费大量时间去啃技术资料的读者的角度去思考的，处处体现出对读者的尊重与关怀。

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这本书刚拿到手时，我其实有点忐忑，毕竟市面上的单片机教程汗牛充栋，很多都写得晦涩难懂，要么过于理论化，要么例子陈旧到让人无从下手。但翻开这本《单片机MCS-51原理及应用开发教程》后，我的顾虑一下子就消散了。它不像有些教科书那样，上来就堆砌一堆复杂的寄存器定义和中断向量表，而是非常自然地将MCS-51的内核结构——那个经典的8051架构——娓娓道来。作者似乎深谙初学者的思维习惯，从最基础的指令集结构开始，用清晰的流程图和恰到好处的插图，把那些原本抽象的并行/串行I/O口、定时器/计数器的工作原理，描绘得如同一个精密的机械装置，可以清晰地看到数据是如何在CPU内部流动的。我特别喜欢它在讲解数据类型和位操作时的那种循序渐进，没有一步到位地要求你掌握全部，而是先打好坚实的汇编语言基础，这对于后续理解C语言在嵌入式中的应用至关重要。这本书的魅力就在于，它能让你在不感到压力的情况下，一步步建立起对8051硬件层面的深刻理解，为后续更复杂的项目开发铺平了道路，简直是入门者的福音。

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作为一名业余电子爱好者，我的学习资源大多来自网络上的零散教程和论坛帖子，东拼西凑的知识体系总感觉根基不稳。我购买这本书，就是希望能够系统地梳理一下我对MCS-51，尤其是汇编语言编程的理解。这本书在讲解流程控制和子程序调用时，采用了非常直观的“汇编-伪代码-C语言”三段式对照的讲解方式，这对于我这种更习惯高级语言思维的读者来说，是巨大的帮助。它没有强迫我陷入无休止的“查手册”的泥潭，而是通过生动的例子，展示了高级功能是如何被分解为最基础的位操作实现的。例如，书中关于SBUF（串口数据缓冲区）的读写时序讲解，清晰地展示了数据发送和接收的整个生命周期，让我彻底明白了为什么在某些特定应用中必须加入必要的延时或查询标志位。这本书真正做到了“授人以渔”，它教会了我如何去思考和调试底层硬件交互。

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我是一位已经工作了几年，但想转向硬件嵌入式开发的工程师，手里攒了不少STM32或树莓派的项目经验，但总觉得对传统8位机那种“裸机”编程的理解不够深入。市面上很多教程要么是专门面向教学的，内容太平淡，要么就是专注于讲解如何使用现代IDE和库函数，避开了对底层寄存器操作的细致剖析。然而，这本《单片机MCS-51原理及应用开发教程》恰好填补了我的这一知识空白。它在深入剖析中断控制和串行通信协议时，展现出了极高的专业水准。特别是它对8255A等经典外设接口的仿真和实际应用案例分析，简直是教科书级别的范本。我利用书中的定时器溢出中断设计了一个高精度PWM信号发生器，书中对于晶振频率与实际波特率之间的数学关系推导得异常严谨，让我在调试时少走了很多弯路。这本书的价值不在于教你如何“快速出活”，而在于帮你建立起对MCS-51系统级概念的完整认知，这对于理解更复杂的微控制器架构迁移是无价的财富。

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