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页数:149

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出版时间:2008-9

价格:16.00元

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isbn号码:9787508378602

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• 单片机
• 嵌入式系统
• 控制技术
• 电子工程
• 微控制器
• C语言
• 硬件设计
• 实践应用
• 电路原理
• 传感器

《电路设计与仿真：原理到实践》 本书深入浅出地剖析了现代电子电路的设计流程与关键技术，旨在为读者提供一套扎实而全面的电路设计理论基础，并引导读者掌握从概念构思到仿真验证的完整实践体系。全书围绕“理解、设计、实现、优化”的核心理念展开，力求将复杂的电路概念以清晰、逻辑化的方式呈现，使读者能够系统地掌握电子电路的构建方法。 第一部分：电路基础理论的精炼回顾 本部分首先对电子电路领域的基础知识进行了精要的梳理和回顾，重点在于巩固读者对电路分析和设计所必需的基石。内容涵盖了： 基本电路元件特性与应用： 详细阐述了电阻、电容、电感等无源元件的伏安特性、阻抗概念及其在不同电路中的作用。同时，对二极管、三极管（BJT、MOSFET）、运算放大器等有源元件的结构、工作原理、主要参数以及经典应用电路（如放大器、开关电路）进行了深入剖析，强调了理解元件模型对于电路分析的重要性。 电路分析方法： 系统介绍了节点分析法、网孔分析法、叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理等基本的电路分析工具，并通过大量实例演示了如何运用这些方法快速准确地求解复杂电路的稳态和暂态响应。 信号与系统基础： 简要回顾了傅里叶级数与傅里叶变换在信号分析中的应用，解释了频率域的概念，为后续深入理解滤波器、调制解调等信号处理电路打下基础。 第二部分：模拟电路设计与分析 此部分将理论知识转化为实际的模拟电路设计能力，重点关注信号的放大、滤波和调理。 放大器设计： 涵盖了多种基本放大器类型，如共发射极放大器、共集电极放大器、共基极放大器以及差分放大器。详细讲解了它们的偏置电路设计、电压增益、输入输出阻抗、频率响应等关键性能参数的计算与优化。特别强调了运放作为核心器件的各种应用，如反相比例、同相比例、加法器、减法器、积分器、微分器等，并讨论了实际运放的非理想因素及其对电路性能的影响。 滤波器设计： 深入介绍了低通、高通、带通和带阻滤波器。从基本RC滤波器入手，逐步深入到有源滤波器（如Sallen-Key结构），并对巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等经典响应类型进行了对比分析，指导读者如何根据应用需求选择合适的滤波器类型和设计参数，以实现所需的频率选择性。 信号调理与电源设计： 讨论了用于传感器信号采集的精密放大电路，如仪表放大器。同时，涉及了稳压器（线性稳压器、开关稳压器）的基本原理和设计考虑，强调了电源稳定性和噪声抑制在模拟电路中的关键作用。 第三部分：数字电路基础与组合逻辑设计 本部分转向数字领域，介绍构成现代电子系统的基础。 二进制系统与逻辑门： 回顾了二进制数制、逻辑运算（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）及其真值表。详细讲解了基本逻辑门电路的构成和工作原理，以及这些逻辑门如何组合实现更复杂的逻辑功能。 布尔代数与逻辑化简： 深入阐述了布尔代数的基本定律和定理，以及卡诺图（Karnaugh Map）等化简工具的应用，旨在帮助读者高效地化简逻辑表达式，优化数字电路的设计，减少门电路数量，提高电路效率。 组合逻辑电路设计： 重点讲解了编码器、解码器、多路选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）等核心组合逻辑电路的功能和设计实现。通过实例，指导读者如何利用逻辑门和上述基础模块构建复杂的数据处理和控制逻辑。 第四部分：时序逻辑电路与状态机设计 本部分关注具有记忆功能的数字电路，是构建状态可变系统的基础。 存储元件： 详细介绍了触发器（RS, JK, D, T触发器）的结构、工作原理、状态转换特性以及时钟信号的作用。讲解了锁存器（Latch）和触发器之间的区别，以及如何利用触发器构建各种时序逻辑电路。 寄存器与移位寄存器： 阐述了寄存器作为数据存储单元的功能，以及移位寄存器的结构和应用，如串行-并行转换、并行-串行转换等。 计数器： 涵盖了同步计数器和异步计数器（行波计数器）的设计，包括模N计数器、可预置计数器等。详细分析了它们的工作原理和在频率分频、数字定时等方面的应用。 有限状态机（FSM）设计： 介绍了Mealy型和Moore型有限状态机的概念、状态图、状态表以及如何从状态机描述转换为实际的硬件电路。通过实例，指导读者如何设计控制器、序列发生器等。 第五部分：EDA工具在电路设计与仿真中的应用 本部分是全书的核心实践环节，重点介绍如何利用现代电子设计自动化（EDA）工具来加速和优化电路设计过程。 电路图绘制与原理图输入： 介绍如何使用Cadence PSpice, LTspice, Proteus等主流EDA软件的原理图编辑器，绘制出清晰、规范的电路原理图，并进行元件库的管理与调用。 电路仿真技术： 深入讲解了直流工作点分析（DC Operating Point）、瞬态分析（Transient Analysis）、交流小信号分析（AC Sweep）、傅里叶分析（Fourier Analysis）等仿真类型。指导读者如何设置仿真参数，运行仿真，并对仿真结果进行准确的解读和分析，包括电压、电流波形、频率响应曲线、频谱图等。 PCB布局布线基础： 简要介绍PCB（Printed Circuit Board）设计流程，包括原理图到PCB的转换、元件封装、布局优化、布线规则以及DRC（Design Rule Check）检查的重要性，强调了良好的PCB设计对电路性能稳定性的影响。 Verilog/VHDL硬件描述语言简介（可选补充）： 为对FPGA/ASIC开发感兴趣的读者，简要介绍了硬件描述语言（HDL）的基本概念，以及如何使用HDL描述数字逻辑电路，并进行仿真验证，为进一步的数字系统设计奠定基础。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 不仅提供了扎实的理论基础，更通过大量的仿真实例，指导读者如何将理论转化为可行的设计方案。 流程化教学： 按照从基础到高级、从模拟到数字、从设计到仿真的清晰逻辑线索展开，帮助读者构建完整的知识体系。 注重工具应用： 强调EDA工具在现代电子设计中的核心地位，让读者掌握实际操作技能。 面向广泛读者： 无论是初学者入门，还是有一定基础的工程师，都能从中获得启发和提升。 通过对本书的学习，读者将能够独立完成基础模拟电路和数字逻辑电路的设计、仿真与初步验证，为未来更复杂的电子系统开发项目打下坚实的基础。

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这本书最大的亮点在于它能够激发读者的探索欲望。作者在讲解完每个知识点后，都会留有思考题或者拓展练习，鼓励读者自己去动手实践，去探索更多的可能性。这种“主动式学习”的方式，让我感觉自己不再是被动地接受知识，而是真正地参与到学习过程中。我记得书中有一个关于步进电机控制的章节，作者先讲解了步进电机的基本原理和驱动方式，然后留了一个小小的挑战：如何实现更平滑的加减速控制。我花了很多时间去研究，查阅了一些相关的资料，最终通过调整程序中的参数，实现了比较满意的效果。这种通过解决实际问题来加深理解的过程，让我觉得非常有成就感。

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这本书的内容深度和广度都让我感到非常惊喜。我本来以为它会是一本偏重于理论的书籍，但实际上，它在实际应用和工程实践方面的内容也非常丰富。作者在介绍各种外设接口时，不仅仅是简单地罗列参数，而是深入地分析了这些接口在实际应用中可能遇到的问题，以及如何进行优化和调试。例如，在讲解UART通信时，作者详细地分析了波特率的选择、数据校验的方法，以及如何处理数据丢包等问题。这些细节对于真正进行项目开发的人来说，是非常宝贵的经验。此外，书中还提供了很多案例分析，通过实际项目的讲解，让我更直观地理解了单片机在不同领域中的应用，比如智能家居、工业自动化等等。这些案例不仅仅是成功的展示，更包含了作者在项目开发过程中遇到的挑战和解决方案，这让我受益匪浅。

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说实话，我拿到这本书的时候，对单片机的了解仅限于“听过”的程度。但读完这本书，我感觉自己已经能够上手进行一些简单的单片机开发了。作者的逻辑非常清晰，从最基础的概念讲起，然后逐步深入到更复杂的知识点。让我印象深刻的是关于中断和定时器的讲解。这两个概念听起来有点抽象，但作者用非常生动的方式进行了解释，并且通过实例展示了它们是如何在实际系统中工作的。理解了中断，我才明白为什么单片机能够同时处理多个任务，而不是像早期计算机那样只能一步一步地执行指令。而定时器则让我了解了如何精确地控制时间，这在很多应用中都是至关重要的。书中还详细介绍了如何利用中断和定时器来实现一些高级功能，比如PWM输出、脉冲测量等等，这些都让我觉得非常实用。

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拿到这本书，刚翻开就觉得它内容非常充实，虽然我不是单片机专业的，但作者的写作风格真的很通俗易懂，就像在跟一个朋友聊天一样，一点点地把复杂的概念掰开了揉碎了讲。书里一开始讲的那些基础知识，比如什么是单片机，它有哪些组成部分，以及它们是如何协同工作的，都写得特别细致。我印象最深的是关于CPU的部分，作者用了一个非常形象的比喻，把CPU比作大脑，然后详细解释了指令周期、时钟频率这些概念，让我这个小白也能理解。后面讲到存储器的时候，也花了很大篇幅，ROM、RAM、EEPROM，各种存储器在单片机里扮演的角色，以及它们各自的优缺点，作者都用图文并茂的方式展现出来，我甚至能根据作者的描述，想象出它们在电路板上的样子。而且，书中还特别强调了不同类型存储器在实际应用中的选择，比如什么时候需要非易失性存储，什么时候需要高速读写，这些都很有指导意义。

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对于我这样一个想要快速掌握单片机基础技能的人来说，这本书无疑是一个非常好的选择。它内容全面，讲解细致，而且实践性很强。书中对各种外设接口的讲解都非常到位，比如GPIO、PWM、ADC、DAC、UART、SPI、I2C等等，几乎涵盖了单片机开发中常用的所有接口。而且，作者在讲解每个接口时，都会给出具体的硬件连接图和代码示例，这使得我能够很快地将书本上的知识转化为实际操作。我尤其喜欢作者在讲解IO口操作时，详细介绍了各种配置模式，比如推挽输出、开漏输出，以及上拉电阻和下拉电阻的作用，这些细节对于避免硬件电路的错误非常有帮助。

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这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一位经验丰富的老师在手把手地教我。作者在书中分享了很多他在实际项目开发中遇到的坑和解决方法，这些都是在其他教材中很难找到的宝贵经验。例如，在讲解功耗优化时，作者详细介绍了各种低功耗模式的原理和使用方法，以及如何在硬件设计和软件编程方面进行优化，以延长电池寿命。这对于很多嵌入式设备来说都非常重要。而且，书中还提到了很多关于软件调试的技巧，比如如何利用示波器、逻辑分析仪等工具来定位问题，这些都大大提高了我的调试效率。

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总的来说，这本书的质量真的很高。它内容详实，逻辑清晰，讲解生动，而且非常注重实践。我强烈推荐这本书给所有对单片机感兴趣的朋友，无论是初学者还是有一定基础的开发者，都能从中受益匪浅。作者在书中对于一些常用的通信协议，比如CAN总线和以太网，也进行了初步的介绍，并且提供了相关的参考资料，这让我对接下来的深入学习有了更明确的方向。此外，书中还涉及了一些关于嵌入式操作系统（RTOS）的内容，虽然只是一个初步的介绍，但让我了解了RTOS在复杂嵌入式系统中的重要作用。

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我一直对嵌入式开发很感兴趣，但总觉得入门门槛很高。直到我遇到了这本书，才觉得原来单片机并没有那么遥不可及。作者的语言风格非常亲切，没有那些晦涩难懂的专业术语，而是用一种“接地气”的方式来讲解。即使是像ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）这样的概念，作者也能用生活中的例子来比喻，让我一下子就明白了它们的作用和原理。书中对这些模数转换器的讲解也非常深入，不仅介绍了它们的类型和性能指标，还详细分析了如何在实际应用中选择合适的ADC/DAC，以及如何优化采样率和分辨率。让我印象深刻的是，作者还提供了一些关于提高ADC/DAC测量精度的技巧，这些都非常实用。

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这本书的排版和插图设计也为我的阅读体验加分不少。图文并茂的方式让枯燥的技术知识变得生动有趣，很多复杂的电路图和流程图都清晰明了，即使是初学者也能轻松理解。作者在讲解一些硬件连接时，提供的电路图非常详细，甚至标出了元器件的型号和参数，这对于搭建实验平台非常有帮助。而且，书中还穿插了一些“小贴士”和“注意事项”，这些都是作者在实践中积累的宝贵经验，能帮助读者避免走弯路。我尤其喜欢作者在讲解通信协议的时候，不仅提供了原理图，还附带了实际抓包的数据，这让我能够直观地看到数据是如何传输的，以及协议的细节是如何实现的。这种“理论与实践相结合”的教学方式，让我在学习过程中充满了探索的乐趣。

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这本书的魅力在于它不仅仅停留在理论层面，更重要的是它能让你感受到“动手”的乐趣。即使我之前对硬件编程知之甚少，这本书也循序渐进地引导我入门。从最简单的LED闪烁程序开始，作者就详细地讲解了如何搭建电路，如何编写代码，以及如何烧录程序到单片机里。这个过程真的充满了成就感！书中提供的代码示例也非常实用，而且都配有详细的注释，解释了每一行代码的作用，这对于初学者来说简直是福音。更让我惊喜的是，作者在讲解完基础的控制逻辑后，还引入了一些更高级的应用，比如传感器数据采集、电机驱动控制等等。每一个章节都像是在解锁一个新的技能点，让我对单片机的应用范围有了更深的认识。我特别喜欢作者在讲解传感器接口时，详细地介绍了各种传感器的通信协议，比如I2C、SPI，并且提供了相应的驱动程序框架，这大大降低了学习门槛。

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