單片機高級教程：應用與設計

　　在我國，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。在單片機誕生之前，為了滿足工控對象的嵌入式應用要求，只能將通用計算機進行機械加固、電氣加固后嵌入到對象體系（如艦船）中構成諸如自動駕駛儀、輪機監(jiān)控系統(tǒng)等。由于通用計算機的巨大體積和高成本，無法嵌入到大多數(shù)對象體系（如家用電器、汽車、機器人、儀器儀表等）中。單片機則應嵌入式應用而生。單片機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、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個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＞計算機兩大分支的產(chǎn)生，大大促進了現(xiàn)代計算機技術的飛速發(fā)展。通用計算機系統(tǒng)以發(fā)展海量高速數(shù)值計算為己任，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)絡通信中得到了廣泛的應用；單片機則以面向對象的實時控制為己任，不斷增強控制能力，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＞單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應用推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來，除了各種類型的工控機，各種以通用微處理器構成的計算機主板模塊、以通用微處理器為核，片內(nèi)擴展一些外圍功能電路單元構成的嵌入式微處理器，甚至單片形態(tài)的PC機等，都實現(xiàn)了嵌入式應用，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，在我國大規(guī)模應用已有十余年歷史。在全國高等工科院校中，已普遍開設單片機及其相關課程。單片機已成為電子系統(tǒng)中最普遍的應用手段。除了單獨設課程外，在涉及的許多實踐環(huán)節(jié)，如課程設計、畢業(yè)設計、研究生論文課題中，單片機系統(tǒng)都是最廣泛的應用手段。近年來，在高校中大力推行的各種電子設計競賽中，采用單片機系統(tǒng)來解決各類電子技術問題已成趨勢。因此，解決好高等工科院校單片機及其相關課程的教材具有十分重要的意義。＜br＞目前，許多單片機類課程教材都是以80C51系列為基礎來講授單片機原理及其應用的。這是因為MCS51系列單片機奠定了8位單片機的基礎，形成了單片機的經(jīng)典體系結構。MCS51系列中的8051成為許多半導體廠家、電氣公司競相選用的對象，并以此為基核，推出了許多兼容性的CHMOS單片機。這些單片機都具有極好的兼容性，并有很強的生命力，統(tǒng)稱為80C51系列。本系列教程以80C51系列為基礎即緣于此。＜br＞單片機是現(xiàn)代計算機、電子技術的新興領域，無論是單片機本身還是單片機應用系統(tǒng)設計方法都會隨時代不斷發(fā)生變化，作為單片機類課程的教材則要突出單片機技術的典型性和教學化特點。因此，單片機教程只提供單片機典型結構體系的基本原理與應用設計的基本方法。教程中的所有應用實例只是為了加深理解單片機基本原理及應用系統(tǒng)設計方法的需要而設置的，并不提供、也不可能提供單片機應用系統(tǒng)設計的最新、最優(yōu)電路。通過本教程的學習，掌握基本原理和方法后，在未來的工作實踐中，要通過各種渠道，如公司產(chǎn)品技術手冊和網(wǎng)上查詢，以獲得最新器件、最佳技術來設計自己的產(chǎn)品系統(tǒng)。＜br＞目前，以及未來相當長的一段時間內(nèi)，單片機相關的系統(tǒng)技術為：＜br＞（1）全盤CMOS化。CMOS電路具有眾多的優(yōu)點，如極寬的工作電壓范圍、極佳的本質低功耗及功耗管理特性，已成為目前單片機及其外圍器件流行的半導體工藝。＜br＞（2）單片機在片ROM應用。目前單片機已廣泛使用在片程序存儲器技術，最廣泛的應用狀態(tài)是OTPROM、FlashROM、MaskROM。本系列教程中雖然也介紹了外部程序存儲器的擴展方法，但實際應用中已很少見。?。?）以串行方式為主的外圍擴展。目前單片機外圍器件普遍提供了串行擴展方式。串行擴展具有方便、靈活、電路系統(tǒng)簡單、占用I/O口資源少等優(yōu)點，是一種流行的擴展方式。＜br＞（4）8位機的主流地位。這是由面向對象、大多數(shù)嵌入應用對象有限響應時間要求所決定的。從8位機誕生至今，乃至今后相當長的時期內(nèi)，單片機應用領域中8位機的主流地位不會改變。＜br＞因此，在學好單片機基本原理和應用方法時，不要忘記單片機在當前實際應用中的這些技術特征，正確處理教學典型性、教學示范內(nèi)容與實際產(chǎn)品系統(tǒng)設計的差異。＜br＞參考上述技術趨勢，以及80C51系列本身的新發(fā)展，選擇80C51系列為基礎的單片機體系結構，既符合教學特點的典型性，又不失內(nèi)容的先進性。內(nèi)容的典型性有利于觸類旁通，迅速掌握與應用其他的單片機系列；內(nèi)容的先進性則指80C51系列中仍有許多先進的產(chǎn)品型號可供選擇。＜br＞本系列教程的籌劃過程中，充分考慮到單片機的教學特點及先修課基礎，根據(jù)不同對象、不同使用要求，組織了高校中多年從事單片機教學的老師，編寫出這樣一套適合于各類、各層次學習與應用的教程。＜br＞本系列教程包括單片機初、中、高級教程及單片機實驗與實踐教程（一）、（二）共5本，先修課基礎為數(shù)字電路與計算機原理。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踐教學用書。＜br＞《單片機初級教程：單片機基礎》補充了一些數(shù)字電路及單片機入門基礎，有助于單片機先修課程基礎較差的學生掌握單片機原理與基本應用技術。該書適用于大專及非電專業(yè)本科單片機基礎教學用書。＜br＞《單片機中級教程：原理與應用》深入介紹了單片機的基本原理、體系結構、典型功能單元以及系統(tǒng)擴展與配置方法，使學生在深入理解單片機基本原理的基礎上，學會怎樣構成一個單片機示范應用系統(tǒng)。該書適用于電專業(yè)本科作單片機原理及應用教學用書。＜br＞《單片機高級教程：應用與設計》在介紹單片機原理、典型結構、基本功能單元的基礎上，著重介紹單片機應用系統(tǒng)設計的軟、硬件技術。該書適用于電專業(yè)本科及研究生作單片機應用系統(tǒng)設計用書。＜br＞《單片機實驗與實踐教程（一）》、《單片機實驗與實踐教程（二）》總結了單片機實驗教學與電專業(yè)本科、研究生教學成果，可選作單片機課程教學實驗用書，也可單獨選作單片機相關實踐環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計、研究生綜合實踐的參考資料。＜br＞單片機初、中、高級教程不是三個臺階體系，而是針對不同基礎的三種教材選擇。在教程內(nèi)容的編寫上，除了注意教學內(nèi)容的典型性外，還注意了它的實踐性與實用性。因此，本教程還可作各類單片機技術培訓或各類技術人員自學用書。＜br＞由于考慮到教學的典型性，教程中有少數(shù)教學實例沿用了一些較陳舊的資料。這些實例有利于闡明單片機的基本應用原理，也可充分利用原有單片機的實驗器材，但這些軟、硬件技術不具有先進性。＜br＞單片機實驗與實踐教程（一）、（二）是頗具特色的實驗教程。在編寫時，并不強調與單片機初、中、高級教程的從屬性，而是要求盡可能保持多年來單片機實驗及綜合實踐的教學成果。在組織教學時，可根據(jù)具體情況選用。這套實驗與實踐教程也可作為學生課外科技活動、電子技術競賽、課程設計、畢業(yè)設計及研究生綜合實踐的參考用書。＜br＞北京航空航天大學出版社在我國單片機界享有崇高的威望，有素質較高的單片機專業(yè)編輯隊伍，與許多單片機學術團體、單片機專業(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、實驗設備建設到應用設計的咨詢服務。＜br＞熱切希望本系列教程對推動我國單片機技術教育作出有益的成績。＜br＞《單片機系列教程》主編1999年12月

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