前言

2003年，國內單片機教學以8位機和16位機為主，80C51單片機是其中的主流機型，盡管當時許多使用80C51單片機開發產品的工程師已開始使用C51高級語言開發軟件，但在高校里，許多老師仍然以匯編語言作為教學語言，許多大學生感到單片機的開發抽象且難以理解，從此放棄進入此行業。為了在高校推廣單片機高級語言教學，筆者在廣泛收集材料的基礎上，于2004年在電子工業出版社出版了《單片機應用系統設計技術——基于C語言編程》，前后印刷4次，被不少學校、培訓單位選為教材。

2008年秋季學期，因課程調整，遂產生對教材進行修訂的想法，第1版教材到2008年已過去4年，國內外單片機系統軟硬件開發技術也得到了很大發展，如在我國香港地區乃至國外單片機開發中，非常普遍地應用了Proteus虛擬仿真技術。Proteus提供了一種可視化仿真開發環境，很好地解決了單片機及其外圍電路的設計和協同仿真問題，可以在沒有實際單片機系統硬件的條件下，利用PC進行虛擬仿真，實現單片機系統的軟硬件協同設計。在原理圖設計階段即可對系統性能進行評估，驗證所設計的電路是否達到了功能和性能要求，使設計過程變得簡單容易。修訂教材的想法在電子工業出版社的大力支持下很快變為現實，《單片機應用系統設計技術——基于C51的Proteus仿真（第2版）》于2009年與讀者見面，隨后又出版了配套的仿真實驗教材《單片機原理與應用系統設計——基于C51的Proteus仿真實驗與解題指導》。至2011年1月底已重印4次，被國內30多所高校選為教材，得到讀者的廣泛好評。

筆者長期從事與嵌入式系統有關的科研與教學工作，近年來一直有這樣的愿望，即編寫一部嵌入式系統課程方面的教材，內容包括嵌入式系統基礎、8位單片機原理與應用、32位單片機原理與應用。大量的實踐經驗表明，只有學習完單片機和C語言，并已經很好地掌握了其中的知識點，才有可能進一步學習ARM、Linux等高級嵌入式課程。我們最終決定將上述內容分為兩個不同層次編寫：本書為第一層次是基于8位單片機的嵌入式計算機系統，這個層次是面向目前最廣泛的中低端應用，帶有明顯的電子系統設計特點。第二個層次則是基于32位單片機的嵌入式計算機系統，這個層次主要是面向中高端應用，如移動信息設備、網絡產品等。從8位AVR或51單片機，到32位ARM、Linux和Windows Embedded等高端嵌入式系統，使讀者可以從一個沒有任何基礎的初學者，循序漸進地成長為可以進行復雜嵌入式系統設計和開發的工程師。教學計劃上，建議兩個層次安排在不同學期，前者為嵌入式系統的入門教材，作為必修課，后者為嵌入式系統的高級教程，作為高年級選修課或作為研究生課程。

許多公司推出了1T規格的80C51單片機，即1個時鐘周期為1個機器周期，與標準的80C51相比，指令執行速度提高了約12倍；同時進一步增強了單片機的SoC功能，如片內集成大容量存儲器、A/D轉換器、PWM、DataFlash、多種串行通信接口等外設；并直接使用標準的異步串口下載程序。基于這些特性，第一層次的機型仍選用80C51單片機。

全書包含理論知識、教學實驗和課程設計，共10章。

第1章闡述嵌入式系統的定義、組成、概念、特點和分類，介紹嵌入式處理器的分類和選擇方法、嵌入式操作系統的特點與分類、基于單片機的嵌入式系統、常用的單片機系列。

第2章闡述與計算機有關的數學知識及嵌入式計算機系統中最基本的單元電路。

第3章從實用的角度介紹單片機化產品的研制步驟和軟硬件開發環境，著重介紹Keil C51的集成開發環境μVision2 IDE和支持微處理芯片仿真的ProteusVSM軟件。

第4章闡述80C51單片機中的CPU結構、存儲器結構及I/O端口的功能。

第5章闡述單片機指令系統和程序設計語言。

第6章闡述80C51單片機的內嵌外設：中斷系統、定時器/計數器、串行口的工作原理與應用編程。

第7章闡述80C51單片機系統擴展與應用編程。

第8章以電梯控制器為設計實例，介紹80C51單片機嵌入式系統硬件電路設計和軟件編程方法。

第9章闡述多任務實時操作系統RTX-51，并以Proteus交通信號燈控制器仿真電路為實例，介紹RTX-51 TINY實時操作系統的應用。

第10章為教學實驗和課程設計內容，共包含11個教學實驗和3個課程設計。

本書大部分程序均配有與此程序相對應的Proteus格式的電路原理圖，打開原理圖文件，單擊“運行”按鈕可以看到該示例程序的仿真運行情況。Keil μVision2 IDE調試配合Proteus單片機仿真電路，解決了以往單片機課堂教學無法現場演示的問題。

為了方便教師備課和讀者學習，本書除提供PPT格式的教學課件外，還包括各章的Proteus仿真電路、相應的源程序及工程文件，單擊PPT課件中的CAI圖標，即可打開相應的仿真電路。

本書由張齊、朱寧西和畢盛編著。在成書過程中，莫錦輝、李蕾、趙峙岳、曾令華、李大新、張英彬、胡佳、勞熾元、李攀登、楊琴波、何俊偉、王京林、甘義成等參與了部分內容的編寫、仿真電路設計和程序調試等工作，限于幅面，封面和扉頁上無法一一署名。

本書得以順利出版與電子工業出版社的大力支持和幫助是分不開的，王羽佳編輯對本書的出版做了大量細致的工作。本書部分程序示例來自于互聯網，許多網友只是用昵稱或符號表示，無法署名，在此一并表示衷心的感謝。

本書配套電子課件和大部分程序的源代碼以及Keil μVision2 IDE調試配合的Proteus單片機仿真電路，請登錄華信教育資源網http：//www.hxedu.com.cn/，免費注冊后，即可直接下載。或與電子工業出版社的王羽佳編輯聯系（wyj@phei.com.cn）。

由于作者水平有限，本書一定還有不完善之處，殷切地期望讀者給予批評指正。

作者

2011年7月