单片机程序设计基础

　　内容简介本书是《单片机应用程序设计技术》（修订版）一书的姐妹篇。《单片机应用程序设计技术》的内容以程序设计的经验和技巧为主，而本书内容则以程序设计的基本算法为主，目的在于全面提高单片机程序设计者的软件素质。基本内容包括：单片机常用的线性数据结构和相关算法、排序和查找算法、树和图在单片机中的实现、常用的数据处理算法及常用编码方法等。从单片机系统的实际硬件环境出发，语言通俗易懂，使读者轻松地将单片机程序设计基本算法学到手。为加强学习效果和增加实用价值，本书配套了上机学习光盘，在光盘中还提供了最新修订的子程序库和相关调试工具软件，以及众多单片机资料。本书可作为电子技术人员自学单片机程序设计基本算法的教材，也可供高等院校电子技术类专业本科生和研究生参考。前言嵌入式系统的应用越来越广，我国从事嵌入式系统开发的人员也越来越多，而单片机是嵌入式系统的核心单元。从我国主要的几种电子杂志上可以看出，有关单片机应用的文章也越来越多。在开发一种嵌入式系统产品（含单片机产品）时，有关单片机部分的工作主要是做两方面的设计：硬件设计和软件设计。在硬件设计方面，世界上几家主要的半导体公司（如INTEL，PHILIPS，MOTOROLA等）竞相推出各种高性能、低功耗、低成本的单片机和外围芯片，使我们在进行硬件设计时可以很快地得到最先进的芯片。在这种情况下，硬件设计的外部条件越来越好，集成度越来越高，在实现相同功能的情况下线路越来越简化。在软件设计方面，虽然开发工具和程序设计语言也在不断提高，但技术人员本身的软件素质对软件设计水平无疑起决定作用。软件设计水平在嵌入式系统产品开发的过程中占有重要地位，直接影响到产品的水平和竞争能力。不容置疑，在我国各大专院校、科研院所和大中型企业中，有一批专家，他们的软、硬件水平均非常高；但另一方面，我国目前绝大多数从事电子产品开发的技术人员身在基层，基本上不是计算机专业毕业的，有的没有上过大学，他们未接受过系统的软件基础理论教育，软件设计水平不太高。在软件开发过程中，他们只是不自觉地采用了一些规律性的设计方法，或者模仿别人的程序设计方法，而有更多成熟的基本方法没有被掌握，致使开发出来的软件水平不高，使产品的功能和可靠性受到一定的制约。作者已经出版了《单片机应用程序设计技术》（修订版）一书。该书内容以程序设计的经验和技巧为主，而本书内容则以程序设计的基本算法为主，目的在于全面提高单片机程序设计者的软件素质。软件设计是一门科学，有其自身的规律，也有很多成熟的理论和算法。对于广大电子技术人员来说，不大可能再脱产进大学系统学习基础理论，只能一边干一边学。要学习就要选教材，而目前能选到的教材大都是专为大学生编写的，如《数据结构》、《计算方法》、《线性代数》及《代数与编码》等。这些教材起点较高，偏重理论证明，不考虑单片机的特点，对于广大电子产品开发人员来说不是十分适合，学起来会感到比较抽象和吃力。出于提高我国广大电子产品开发人员软件素质的愿望，我决定编写一本适合自学软件理论基础和基本算法的书。该书起点不高，只要有中学数学基础，并已从事了一段时间电子产品的开发，就可以看懂。学完本书后，对单片机程序设计的主要基础理论和常用成熟算法能初步掌握，在进行软件设计时，可以减少很多盲目性，并为更系统、更深入地学习计算机理论打下良好基础。在内容上，我们选择最基本和最成熟的理论和算法予以介绍。主要范围为数据结构、计算方法、线性代数及代数与编码，但不可能介绍全部内容，只是选取与单片机应用系统开发联系最紧密的内容加以重新整理、编排，打破大学教科书的传统教材格式，基本取消推导证明过程，尽量结合单片机的特点，使广大读者能够比较顺利地理解和接受。在单片机中应用最多的是线性数据结构，故本书第1章首先介绍常用的线性数据结构及部分基础算法；第2章和第3章集中介绍线性数据结构的排序算法和查找算法；第4章介绍几种常用的特殊算法，为进一步介绍非线性数据结构作准备；对于常用的非线性数据结构及其有关算法分别在第5，6章进行介绍；带单片机的电子仪器设备一般都具有较强的数据处理能力，为此在第7章中介绍常用线性方程组的解法；第8章介绍插值算法；第9章介绍数理统计中常用的计算方法；第10章介绍常用编码方法，这对优化设计很有帮助；第11章介绍两个实例，作为全书的一个总结；附录A介绍浮点数据处理的基本原理，这对不熟悉浮点数的读者会有一定帮助；附录B为本书上机学习光盘文件说明。为了更好地掌握本书内容，建议上机实际运行一下书中的程序，效果一定要好得多。为配合学习，我们将书中的程序添加上主程序和各种支撑子程序以及数据样品，形成可执行、可调试的运行程序，并进行了较严格的测试，然后汇总成一张配套的上机学习光盘，附在本书中。在该光盘中还包含了经过长期考验和优化的最新版本的子程序库，实用价值较高。本书1997年出版了第一版，受到读者好评；但也存在一些缺陷，本次修订工作就显得十分必要。修订工作如下：（1）对过时或不合适的字句进行修改，对插图中少量的瑕疵进行了弥补。（2）对汇编语言程序中的常量和变量在定义时分别用EQU和DATA进行区分，使程序更准确、更规范。（3）对上机学习光盘中的程序进行了全面整理，更方便上机学习。（4）为配合C51的推广，增加了大量与汇编语言程序对应的C算法程序。（5）增加了少量新内容。在本书修订过程中，得到北京航空航天大学出版社的大力支持，在此表示衷心感谢！由于水平有限，书中错误及不足之处敬请广大读者予以指正，不胜感谢！作者于江西省抚州市2003年3月

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