單片機(jī)原理與工程應(yīng)用—從MCS-51到ARM
定 價(jià)：49.8 元
叢書名：新工科卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃電子信息類專業(yè)系列教材
- 作者：鄭傳濤，劉洋 著
- 出版時(shí)間：2021/1/1
- ISBN：9787568066143
- 出 版 社：華中科技大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP368.1
- 頁(yè)碼：314
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
MCS-51系列單片機(jī)與ARM單片機(jī)是目前嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中的兩種重要單片機(jī)機(jī)型，在傳感、通信、計(jì)算機(jī)、控制等四大信息支柱技術(shù)領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要設(shè)計(jì)者掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，了解其它集成電路的應(yīng)用技術(shù)，并熟悉設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)所需要的相關(guān)理論和技術(shù)方法。
作者結(jié)合自身在單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與系統(tǒng)集成方面的科研經(jīng)歷和教學(xué)積累，以MCS-51單片機(jī)、ARM9單片機(jī)為主要對(duì)象，系統(tǒng)介紹了兩種單片機(jī)的原理與應(yīng)用技術(shù)。具體內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)展與應(yīng)用概述、嵌入式系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法、單片機(jī)的硬件架構(gòu)與原理、單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)、單片機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)展、單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器及應(yīng)用、單片機(jī)的并行口及其擴(kuò)展與應(yīng)用、單片機(jī)的中斷/異常及應(yīng)用、單片機(jī)的串行通信及應(yīng)用、單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用、單片機(jī)的輸出控制及應(yīng)用、單片機(jī)的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。本書著重從實(shí)用化的角度闡述兩種單片機(jī)的核心技術(shù)，并采用對(duì)比的方式講述二者的知識(shí)點(diǎn)與應(yīng)用技術(shù)的異同，使讀者能夠全面掌握單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)。
本書可作為電子信息類相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的教學(xué)用書，也可作為從事自動(dòng)控制、智能儀器儀表、電力電子、機(jī)電一體化以及各類單片機(jī)應(yīng)用的工程技術(shù)人員、科研人員、電子愛(ài)好者的參考用書。
1.MCS-51和ARM屬于兩種架構(gòu)的單片機(jī)，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的遞進(jìn)。本書結(jié)合作者的科研項(xiàng)目經(jīng)歷和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，著重從實(shí)用化的角度闡述兩種單片機(jī)的核心技術(shù)，并采用對(duì)比的方式講述二者的知識(shí)點(diǎn)與應(yīng)用技術(shù)的異同，使讀者能夠全面掌握單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)；2.本書作者具有豐富的教學(xué)與科研經(jīng)歷，形成了較好的教學(xué)積累（講義、課件、習(xí)題）、工程技術(shù)積累（項(xiàng)目與工程實(shí)踐案例、學(xué)生電子競(jìng)賽作品），為編寫本書提供了大量的素材；3.教材內(nèi)容注重多學(xué)科交叉融合；注重理論與實(shí)踐相融合；注重科研教學(xué)相融合；考慮普及性，強(qiáng)調(diào)實(shí)用型，力求“通用、實(shí)用、易用”；4.融入新技術(shù)、新方法，體現(xiàn)教材的時(shí)代性、先進(jìn)性；5.本書以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)程由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)；6.本書配有多媒體教學(xué)課件和相關(guān)科研項(xiàng)目案例；本書是吉林大學(xué)本科“十三五”規(guī)劃教材。
1970-1980年代，人們采用超大規(guī)模集成技術(shù)（VLSI），將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理（CPU）、存儲(chǔ)器（程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）、輸入/輸出接口（I/O）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口等多個(gè)功能電路集成在同一個(gè)芯片上，構(gòu)成一種片上計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，從而形成了單片機(jī)。從本質(zhì)來(lái)講，單片機(jī)是一種集成電路芯片，其硬件系統(tǒng)能夠在程序的控制下，準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。
不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征不盡相同。單片機(jī)的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等。硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用戶要使用某種單片機(jī)，必須了解該型號(hào)的單片機(jī)是否能實(shí)現(xiàn)需要的功能，是否符合應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性與指標(biāo)。軟件特征包括指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境。指令系統(tǒng)特性包括單片機(jī)指令的尋址方式、數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式等；開發(fā)支持環(huán)境包括指令的兼容及可移植性、支持的開發(fā)軟件及硬件資源。因此，要利用某型號(hào)的單片機(jī)開發(fā)實(shí)用化的應(yīng)用系統(tǒng)，必須掌握好單片機(jī)的技術(shù)特征。
單片機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于，它能夠取代利用復(fù)雜電子線路、數(shù)字電路等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制功能，并做到智能化、高可靠和低功耗。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如，通信終端、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專用控制裝置。一般來(lái)講，單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，了解其它集成電路的應(yīng)用技術(shù)，并熟悉設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)所需要的相關(guān)理論和技術(shù)方法。
本書主要講授兩種架構(gòu)單片機(jī)的原理與應(yīng)用技術(shù)：MCS-51單片機(jī)（簡(jiǎn)稱51單片機(jī)）和ARM單片機(jī)。在講授基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合作者的科研經(jīng)歷和教學(xué)心得體會(huì)，主要從應(yīng)用的層面闡述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、方法，并給出具有鮮明科研背景的工程應(yīng)用實(shí)例。
鄭傳濤，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院、集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師。主要研究紅外激光光譜學(xué)與氣體傳感系統(tǒng)。吉林省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才（2018），中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、吉林省光學(xué)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、理事、激光光譜專委會(huì)委員，全國(guó)激光光譜技術(shù)學(xué)術(shù)論壇組委會(huì)委員，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)位評(píng)定委員會(huì)委員。2005、2007年分別獲得吉林大學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，2010 年獲得博士學(xué)位并留校任教。2013 年9 月被聘為副教授、碩士生導(dǎo)師。2016 年12 月被破格聘為博士生導(dǎo)師。2015 年7 月入選吉林大學(xué)優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃。2015 年9 月至2016 年9 月赴美國(guó)萊斯（Rice）大學(xué)做國(guó)家公派訪問(wèn)學(xué)者。2018年9月被聘為教授。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題等項(xiàng)目16項(xiàng)。發(fā)表第一（通訊）作者論文168篇（被SCI 檢索118篇，被EI 檢索50篇）。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利11 項(xiàng)（授權(quán)4 項(xiàng)）、出版學(xué)術(shù)專著1 本、獲吉林省自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果獎(jiǎng)1項(xiàng)（2014）。教改項(xiàng)目：1. 學(xué)術(shù)學(xué)位研究生核心課程建設(shè)與改革項(xiàng)目：《信息論》核心課程建設(shè)與改革 2014-2015 吉林大學(xué) 負(fù)責(zé)人 2. 吉林大學(xué)本科生“十三·五”規(guī)劃教材項(xiàng)目：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與工程應(yīng)用2018-2020 吉林大學(xué) 負(fù)責(zé)人 3. 物理電子學(xué)學(xué)術(shù)學(xué)位研究生高水平課程體系建設(shè) 2014-2016 吉林大學(xué) 參加人 4.青年教師教學(xué)能力提升項(xiàng)目：新工科背景下《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》“L-T-R”混合式教學(xué)模式的改革研究 2019-2021 吉林大學(xué) 參加人5.在線課程項(xiàng)目：《模擬電子電路》 2019-2021 吉林大學(xué) 參加人教改論文：1. 第一作者.《信息論課程教學(xué)改革與實(shí)踐》，教育教學(xué)論壇，2016，6：131-132。2. 通訊作者.本科生MCS-51 和ARM 單片機(jī)課程的關(guān)聯(lián)性教學(xué)，教育現(xiàn)代化，2018，35：252-253。3. 第三作者.基于LabVIEW 的抽象化模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2019，37(5)：539-544。指導(dǎo)學(xué)生競(jìng)賽獲獎(jiǎng)：1. 2011.09，指導(dǎo)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，國(guó)家二等獎(jiǎng)（學(xué)生：田崇文、李艷婷、祝曉龍）2. 2011.09，指導(dǎo)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，國(guó)家二等獎(jiǎng)（學(xué)生：朱飛亞、王焱、宮振東）3. 2011.09，指導(dǎo)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省一等獎(jiǎng)（學(xué)生：田崇文、李艷婷、祝曉龍）4. 2011.09，指導(dǎo)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省一等獎(jiǎng)（學(xué)生：朱飛亞、王焱、宮振東）5. 2010.09，指導(dǎo)吉林省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省二等獎(jiǎng)（學(xué)生：張宗達(dá)、陳伯洋、李云超）6. 2010.09，指導(dǎo)吉林省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省三等獎(jiǎng)（學(xué)生：田崇文、李艷婷、王濤）7. 2012.09，指導(dǎo)吉林省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省二等獎(jiǎng)（學(xué)生：王雅超、張紅偉、于掌舵）8. 2012.09，指導(dǎo)吉林省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省三等獎(jiǎng)（學(xué)生：吳騰楓、蔡俊、孫迪）9. 2013.09，指導(dǎo)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，吉林省二等獎(jiǎng)（學(xué)生：王雅超、張紅偉、于掌舵）
第1章 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用概述
1.1 51單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
1.2 ARM單片機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.3單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
1.4單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.5單片機(jī)的應(yīng)用選型
1.6 51與ARM單片機(jī)的發(fā)展歷史與技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比
思考題
第2章 嵌入式系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法
2.1 嵌入式系統(tǒng)的概念及發(fā)展歷程
2.2 嵌入式系統(tǒng)的組成及功能
2.3 嵌入式系統(tǒng)的硬件
2.4 嵌入式系統(tǒng)的軟件
2.5 相關(guān)理論知識(shí)
2.6 嵌入式系統(tǒng)的選型
2.6.1 硬件平臺(tái)選型
2.6.2 操作系統(tǒng)選型
2.7 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)
2.8 嵌入式系統(tǒng)的集成與測(cè)試
思考題
第3章 單片機(jī)的硬件架構(gòu)與原理
3.1單片機(jī)的片上結(jié)構(gòu)
3.2單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)
3.3 單片機(jī)的中央處理器
3.4 單片機(jī)的流水線架構(gòu)
3.5單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織
3.6 單片機(jī)的特殊功能寄存器
3.7 單片機(jī)的堆棧
3.8 單片機(jī)的異常與中斷
3.9 單片機(jī)的引腳與功能
3.10 單片機(jī)的工作方式
3.11 單片機(jī)的程序固化方式
3.12 單片機(jī)的最小系統(tǒng)
3.13 51與ARM單片機(jī)的硬件架構(gòu)和資源對(duì)比
思考題
第4章 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)
4.1單片機(jī)的編程
4.2單片機(jī)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
4.3單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
4.4單片機(jī)的C與匯編混合編程
4.5單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)方法
4.6 51與ARM單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)對(duì)比
思考題
第5章 單片機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)展
5.1 外部并行總線的擴(kuò)展
5.2 51單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)展
5.3 ARM單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)展
5.4 51與ARM單片機(jī)的存儲(chǔ)資源對(duì)比
思考題
第6章 單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器及應(yīng)用
6.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的一般工作原理
6.2 51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器
6.3 ARM9單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器
6.4 ARM9單片機(jī)的看門狗定時(shí)器
6.5 51與ARM單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器資源對(duì)比
思考題
第7章 單片機(jī)的并行口及其擴(kuò)展與應(yīng)用
7.1 輸入/輸出口特征及其一般擴(kuò)展方法
7.2 51單片機(jī)的輸入/輸出口及其擴(kuò)展
7.3 ARM單片機(jī)的輸入/輸出口及應(yīng)用
7.4 51與ARM單片機(jī)輸入/輸出并口資源及功能對(duì)比
思考題
第8章 單片機(jī)的中斷/異常及應(yīng)用
8.1 中斷/異常概述
8.2 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及應(yīng)用
8.3 ARM單片機(jī)的異常/中斷系統(tǒng)及應(yīng)用
8.4 51與ARM單片機(jī)的中斷資源的對(duì)比
思考題
第9章 單片機(jī)的串行通信及應(yīng)用
9.1 通信的概念
9.2 串行通信
9.3 51單片機(jī)的異步串行通信與應(yīng)用
9.4 ARM單片機(jī)的異步串行通信設(shè)計(jì)與應(yīng)用
9.5 異步串行通信電平及轉(zhuǎn)換
9.6 多機(jī)通信
9.7 同步串行通信
9.7.1 IIC
9.7.2 SPI
9.7.3 USB
9.8 51與ARM單片機(jī)的串行通信性能對(duì)比
思考題
第10章 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用
10.1 開關(guān)量的采集
10.2數(shù)字量的采集
10.3 脈沖量的采集
10.4 基于ADC的模擬量采集與應(yīng)用
10.5 基于VF變換的模擬量采集與應(yīng)用
10.6 51與ARM單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集功能對(duì)比
思考題
第11章 單片機(jī)的輸出控制及應(yīng)用
11.1 開關(guān)量的輸出與控制應(yīng)用
11.2 數(shù)字量的輸出與控制應(yīng)用
11.3 脈沖量的輸出與控制應(yīng)用
11.4 模擬量的輸出與控制應(yīng)用
11.5 51與ARM單片機(jī)的輸出控制資源對(duì)比
思考題
第12章 單片機(jī)的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
12.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入和輸出
12.2按鍵輸入設(shè)備的接口設(shè)計(jì)與編程
12.3 觸摸屏輸入設(shè)備的接口設(shè)計(jì)與編程
12.4 字符型輸出設(shè)備的接口設(shè)計(jì)與編程
12.5 數(shù)碼管的接口設(shè)計(jì)與編程
12.6 字符型LCD輸出設(shè)備的接口設(shè)計(jì)與編程
12.7點(diǎn)陣型LCD的接口設(shè)計(jì)與編程
12.8彩色LCD的接口設(shè)計(jì)與編程
12.9 語(yǔ)音輸出設(shè)備的接口設(shè)計(jì)與編程
12.10 51與ARM單片機(jī)的人機(jī)交互功能對(duì)比
思考題
參考文獻(xiàn)
附錄
書單推薦
