单片机控制实训指导及综合应用实例

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出版者:机械工业出版社
作者:张大明
出品人:
页数:318
译者:
出版时间:2007-4
价格:28.00元
装帧:
isbn号码:9787111211884
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • c
  • 单片机
  • 实训
  • C51
  • 嵌入式
  • 控制系统
  • 实践
  • 应用实例
  • 电子技术
  • STC
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具体描述

《单片机控制实训指导及综合应用实例》前半部分通过实训实例循序渐进地介绍了单片机C51编程的基本应用,内容包括用C5l编程的单片机输出控制实操;输入与输出综合控制实操;定时/计数器功能的实操;中断功能的实操;串行通信的实操;IED点阵模块显示汉字的实操;LCD点阵模块显示汉字的实操。后半部分介绍了单片机控制在各种领域中的综合应用实例,内容包括PC与单片机串行通信的vB编程;PC与单片机串行通信控制LED点阵显示汉字和控制各种电动机;单片机工业控制应用系统设计,包括单片机控制变压器温度、用串行时钟芯片的日历时钟显示系统、转速表、流量计、数字式电能表、出租车计程计价器、注塑机变频电动机控制系统及单片机控制内燃机空调散热器自动装配机等。书中列举了大量的实训实例和C51编程方法,有些实训实例除提供常见的编程方法和接口电路外,还给出简单、实用的电路和巧妙的程序及其调试、故障判断方法。

好的,这是一份针对您所提供书名之外的、涵盖了广泛电子技术、微控制器应用及其相关领域的图书简介,旨在提供一个详尽且专业的视角。 --- 现代嵌入式系统设计与实践:从基础理论到前沿应用 本书旨在为电子工程、自动化控制、计算机科学及相关专业的学生、工程师和技术爱好者提供一个全面、深入且高度实用的嵌入式系统设计与应用的学习路径。我们聚焦于构建现代、高效、可靠的嵌入式解决方案,从底层硬件交互到复杂的软件架构,再到物联网(IoT)和人工智能(AI)等前沿技术的集成。 第一部分:嵌入式系统基础理论与内核剖析 本部分致力于夯实读者对嵌入式系统核心概念的理解,是后续所有高级主题的坚实基础。 1.1 嵌入式系统架构与微控制器选型 详细阐述嵌入式系统的基本构成要素——微处理器(MPU)、微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)之间的区别与联系。深入探讨不同系列微控制器(如基于Cortex-M内核的STM32系列、ESP32系列、以及传统的PIC/AVR架构)的片上资源、性能指标(如功耗、实时性、存储容量)及其适用场景的评估方法。内容包括总线结构(如AHB/APB)、存储器映射、中断控制器(NVIC)的工作原理分析。 1.2 嵌入式C语言编程精要与代码优化 区别于通用C语言教学,本章专注于嵌入式环境下的编程实践。内容涵盖指针的位操作、结构体对齐与填充、易错的内存访问模式以及嵌入式代码中的性能陷阱。重点讲解如何编写高效、可移植且资源占用少的嵌入式C代码,包括使用`volatile`关键字的正确时机、循环展开与函数内联对执行速度的影响。 1.3 实时操作系统(RTOS)原理与实践 实时操作系统的引入是构建复杂嵌入式系统的关键。本书将深入剖析FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的内核机制。内容覆盖任务管理(任务创建、切换、调度算法如固定优先级抢占式与轮转法)、进程间通信(信号量、消息队列、事件组、互斥锁)的正确使用和避免死锁的策略。同时,对时间触发和事件触发系统的设计思路进行详细论述。 第二部分:底层硬件交互与驱动开发 成功嵌入式设计的核心在于对硬件的精准控制。本部分侧重于如何高效、稳定地驱动和管理片上外设。 2.1 存储器访问与文件系统管理 探讨片上SRAM、Flash(包括NOR/NAND、EEPROM)的读写时序和寿命管理。重点介绍如何使用SPI、I2C接口连接外部存储器,并深入讲解FATFS、LittleFS等嵌入式文件系统的移植、初始化、读写操作及在断电保护下的数据一致性维护。 2.2 高级定时器、ADC/DAC与PWM控制 超越基础的定时/计数器应用,本章详述高级定时器(如互补输出、死区控制)在电机驱动和电源管理中的应用。对模数转换器(ADC)的采样定理、通道复用、DMA协同采样进行深入讲解,确保高精度数据采集。在数模转换(DAC)部分,讨论波形生成与合成技术。 2.3 通信协议栈的深度解析与实现 系统性梳理片上通信接口(UART、SPI、I2C)的底层寄存器操作与中断驱动。在此基础上,扩展至高速通信协议:CAN/LIN在汽车电子中的应用、USB设备/主机模式的枚举过程,以及工业标准的Modbus/Profibus协议栈的移植与调试。 第三部分:网络通信与物联网(IoT)集成 本部分聚焦于如何将嵌入式设备连接到互联网,实现远程监控、数据采集和设备控制。 3.1 TCP/IP协议栈与Socket编程 详细讲解嵌入式设备接入网络的基本流程,包括ARP、IP、ICMP、TCP、UDP的工作原理。通过LwIP或标准BSD Socket API,指导读者完成可靠的客户端/服务器通信程序的编写,重点关注连接管理、数据包重传机制和TCP拥塞控制的嵌入式实现考量。 3.2 低功耗无线通信技术 深入分析Wi-Fi(802.11系列)和蓝牙(Classic/BLE 5.0)的技术特点、配网流程与功耗优化策略。对于物联网场景,本书将详述LoRa/NB-IoT/SigFox等广域低功耗(LPWAN)技术的物理层特性、网络架构及其在资源受限设备上的应用范例。 3.3 MQTT/CoAP与云平台对接 探讨物联网应用层的核心协议。MQTT协议的QoS等级、主题订阅机制、遗嘱消息(Last Will and Testament)的配置。CoAP协议在资源受限设备上的优势与RESTful API的对比。提供从设备端(使用TLS/SSL安全认证)到主流云平台(如AWS IoT Core, Azure IoT Hub)数据上传与指令下发的完整实践案例。 第四部分:系统可靠性、安全与前沿技术融合 现代嵌入式系统对可靠性、安全性和智能化提出了更高要求。 4.1 嵌入式系统调试、测试与故障诊断 强调调试工具链(J-Link, ST-Link)的高级功能应用,如硬件断点、追踪点(Trace Point)和内存转储分析。介绍JTAG/SWD接口在固件加密与调试锁位中的作用。重点讲解看门狗定时器(WDT)、电源监控电路(POR/BOD)的设计,以及如何进行覆盖率测试和压力测试以提高系统鲁棒性。 4.2 固件安全与加密技术 深入讨论嵌入式设备面临的安全威胁(如侧信道攻击、物理篡改)。讲解硬件安全模块(HSM)和信任根(Root of Trust)的概念。实践如何在MCU中利用硬件加速器实现AES/SHA等对称/非对称加密算法,以及安全启动(Secure Boot)和固件空中升级(OTA)中的代码签名验证流程。 4.3 嵌入式机器学习(TinyML)部署 介绍如何将训练好的轻量级神经网络模型(如TensorFlow Lite for Microcontrollers)移植到资源受限的MCU上。内容包括模型量化、算子优化,以及如何在没有操作系统的裸机或轻量级RTOS环境下实现实时推理(如关键词识别、环境感知)。 --- 本书的特点在于理论的深度与工程实践的广度完美结合。每章均配有经过验证的、可移植的源代码示例和详细的硬件连接指南,力求使读者不仅理解“是什么”,更能掌握“如何做”,最终具备独立设计和实现下一代嵌入式产品的能力。

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读后感

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《单片机控制实训指导及综合应用实例》在理论深度和广度上都表现出色。作者在讲解单片机的指令系统时,不仅仅是罗列指令,而是对指令的寻址方式、时序、执行效率等进行了深入的分析。这对于我理解单片机的底层工作原理,优化程序执行效率非常有帮助。书中关于中断系统的讲解,也非常到位,不仅介绍了中断的类型、优先级、向量表等概念,还详细讲解了中断的嵌套和中断服务程序的编写技巧。这对于编写复杂的多任务程序至关重要。此外,书中还涉及了一些更高级的主题,例如DMA(直接内存访问)、看门狗定时器、低功耗模式等。这些内容虽然对于初学者来说可能有些挑战,但对于想要深入研究单片机的读者来说,是非常宝贵的资料。作者在讲解这些高级主题时,也尽量保持了通俗易懂,并结合实际应用案例进行说明,使得学习过程不至于过于枯燥。

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《单片机控制实训指导及综合应用实例》在内容编排上,体现了作者深厚的教学功底。书中的章节设置逻辑清晰,过渡自然。一开始从单片机的基本概念入手,然后逐步深入到指令系统、存储器组织、中断系统等核心内容。在讲解过程中,作者善于运用类比和比喻,将复杂的概念转化为易于理解的语言。例如,在讲解中断系统时,作者将中断比作“紧急电话”,将CPU比作“接线员”,生动形象地解释了中断响应的过程。在进入实训部分后,每个项目都设置了“项目目标”、“所需元器件”、“硬件连接”、“软件设计”、“调试步骤”等清晰的模块,让人一目了然。我特别喜欢书中关于“调试技巧”的章节,它分享了许多在实际开发中非常有用的经验,比如如何利用仿真器进行代码调试,如何通过串口输出信息来排查错误,以及一些常见的硬件故障判断方法。这些实用的技巧,无疑是我们在实际操作中会遇到的难题,而这本书提前为我们一一解答。它像一位经验丰富的导师,在你遇到困难时,总能给予及时的指导和帮助。

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拿到这本《单片机控制实训指导及综合应用实例》后,我首先被其厚重的体量和精美的封面设计所吸引。翻开书页,扑面而来的是严谨而又不失生动的专业知识。作为一名刚入门的单片机爱好者,我曾对这个领域充满好奇,但也担心会因为专业性过强而难以理解。然而,这本书恰恰填补了我的顾虑。作者在讲解基础理论时,循序渐进,从最基本的数电模电概念,到单片机的架构、指令集,再到外围接口的原理,都进行了详尽的阐述,并且配以大量的示意图和表格,使得抽象的概念变得触手可及。尤其令我印象深刻的是,书中对各种常用指令的讲解,不仅列出了指令的助记符和机器码,还详细分析了其执行过程和影响,甚至还穿插了汇编语言编程的技巧和注意事项。这对于理解单片机底层工作原理至关重要。此外,书中关于开发环境搭建的部分也写得非常细致,从软件的安装、配置,到硬件的连接、调试,都提供了清晰的步骤和图示,让我能够快速地进入实操阶段,而无需在环境配置上浪费太多时间。这本书的优点在于,它既有理论的深度,又不乏实践的指导,对于想要系统学习单片机的人来说,无疑是一本不可多得的宝藏。我尤其喜欢书中那种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念,它不仅仅是教你如何完成某个项目,更是引导你去理解项目背后的原理,培养独立解决问题的能力。

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读完《单片机控制实训指导及综合应用实例》,我最大的感受是,这本书非常注重培养读者的“问题解决能力”。书中提供的每一个实训项目,都不是简单地让你复制代码然后运行,而是引导你去分析问题、设计方案、编写代码、调试验证。在讲解过程中,作者经常会提出一些“思考题”或者“挑战”,鼓励读者自己去探索和尝试。例如,在讲解ADC时,书中会问“如何提高ADC的采样精度?”或者“如何处理ADC的采样噪声?”这些问题,能够引导读者主动去思考,去查阅更多的资料,去尝试不同的方法。书中还提供了一些常见的“错误排查”指南,例如“程序跑飞怎么办?”、“硬件连接有问题怎么办?”等等,这些经验性的指导,对于初学者来说,能够帮助他们少走弯路。这本书就像一位耐心的老师,不仅教授你知识,更重要的是教会你如何学习,如何思考,如何解决问题。

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深入阅读《单片机控制实训指导及综合应用实例》后,我才真正体会到其“实训指导”的精髓所在。书中不仅仅停留在理论的讲解,而是将大量的篇幅用于具体的实训项目。这些项目从简单到复杂,涵盖了从基础的LED闪烁、按键输入,到更复杂的如数码管显示、ADC数据采集、PWM波控制,再到一些具有挑战性的应用,如温湿度监测、电机驱动、红外遥控等。每一个实训项目都提供了清晰的硬件连接图、元器件清单,以及详细的程序代码。更重要的是,作者在讲解代码时,并没有简单地罗列,而是对每一段代码的功能、逻辑、甚至每一条指令的作用都进行了细致的解释,这对于我理解代码的实现思路至关重要。特别是那些综合应用实例,例如一个简单的智能小车,它整合了电机驱动、编码器反馈、红外避障等多种技术,在书中得到了非常详尽的拆解和讲解。我跟着书中的步骤一步步搭建硬件,调试代码,最终成功让小车按照预设的路径移动,那种成就感是无与伦比的。这本书让我明白,学习单片机不仅仅是看书,更是要动手实践,通过一个个鲜活的例子来巩固和深化理解。它提供的不仅仅是知识,更是一种学习方法和实践路径。

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《单片机控制实训指导及综合应用实例》在语言风格上,既有学术的严谨性,又不失通俗易懂的特点。作者在阐述技术概念时,用词准确,逻辑清晰,使得读者能够清晰地理解每一个知识点。同时,作者也善于运用生动的语言和形象的比喻,将一些抽象的技术概念转化为易于理解的形象。例如,在讲解定时器的工作原理时,作者将定时器比作“滴答作响的钟表”,将计数器的作用比作“记录钟表走的次数”,这种生动的比喻,极大地帮助了我理解定时器在延时、定时、计数等方面的应用。书中在提供代码时,也遵循了良好的编程风格,代码结构清晰,变量命名规范,并且配有详细的注释。这使得代码的可读性和可维护性都非常高。总的来说,这本书的语言风格是一种“接地气”的教学风格,既有专业性,又不失亲和力,能够让不同水平的读者都从中获益。

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在翻阅《单片机控制实训指导及综合应用实例》的过程中,我被书中丰富的示例代码所深深吸引。这些代码不仅覆盖了单片机开发的各个方面,而且风格统一,清晰易懂。作者在提供代码的同时,还附带了大量的注释,详细说明了每一部分代码的功能和实现逻辑。这使得即使是初学者,也能够通过阅读注释来理解代码的含义,并尝试着去修改和扩展。书中对于不同类型的外设驱动,例如LCD液晶屏、键盘、ADC、DAC等,都提供了完整的驱动程序示例。我尤其关注了书中关于SPI和I2C通信协议的讲解,这两种通信方式在嵌入式系统中应用广泛,而书中不仅讲解了其原理,还提供了相应的驱动代码,让我能够轻松地将各种传感器和外设集成到我的项目中。此外,书中还介绍了一些常用的通信协议,如UART,并提供了RS232和RS485的通信实例,这对于我学习如何进行设备间的数据交互非常有帮助。这种“代码+注释+讲解”的模式,极大地降低了学习门槛,提高了学习效率。

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从这本书的实战应用角度来看,《单片机控制实训指导及综合应用实例》提供了一个非常好的起点。书中包含的“综合应用实例”部分,展示了单片机在实际生活中的各种应用场景,例如智能家居控制、工业自动化、仪器仪表等。这些案例的引入,不仅能够激发读者的学习兴趣,更重要的是能够让读者了解到单片机技术的前沿应用和发展趋势。我印象最深刻的是书中关于“智能温控系统”的设计,它将温度传感器的采集、PID算法的实现、以及LCD显示和按键控制等多种技术融合在一起,构建了一个功能完善的系统。我跟着书中的思路,对这个系统进行了二次开发,加入了一些新的功能,例如数据记录和网络通信,感觉非常实用。这本书不仅仅教授了单片机知识,更重要的是教会了我如何将这些知识应用于解决实际问题,培养了我的创新思维和工程实践能力。

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《单片机控制实训指导及综合应用实例》的另一大亮点在于其详尽的硬件连接指导。许多单片机书籍可能只提供原理图,而这本书则更进一步,提供了详细的PCB板布局参考和实物连接图。这对于缺乏硬件基础的读者来说,无疑是雪中送炭。书中对于各种传感器、执行器、通信模块的连接,都进行了细致的讲解,并且强调了注意事项,例如电源的连接、信号线的区分、接地等。我尤其欣赏书中对于一些关键节点的讲解,例如如何正确地连接晶振、如何进行复位电路的设计、如何正确连接电源模块等。这些细节的关注,往往是决定项目成败的关键。书中还提供了一些关于PCB设计的基本概念和注意事项,虽然不是重点,但对于想要自己动手制作PCB的用户来说,也是非常有价值的参考。我根据书中的指导,成功地将一个复杂的多功能开发板连接起来,并且所有功能都正常工作,这让我对自己的动手能力有了更大的信心。

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在我看来,《单片机控制实训指导及综合应用实例》最大的价值在于其“即学即用”的模式。书中提供的每一个实训项目,都是经过精心设计的,能够让读者在学习理论知识的同时,立即动手进行实践。这种“理论与实践相结合”的学习方式,是学习任何技术都至关重要的一环。我尤其喜欢书中关于“项目拓展”的建议,作者在完成每一个实训项目后,都会提出一些可以进一步改进或扩展的方向,鼓励读者发挥自己的创造力,去设计更复杂的系统。例如,在完成一个简单的LED流水灯项目后,书中会建议“你可以尝试控制LED的亮度,或者让LED按照更复杂的模式闪烁”。这种开放式的教学模式,能够极大地激发读者的学习热情和创新能力。这本书不仅仅是一本教科书,更像是一个“单片机创客的工具箱”,为你提供了实现各种想法的工具和灵感。

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