MCS-51/96系列单片机原理及应用

出版者:北京航空航天大学出版社

作者:孙涵芳

页数:409

出版时间:1996-4

价格:35.00元

isbn号码:9787810126243

具体描述

《MCS-51/96系列单片机原理及应用(修订版)》以主要篇幅全面地叙述了MCS-51系列内核(8051)的硬件结构、组成原理和指令系统，并详细地介绍了该系列产品的各种外围功能。全书还包含有丰富的应用实例，其中实用程序部分可为读者在开发软件时提供捷径。书中结合应用实例向读者介绍了一些新型器件，如Flash(快速擦写)存贮器和通用可编程外围接口芯片PSD3ＸＸ等。最后一章简述了MCS-96系列16位单片机。《MCS-51/96系列单片机原理及应用(修订版)》在原版本的基础上修改和新增加了约50％的内容，既保留了老版本的基本框架和精华，又反映了当代最新技术和发展成果，尽可能地照顾到各层次的读者群体。

在单片微型计算机世界中，8位机将在今后相当长的一段时期内占主导地位，而Intel的MCS-51系列单片机被公认为8位机的工业标准，一直分享着全球最大的市场份额。

目录信息

第一章 MCS-51系列单片机的基本硬件结构
1.1 MCS-51单片机概貌
1.2 MCS-51单片机的主要性能特点
1.3 8015的内部总体结构
1.4 8015的引脚描述
1.5 存贮器配置
1.6 振荡器、时钟电路和CPU时序
1.7 输入/输出端口
1.8 定时器/计数器
1.9 串行接口
1.10 中断
1.11 单步操作
1.12 复位
1.13 低功耗操作方式
1.14 编程、程序验证与加密
1.15 寻址方式
1.16 布尔处理机
第二章 MCS-51指令系统
2.1 MCS-51指令系统的分类及一般说明
2.2 数据传送类指令
2.3 算术操作类指令
2.4 逻辑操作类指令
2.5 控制程序转移类指令
2.6 布尔变量操作类指令
第三章 MCS-51单片机的系统扩展与应用
3.1 程序存贮器的扩展
3.2 数据存贮器的扩展
……
第四章 实用程序及其设计方法
第五章 应用系统实例
第六章 增强型单片机——RUPI-44
第七章 MCS-51系列新增的外设功能
第八章 16位单片机——MCS-9
参考文献
· · · · · · (收起)

用户评价

当我拿到《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书时，我最大的期待是能够学习到如何利用这些经典的单片机来开发各种嵌入式系统，例如物联网传感器节点、智能家居控制器、或者简单的机器人。所以，我期望书中能够提供一些详细的硬件接口电路设计、传感器驱动程序编写、以及通信协议的实现方法。然而，这本书在“应用”部分的侧重点，却完全指向了用户体验和人机交互的理论与实践。它没有给出任何关于如何连接硬件传感器、如何编写驱动程序的具体指导，而是将大量的篇幅用于阐述用户界面设计的原则和方法。书中详细介绍了用户体验（UX）和用户界面（UI）设计的基本概念，包括用户研究、信息架构、交互设计、视觉设计等。它还对比分析了各种不同的界面风格，并给出了如何设计易于理解和操作的图形用户界面的原则。书中甚至引入了心理学中的认知偏差理论，来解释为什么某些用户界面设计会更受欢迎。此外，书中还探讨了触摸屏技术、手势识别、语音交互等新兴的人机交互方式，并分析了这些技术在嵌入式设备上的应用前景。虽然这些内容对于设计优秀的嵌入式产品至关重要，但它们与MCS-51/96系列单片机本身，似乎并没有直接的关联。这本书更像是一本“嵌入式系统人机交互设计指南”，而不是一本关于具体单片机硬件应用的书籍。

这本书的“应用”部分，着实让我大开眼界，虽然它跟51/96系列单片机的直接关联性，我个人觉得有点牵强。书中并未直接给出基于51/96单片机的具体电路设计和代码实例，而是将大量的篇幅聚焦于一些非常具有前瞻性和行业导向性的技术。例如，在“应用”章节里，它首先花了相当大的篇幅去介绍基于人工智能的嵌入式设备开发，特别是机器学习模型在微控制器上的部署。书中详细讲解了如何将TensorFlow Lite、PyTorch Mobile等框架训练好的模型进行量化、剪枝，然后如何将其移植到资源有限的MCU上进行推理计算。它甚至提供了一个基于TinyML的简单图像识别 demo，虽然这个demo的运行平台并非明确指出是51/96系列，但其阐述的通用思路和优化技巧，对于任何想要在嵌入式端实现AI功能的开发者都有极高的参考价值。紧接着，书中又深入探讨了区块链技术在物联网设备安全身份认证和数据可信性方面的应用。它解释了如何利用MCU构建一个简单的区块链节点，如何实现数字签名和加密，以及如何保证设备数据的完整性和不可篡改性。虽然这些内容听起来非常高大上，与传统的单片机应用似乎相去甚远，但它确实展示了单片机技术未来发展的广阔前景。此外，书中还触及了边缘计算的概念，以及如何通过优化算法和硬件协同，在MCU上实现部分数据预处理和分析，从而减轻云端服务器的压力。总的来说，这本书的“应用”部分，与其说是在讲51/96单片机的应用，不如说是在描绘单片机在未来智能硬件生态中的潜在角色和实现路径，这对于那些希望站在技术前沿，了解未来发展趋势的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。

这本书名《MCS-51/96系列单片机原理及应用》给人的第一印象，通常是关于深入理解这些经典微控制器的内部结构、指令集、中断系统、定时器/计数器、串口通信等核心原理，以及如何将这些知识应用到实际的电子项目设计中。然而，实际阅读这本书，我发现它所侧重的“原理”和“应用”，都指向了一个完全不同的方向——嵌入式系统中的高级网络通信和安全协议。书中花费了大量篇幅来讲解TCP/IP协议栈的各个层次，从物理层、数据链路层、网络层、传输层，到应用层，都做了非常详尽的阐述，并且详细解释了以太网帧的格式、IP地址的路由机制、TCP的连接建立和断开过程、UDP的无连接通信特点等。更让我意外的是，书中还深入讲解了SSL/TLS协议的原理，包括公钥加密、私钥解密、数字证书、握手过程等，以及如何在高层应用中使用这些安全协议来保证通信的加密性和身份认证。此外，书中还介绍了HTTP、HTTPS、FTP等常用的应用层协议，并给出了在嵌入式设备上实现这些协议的通用设计思路。虽然书中并没有直接给出针对MCS-51/96系列的具体代码示例，但它所介绍的网络通信和安全原理，对于任何希望在嵌入式设备上实现网络功能（例如，物联网设备的数据上传、远程控制等）的开发者来说，都极具参考价值。然而，如果你是抱着学习51/96单片机基础指令和硬件操作去的，这本书的内容会显得过于高深，与你的初衷相去甚远。它更像是一本“嵌入式网络通信与安全实战指南”，而不是一本基础的单片机教程。

这本书虽然标题是《MCS-51/96系列单片机原理及应用》，但我实际拿到手阅读后，发现它更像是一部关于数字信号处理算法在嵌入式系统中实现的深度探索。书中并没有直接讲解MCS-51或96系列单片机的具体指令集、时序图或是开发板的搭建，而是花了大量的篇幅去剖析诸如FFT（快速傅里叶变换）、FIR（有限脉冲响应）滤波器、IIR（无限脉冲响应）滤波器等经典DSP算法的原理，并详细阐述了如何将这些算法在资源受限的微控制器环境中进行高效优化和移植。例如，在讲解FFT时，作者并没有从理论的蝶形运算开始，而是直接切入到基于CORDIC算法的硬件加速实现，以及如何通过查表法和位反转技术来减少计算量和内存占用。对于FIR滤波器，书中则侧重于分析不同窗函数（汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）对滤波性能的影响，以及如何根据实际应用场景选择最优的窗函数和滤波器阶数，并给出了针对MCUs的Q15和Q31定点数运算的实现细节，这对于实际工程开发中的精度和效率权衡至关重要。另外，书中还涉及了一些高级的主题，比如模糊逻辑控制器（FLC）的设计和在MCU上的实现，以及一些常用的数据压缩算法（如哈夫曼编码）在嵌入式系统中的应用。虽然这些内容与单片机本身的硬件架构关系不大，但对于那些希望将单片机应用于信号采集、处理、控制等领域，特别是要求实时性和高性能的场合，这本书无疑提供了一条极具价值的学习路径。它更像是一本“如何让你的单片机变得更聪明、更强大”的指南，而不是一本“如何操作你的单片机”的说明书。从这个角度看，如果你对底层硬件细节不那么感兴趣，但又想深入理解如何利用微控制器实现复杂的信号处理功能，那么这本书的内容绝对会让你眼前一亮，甚至颠覆你对单片机应用领域的固有认知。

我购买《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书，主要是想系统地学习51单片机的内部结构、指令系统以及常用的外设（如定时器、中断、串口等）的工作原理，并能通过一些实例来巩固学习效果。然而，当我深入阅读后，我发现这本书在“原理”方面的阐述，更多的是围绕着一些与具体芯片架构关系不大的通用计算机组成原理和操作系统理论。例如，书中花了很长时间来讲解CPU流水线技术、缓存机制、指令集架构（ISA）的设计原则（包括RISC和CISC的对比），以及内存管理单元（MMU）和虚拟内存的概念。这部分内容，对于理解现代高性能处理器非常有帮助，但对于学习51这种简单的8位微控制器来说，未免过于超前和复杂。它并没有深入剖析51单片机特有的哈佛结构、程序存储器和数据存储器的分离，以及其独特的寻址方式。随后，书中又花了相当大的篇幅来介绍操作系统的概念，包括进程管理、线程同步、内存分配、文件系统等。它甚至详细对比了Linux内核和Windows NT内核的设计思路，并提供了一些Linux下系统调用的编写示例。这无疑是一本优秀的操作系统导论，但它与MCS-51/96这类面向嵌入式实时控制的微控制器，似乎关联不大。我期望中关于51单片机内部各模块（如ADC、PWM、I2C、SPI）的详细工作原理和寄存器配置说明，在这本书里几乎找不到。总的来说，这本书的“原理”部分，更像是一本关于通用计算系统原理的科普读物，对于真正掌握MCS-51/96系列单片机的核心原理，它的帮助非常有限，甚至可能误导初学者。

我购买《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书，是希望能够深入了解MCS-51和96系列单片机的底层硬件实现细节，例如ADC的采样原理、DAC的输出机制、DMA（直接内存访问）的工作流程，以及各种定时器/计数器的模式和配置方法。然而，这本书在“原理”部分的阐述，更多的是聚焦于更通用的数字电路设计和逻辑门电路的原理。书中从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）开始讲解，然后逐步深入到组合逻辑电路（如加法器、译码器、多路选择器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计。它详细介绍了卡诺图（Karnaugh maps）在简化逻辑表达式中的应用，以及状态机（Finite State Machines）的设计方法。书中甚至还涉及了VHDL或Verilog等硬件描述语言（HDL）的基础知识，并提供了一些简单的HDL代码示例，用于描述数字电路的行为。这些内容对于学习数字逻辑设计非常有帮助，但对于我原本期望的，关于MCS-51/96系列单片机内部具体芯片结构和工作原理的理解，则相去甚远。我并没有在这本书中找到关于MCS-51/96系列内部ADC转换精度、DAC分辨率、DMA通道数量、定时器时钟源选择、中断优先级配置等具体细节。总而言之，这本书的“原理”部分，更像是一本“数字逻辑电路设计入门”，而非针对特定微控制器硬件原理的深入解析。

说实话，我拿到《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书，本来是抱着学习基础单片机知识，尤其是针对MCS-51和96系列具体型号的硬件特性、指令系统、寄存器操作等方面的期望。然而，读了十几章之后，我发现这本书的重点似乎完全跑偏了。它几乎没有提及任何关于MCS-51或96系列单片机独有的指令，也没有深入分析它们的总线结构、中断向量表、定时器/计数器的工作模式，更别提具体的汇编语言编程实践了。相反，书中大量篇幅被用来讲解一些通用的嵌入式系统设计理念和高级应用开发框架。例如，在谈到实时操作系统（RTOS）时，它详细对比了FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等几款主流RTOS的内核调度机制、任务管理、信号量、消息队列等核心概念，并给出了一个基于Linux环境模拟RTOS行为的例子。这对于已经掌握了基本单片机编程的人来说，可能是一项有价值的进阶内容，但对于初学者来说，简直是丈二和尚摸不着头脑。书中还花费了相当多的篇幅介绍嵌入式GUI（图形用户界面）的设计，包括Qt for Embedded、 LVGL等，从控件的绘制、事件处理到多线程UI更新，都做了比较详尽的阐述。此外，还涉及到了一些网络通信协议，比如TCP/IP协议栈在嵌入式设备上的实现，以及MQTT、CoAP等物联网通信协议的应用。总而言之，这本书更像是一本“嵌入式系统高级应用开发指南”，而非其书名所暗示的“MCS-51/96系列单片机入门教材”。如果你是冲着学习51或96单片机具体硬件和指令去买这本书，那么你很可能会感到失望。它更适合那些已经具备一定单片机基础，并且希望将自己的开发能力提升到更高层次的工程师。

《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书，在“应用”这部分，彻底刷新了我对单片机应用范畴的认知。书中并未出现任何具体的电子元件选型、电路原理图设计，或者PCB板的布局布线。取而代之的是，它将大量精力投入到如何将单片机作为整个复杂工业自动化系统中的一个节点，与其他设备进行协同工作。它详细讲解了工业通信总线协议，例如CAN总线、Modbus RTU/TCP、Profibus等的工作原理、报文格式、以及在实际工业场景中的应用。书中还介绍了工业物联网（IIoT）的架构，包括数据采集、边缘计算、云平台接入等环节，并给出了如何利用单片机作为数据采集终端，通过各种工业协议将数据汇聚到云端进行进一步分析的案例。此外，书中还探讨了PLC（可编程逻辑控制器）的设计理念和编程方式，并将其与传统单片机开发进行了对比，说明了在某些复杂控制场景下，PLC的优势所在。书中还提及了一些先进的控制策略，例如模型预测控制（MPC）、自适应控制等，并分析了这些控制算法在嵌入式系统中的实现难点和优化方法。虽然书中没有直接提供MCS-51/96系列单片机的具体控制代码，但它所描绘的工业自动化应用场景和所介绍的先进控制理论，为我打开了一个全新的视野。它让我意识到，单片机绝不仅仅是驱动LED、控制电机这样简单的任务，它更是构建现代智能工业体系的关键一环。这本书更像是一本“嵌入式工业自动化与控制系统导论”，而非基础的单片机应用手册。

读完《MCS-51/96系列单片机原理及应用》这本书，我感觉我仿佛经历了一次“穿越”，从8位单片机的世界直接跳跃到了云计算和大数据分析的领域。书中的内容，几乎与MCS-51/96系列的硬件特性和指令系统毫无关联。它更多地像是一本关于如何构建和管理大规模分布式系统的技术手册。书中花了相当多的篇幅去讲解云计算平台（如AWS, Azure, GCP）的架构和部署，包括虚拟机、容器化（Docker, Kubernetes）、对象存储、数据库服务（RDS, DynamoDB）等核心组件的配置和使用。它甚至详细演示了如何利用这些云服务来搭建一个高可用的Web服务器集群，以及如何进行负载均衡和弹性伸缩。此外，书中还深入探讨了大数据分析技术，包括Hadoop生态系统（HDFS, MapReduce, Hive, Spark）的应用，以及如何利用这些工具进行海量数据的存储、处理和分析。它甚至介绍了流式数据处理技术（如Kafka, Flink）和实时数据分析的方法。我原本以为会看到关于如何编写51单片机的汇编程序来控制IO口，或者如何使用其内部定时器实现精确延时。但这本书的内容，更多地是在教你如何利用高端IT基础设施来解决复杂的计算和存储问题。这种“应用”，离我期望中那种基于微控制器的具体硬件集成应用，实在相去甚远。总的来说，这本书更像是一本“如何玩转云计算和大数据”的指南，而非一本关于嵌入式微控制器实际应用的书籍。

这本书的题目让我联想到那些经典的、教人如何使用51单片机写LED闪烁、跑马灯，或者控制步进电机的入门教材。所以，当我翻开《MCS-51/96系列单片机原理及应用》时，我首先期待的是一系列清晰的电路图、详细的引脚说明、以及一步一步的汇编或C语言代码示例。然而，书中的内容却让我大失所望，也让我对“应用”这两个字有了全新的理解。它并没有提供任何关于51/96系列单片机具体的硬件开发板的搭建指南，也没有给出针对这些芯片的标准开发环境（如Keil C51、SDCC）的配置教程。取而代之的是，它将大量的篇幅用于讲解一些更宏观、更抽象的应用框架和开发模式。例如，书中花了很多篇幅去介绍嵌入式Linux的开发流程，包括交叉编译工具链的搭建、根文件系统的制作、设备驱动程序的编写，以及如何在嵌入式Linux环境下进行应用程序开发。它甚至详细讲解了Yocto Project的使用方法，以及如何基于Yocto来构建定制化的嵌入式Linux发行版。对于那些希望在更强大的嵌入式平台上进行复杂应用开发的工程师来说，这部分内容无疑是有价值的。然而，对于初学者来说，尤其是那些想要从基础的51单片机入手的人，这几乎是不可逾越的鸿沟。此外，书中还涉及了一些关于软件工程在嵌入式开发中的应用，比如敏捷开发方法（Scrum, Kanban）、版本控制系统（Git）的高级用法、以及单元测试和集成测试在嵌入式项目中的实践。虽然这些是现代软件开发的重要组成部分，但它们与MCS-51/96这种低功耗、低成本的微控制器，以及其通常的应用场景，似乎并不完全匹配。总而言之，这本书的“应用”部分，更像是一部关于现代嵌入式软件工程的指南，而非针对特定单片机型号的实操手册。