單片機(jī)高級(jí)教程：應(yīng)用與設(shè)計(jì)

　　在我國，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。在單片機(jī)誕生之前，為了滿足工控對(duì)象的嵌入式應(yīng)用要求，只能將通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械加固、電氣加固后嵌入到對(duì)象體系（如艦船）中構(gòu)成諸如自動(dòng)駕駛儀、輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。由于通用計(jì)算機(jī)的巨大體積和高成本，無法嵌入到大多數(shù)對(duì)象體系（如家用電器、汽車、機(jī)器人、儀器儀表等）中。單片機(jī)則應(yīng)嵌入式應(yīng)用而生。單片機(jī)的單芯片的微小體積和極低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。＜br＞計(jì)算機(jī)兩大分支的產(chǎn)生，大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以發(fā)展海量高速數(shù)值計(jì)算為己任，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線寬度不斷更新，迅速從8位、16位過渡到32位、64位，不斷完善其通用操作系統(tǒng)，突出發(fā)展高速海量數(shù)值計(jì)算能力，并在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛的應(yīng)用；單片機(jī)則以面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)控制為己任，不斷增強(qiáng)控制能力，降低成本，減小體積，改善開發(fā)環(huán)境，以空前的速度迅速而廣泛地取代經(jīng)典電子系統(tǒng)。＜br＞單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來，除了各種類型的工控機(jī)，各種以通用微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)主板模塊、以通用微處理器為核，片內(nèi)擴(kuò)展一些外圍功能電路單元構(gòu)成的嵌入式微處理器，甚至單片形態(tài)的PC機(jī)等，都實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用，成為嵌入式系統(tǒng)的龐大家族。＜br＞作為典型嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)，在我國大規(guī)模應(yīng)用已有十余年歷史。在全國高等工科院校中，已普遍開設(shè)單片機(jī)及其相關(guān)課程。單片機(jī)已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段。除了單獨(dú)設(shè)課程外，在涉及的許多實(shí)踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生論文課題中，單片機(jī)系統(tǒng)都是最廣泛的應(yīng)用手段。近年來，在高校中大力推行的各種電子設(shè)計(jì)競賽中，采用單片機(jī)系統(tǒng)來解決各類電子技術(shù)問題已成趨勢。因此，解決好高等工科院校單片機(jī)及其相關(guān)課程的教材具有十分重要的意義。＜br＞目前，許多單片機(jī)類課程教材都是以80C51系列為基礎(chǔ)來講授單片機(jī)原理及其應(yīng)用的。這是因?yàn)镸CS51系列單片機(jī)奠定了8位單片機(jī)的基礎(chǔ)，形成了單片機(jī)的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)。MCS51系列中的8051成為許多半導(dǎo)體廠家、電氣公司競相選用的對(duì)象，并以此為基核，推出了許多兼容性的CHMOS單片機(jī)。這些單片機(jī)都具有極好的兼容性，并有很強(qiáng)的生命力，統(tǒng)稱為80C51系列。本系列教程以80C51系列為基礎(chǔ)即緣于此。＜br＞單片機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的新興領(lǐng)域，無論是單片機(jī)本身還是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法都會(huì)隨時(shí)代不斷發(fā)生變化，作為單片機(jī)類課程的教材則要突出單片機(jī)技術(shù)的典型性和教學(xué)化特點(diǎn)。因此，單片機(jī)教程只提供單片機(jī)典型結(jié)構(gòu)體系的基本原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)的基本方法。教程中的所有應(yīng)用實(shí)例只是為了加深理解單片機(jī)基本原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的需要而設(shè)置的，并不提供、也不可能提供單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最新、最優(yōu)電路。通過本教程的學(xué)習(xí)，掌握基本原理和方法后，在未來的工作實(shí)踐中，要通過各種渠道，如公司產(chǎn)品技術(shù)手冊和網(wǎng)上查詢，以獲得最新器件、最佳技術(shù)來設(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品系統(tǒng)。＜br＞目前，以及未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)相關(guān)的系統(tǒng)技術(shù)為：＜br＞（1）全盤CMOS化。CMOS電路具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，如極寬的工作電壓范圍、極佳的本質(zhì)低功耗及功耗管理特性，已成為目前單片機(jī)及其外圍器件流行的半導(dǎo)體工藝。＜br＞（2）單片機(jī)在片ROM應(yīng)用。目前單片機(jī)已廣泛使用在片程序存儲(chǔ)器技術(shù)，最廣泛的應(yīng)用狀態(tài)是OTPROM、FlashROM、MaskROM。本系列教程中雖然也介紹了外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法，但實(shí)際應(yīng)用中已很少見。　（3）以串行方式為主的外圍擴(kuò)展。目前單片機(jī)外圍器件普遍提供了串行擴(kuò)展方式。串行擴(kuò)展具有方便、靈活、電路系統(tǒng)簡單、占用I/O口資源少等優(yōu)點(diǎn)，是一種流行的擴(kuò)展方式。＜br＞（4）8位機(jī)的主流地位。這是由面向?qū)ο?、大多?shù)嵌入應(yīng)用對(duì)象有限響應(yīng)時(shí)間要求所決定的。從8位機(jī)誕生至今，乃至今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中8位機(jī)的主流地位不會(huì)改變。＜br＞因此，在學(xué)好單片機(jī)基本原理和應(yīng)用方法時(shí)，不要忘記單片機(jī)在當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的這些技術(shù)特征，正確處理教學(xué)典型性、教學(xué)示范內(nèi)容與實(shí)際產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異。＜br＞參考上述技術(shù)趨勢，以及80C51系列本身的新發(fā)展，選擇80C51系列為基礎(chǔ)的單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)，既符合教學(xué)特點(diǎn)的典型性，又不失內(nèi)容的先進(jìn)性。內(nèi)容的典型性有利于觸類旁通，迅速掌握與應(yīng)用其他的單片機(jī)系列；內(nèi)容的先進(jìn)性則指80C51系列中仍有許多先進(jìn)的產(chǎn)品型號(hào)可供選擇。＜br＞本系列教程的籌劃過程中，充分考慮到單片機(jī)的教學(xué)特點(diǎn)及先修課基礎(chǔ)，根據(jù)不同對(duì)象、不同使用要求，組織了高校中多年從事單片機(jī)教學(xué)的老師，編寫出這樣一套適合于各類、各層次學(xué)習(xí)與應(yīng)用的教程。＜br＞本系列教程包括單片機(jī)初、中、高級(jí)教程及單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（一）、（二）共5本，先修課基礎(chǔ)為數(shù)字電路與計(jì)算機(jī)原理。該系列教程可提供高等工科院校從大專、本科到研究生的講課用書或綜合實(shí)踐教學(xué)用書。＜br＞《單片機(jī)初級(jí)教程：單片機(jī)基礎(chǔ)》補(bǔ)充了一些數(shù)字電路及單片機(jī)入門基礎(chǔ)，有助于單片機(jī)先修課程基礎(chǔ)較差的學(xué)生掌握單片機(jī)原理與基本應(yīng)用技術(shù)。該書適用于大專及非電專業(yè)本科單片機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)用書。＜br＞《單片機(jī)中級(jí)教程：原理與應(yīng)用》深入介紹了單片機(jī)的基本原理、體系結(jié)構(gòu)、典型功能單元以及系統(tǒng)擴(kuò)展與配置方法，使學(xué)生在深入理解單片機(jī)基本原理的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)怎樣構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)示范應(yīng)用系統(tǒng)。該書適用于電專業(yè)本科作單片機(jī)原理及應(yīng)用教學(xué)用書。＜br＞《單片機(jī)高級(jí)教程：應(yīng)用與設(shè)計(jì)》在介紹單片機(jī)原理、典型結(jié)構(gòu)、基本功能單元的基礎(chǔ)上，著重介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟、硬件技術(shù)。該書適用于電專業(yè)本科及研究生作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)用書。＜br＞《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（一）》、《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（二）》總結(jié)了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與電專業(yè)本科、研究生教學(xué)成果，可選作單片機(jī)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)用書，也可單獨(dú)選作單片機(jī)相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生綜合實(shí)踐的參考資料。＜br＞單片機(jī)初、中、高級(jí)教程不是三個(gè)臺(tái)階體系，而是針對(duì)不同基礎(chǔ)的三種教材選擇。在教程內(nèi)容的編寫上，除了注意教學(xué)內(nèi)容的典型性外，還注意了它的實(shí)踐性與實(shí)用性。因此，本教程還可作各類單片機(jī)技術(shù)培訓(xùn)或各類技術(shù)人員自學(xué)用書。＜br＞由于考慮到教學(xué)的典型性，教程中有少數(shù)教學(xué)實(shí)例沿用了一些較陳舊的資料。這些實(shí)例有利于闡明單片機(jī)的基本應(yīng)用原理，也可充分利用原有單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)器材，但這些軟、硬件技術(shù)不具有先進(jìn)性。＜br＞單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（一）、（二）是頗具特色的實(shí)驗(yàn)教程。在編寫時(shí)，并不強(qiáng)調(diào)與單片機(jī)初、中、高級(jí)教程的從屬性，而是要求盡可能保持多年來單片機(jī)實(shí)驗(yàn)及綜合實(shí)踐的教學(xué)成果。在組織教學(xué)時(shí)，可根據(jù)具體情況選用。這套實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程也可作為學(xué)生課外科技活動(dòng)、電子技術(shù)競賽、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及研究生綜合實(shí)踐的參考用書。＜br＞北京航空航天大學(xué)出版社在我國單片機(jī)界享有崇高的威望，有素質(zhì)較高的單片機(jī)專業(yè)編輯隊(duì)伍，與許多單片機(jī)學(xué)術(shù)團(tuán)體、單片機(jī)專業(yè)人士有著密切的聯(lián)系。使用本系列教程還可以得到從師資培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)到應(yīng)用設(shè)計(jì)的咨詢服務(wù)。＜br＞熱切希望本系列教程對(duì)推動(dòng)我國單片機(jī)技術(shù)教育作出有益的成績。＜br＞《單片機(jī)系列教程》主編1999年12月

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