单片机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王洪君

出品人:

页数:369

译者:

出版时间:2009-2

价格:35.00元

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isbn号码:9787560726663

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数字信号处理基础与实践 内容提要： 本书系统地介绍了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法以及在现代工程实践中的应用。全书内容涵盖了从离散时间信号与系统理论出发，深入探讨了Z变换、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT），经典滤波器设计（FIR与IIR），以及现代谱分析方法。同时，本书重点关注DSP在嵌入式系统和实时系统中的具体实现，详细阐述了定点与浮点运算对算法精度的影响，并提供了大量使用主流DSP芯片（如德州仪器C6000系列或类ARM Cortex-M4F内核）进行项目开发的实例和代码示例。本书旨在为电子工程、通信工程、自动控制、仪器仪表等相关专业的学生、工程师和研究人员提供一本全面且实用的参考教材。 第一部分：离散时间信号与系统理论 第一章：离散时间信号 本章首先界定了连续时间信号与离散时间信号的本质区别，重点阐述了信号的采样、量化过程及其对信息保真度的影响，包括混叠现象（Aliasing）的成因与预防。详细介绍了标准信号模型，如单位脉冲序列、单位阶跃序列、指数序列、正弦序列等，并探讨了信号的周期性、能量与功率概念。对周期信号的频谱分析引入了离散时间傅里叶级数（DTFS），为后续的傅里叶变换打下理论基础。 第二章：离散时间系统 本章聚焦于描述离散时间系统的基本要素。深入分析了线性、时不变（LTI）系统的概念及其重要性。通过卷积和叠加原理，详细推导了系统的零输入响应（ZIR）和零状态响应（ZSR），并定义了系统的冲激响应。引入了系统函数的概念，用于在频域或Z域分析系统特性，如稳定性（因果性和稳定性判据）和频率响应。 第三章：Z变换及其应用 Z变换是分析离散时间系统的强大数学工具。本章系统地介绍了双边和单边Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其物理意义。详细列举了常见信号的Z变换对，并推导了时移、微分、卷积等重要时域运算在Z域的对应关系。重点讲解了利用Z逆变换（包括部分分式展开法和级数展开法）恢复时域信号的方法。Z变换在线性常系数差分方程求解中的应用，是本章的实践重点。 第二部分：频域分析与变换 第四章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 本章是DSP的核心之一。首先定义了DFT，分析了其与连续时间傅里叶变换（CTFT）和DTFT的关系，并探讨了DFT在频谱分析中的局限性（如谱泄漏）。随后，全面介绍了快速傅里叶变换（FFT）的原理，详细推导了基2（Radix-2）的蝶形运算结构，包括按时间抽选（Decimation-In-Time, DIT）和按频率抽选（Decimation-In-Frequency, DIF）算法的流程。本章还讨论了计算效率、定点运算的精度要求，以及如何处理非2的N次方的样本点数（如零填充和分段处理）。 第五章：谱分析 频谱分析是DSP的直接应用。本章区分了参数化谱估计和非参数化谱估计。重点讲解了周期图法（Periodogram）及其改进（如Welch平均法）以降低方差。深入介绍了高分辨率谱估计方法，如自回归（AR）模型（Burg算法）、滑动平均模型（MA）和AR-MA混合模型（ARMA）。对于实际应用，本章还涉及了倒谱分析在语音处理中的初步应用。 第三部分：数字滤波器设计 第六章：无限冲击响应（IIR）滤波器设计 本章介绍了IIR滤波器的结构，包括直接形式、级联形式和并联形式。重点在于将模拟滤波器（如巴特沃 пут沃斯、切比雪夫I型、椭圆滤波器）的特性通过频率变换映射到数字域。详细讲解了双线性变换（Bilinear Transformation）的方法，并分析了其引入的频率压缩效应及预畸正处理。最后，分析了IIR滤波器在量化误差和溢出方面的实际挑战。 第七章：有限冲击响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器因其线性相位特性在许多领域具有不可替代的优势。本章详细介绍了FIR滤波器的基本结构和性质。核心内容是多种设计方法：窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗等）及其对过渡带宽度和阻带衰减的权衡；频率采样法；以及最优化的间接法——频率变换法。本章也涉及了利用程序化设计工具（如Parks-McClellan算法的原理概述）实现最佳幅频响应的FIR滤波器。 第四部分：DSP系统实现与应用 第八章：多相结构与子带编码 本章针对高效实现和特定应用场景，介绍了先进的滤波器结构。重点解析了多相分解结构在抽取（Decimation）和插值（Interpolation）操作中的应用，有效降低了运算量。引入了子带编码（Subband Coding）的基本概念，为后续的语音、图像压缩技术打下理论基础。 第九章：数字滤波器实现与流水线 本章从硬件实现的视角探讨数字滤波器。分析了直接IIR/FIR结构的乘累加（MAC）运算单元需求。详细讨论了定点运算的实现细节，包括溢出控制、舍入误差对滤波器性能（如锁定、振荡）的影响。对于实时系统，本章强调了流水线（Pipelining）技术在提高DSP吞吐量中的作用，以及如何优化数据流以适应硬件架构。 第十章：自适应滤波与现代应用 本章引入自适应信号处理的概念，主要介绍最小均方（LMS）算法及其变种（如归一化LMS）。详细分析了LMS算法的收敛性、步长选择对性能的影响。本章的实践案例将聚焦于LMS在回声消除（Echo Cancellation）和信道均衡（Channel Equalization）中的具体应用，展示了数字信号处理在现代通信与控制系统中不可或缺的地位。 附录： 附录包含常用函数和序列的Z变换对表、标准滤波器设计参数表，以及基于C语言和特定DSP汇编语言实现的经典算法模板。

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这本书的语言风格平实易懂，但又不失专业性。作者在讲解每一个概念时，都力求用最简洁明了的语言来表达，避免使用过于晦涩的术语。同时，书中也穿插了许多作者在实际工作中的经验和感悟，让我能够感受到作者对单片机技术的深厚热爱和专业积累。这种既有深度又不失温度的讲解方式，使得我在阅读过程中不仅学到了知识，也受到了启发。 我对书中关于“程序存储器”和“数据存储器”的区分与联系的阐述印象深刻。单片机内部通常包含两种类型的存储器：程序存储器（ROM/Flash）用于存放程序代码，数据存储器（RAM）用于存放运行时产生的数据。作者详细介绍了这两种存储器的特点，包括它们的容量、读写速度、断电后数据是否丢失等，并解释了CPU如何通过地址总线和控制总线来访问不同的存储器。我还学习到了如何根据程序的需要，合理地选择和分配存储器空间，以及如何利用外部存储器来扩展单片机的存储能力。

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对于我这样喜欢动手实践的读者来说，书中提供的实验指导是极其宝贵的资源。每一个实验都附有清晰的电路图、元器件清单以及详细的步骤说明。让我能够按照书中的指引，一步步地搭建电路，编写程序，并观察实验结果。在实验过程中，我遇到了不少问题，例如元件焊接错误、程序逻辑错误等，但书中提供的“常见问题及解决方法”板块，为我指明了方向，让我能够独立解决这些难题，也从中学习到了许多宝贵的调试经验。 我非常喜欢书中对于“中断”这一概念的讲解。中断是单片机实现多任务处理和响应外部事件的关键技术。作者通过生动形象的比喻，将中断的原理阐述得非常透彻。比如，将CPU比作一个专注的厨师，而中断则像是有人按门铃。厨师在正在进行的烹饪过程中，听到门铃声，会暂停手中的工作，去开门（响应中断），处理完门铃的事情后，再回到厨房继续烹饪。书中详细介绍了各种中断源（如定时器中断、外部中断、串口中断等）的产生条件、中断向量、中断服务程序的编写以及中断的优先级管理。这些内容让我对单片机如何高效地处理并发事件有了全新的认识。

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这本书对于我理解“嵌入式系统”这个更宏大的概念也起到了重要的作用。单片机是嵌入式系统的核心组成部分，而嵌入式系统则广泛应用于我们生活的方方面面，从家用电器到工业控制，再到汽车电子和医疗设备。通过学习单片机原理，我能够更好地理解这些嵌入式系统是如何工作的，它们是如何感知环境、做出决策并执行控制的。这种从微观的单片机到宏观的嵌入式系统的认知跃迁，让我对科技发展有了更广阔的视野。 书中对于“定时器/计数器”的讲解，让我对单片机的精确定时能力有了更深的认识。定时器/计数器是单片机内部重要的硬件模块，可以用于产生周期性的信号、测量时间间隔、或者对外部事件进行计数。作者详细介绍了不同型号单片机中定时器/计数器的配置方法，包括时钟源的选择、预分频器的设置、工作模式的选择（如定时模式、计数模式、PWM模式等）以及中断的产生。我还学习到了如何利用定时器来实现精确延时、周期性任务调度以及生成PWM信号来控制电机的转速或LED的亮度。这些都是单片机在实际应用中非常基础但又极其重要的功能。

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这本书的“应用”部分更是让我受益匪浅。我一直渴望能够亲手制作一些有趣的小玩意儿，而这本书恰好提供了丰富的实践案例。从简单的LED闪烁控制，到复杂的交通灯模拟系统，再到更为高级的温湿度监测、数据采集等项目，书中提供了详细的硬件连接图、软件编程思路以及完整的程序代码。最让我感到欣慰的是，作者并没有仅仅给出“拿来就能用”的代码，而是详细讲解了每一段代码的含义和逻辑，以及如何根据实际需求进行修改和扩展。这使得我不仅学会了如何实现特定的功能，更重要的是掌握了单片机编程的通用方法和技巧，为我日后独立开发更复杂的项目打下了坚实的基础。 我尤其喜欢书中关于“项目开发流程”的讲解。它不仅涵盖了从需求分析、硬件选型、电路设计、软件编写、调试测试到最终成品实现的完整过程，还分享了许多作者在实际开发中积累的宝贵经验和注意事项。例如，在硬件选型阶段，作者会详细分析不同型号单片机的优缺点，以及在功耗、性能、成本等方面的权衡；在电路设计方面，则会强调抗干扰、电源稳定等关键要素。这些“细节”往往是初学者容易忽视却又至关重要的部分，它们的出现，让我能够更系统、更专业地进行项目开发，避免走弯路。

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这本书在内容的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅涵盖了单片机最核心的原理和应用，还涉及了许多进阶的主题，如中断系统的高级应用、低功耗设计、外设接口的扩展等。作者在讲解这些内容时，始终保持着严谨的态度和清晰的思路，让我在学习过程中能够不断突破自己的认知边界，接触到更多前沿的技术知识。 我尤其喜欢书中关于“总线”概念的讲解。总线是单片机内部各部件之间信息传输的通道，它对单片机的性能有着至关重要的影响。作者详细介绍了地址总线、数据总线和控制总线的功能和工作方式，并解释了它们如何协同工作以实现数据的读写和指令的执行。我还学习到了不同总线的类型，如并行总线和串行总线，以及它们在不同场景下的应用。理解总线的工作原理，有助于我更深入地理解单片机的内部结构和工作流程。

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这本书的排版设计也非常人性化，图文并茂，重点突出。重要的概念和公式都被加粗或用特殊颜色标注出来，方便读者快速定位和记忆。大量的流程图和时序图更是将复杂的原理和操作过程清晰地呈现出来，让我能够一目了然地理解。这种精心设计的排版，大大提升了我的阅读体验，也让我在学习过程中更加专注和高效。 书中关于“异常处理”和“错误恢复”的章节，也让我学到了许多宝贵的经验。在单片机实际运行过程中，难免会遇到各种异常情况，例如传感器数据异常、外部干扰、甚至硬件故障等。作者详细介绍了如何通过编写中断服务程序来处理这些异常，以及如何设计程序的容错机制，保证系统的稳定运行。我还学习到了如何利用单片机内置的看门狗定时器来检测程序死锁，并在发生死锁时自动重启系统。这些技术能够大大提高嵌入式系统的可靠性和鲁棒性。

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我非常喜欢书中在讲解每一个模块时，都将其与具体的应用场景相结合。例如，在讲解ADC（模数转换器）时，作者不仅介绍了ADC的工作原理，还将它与温度传感器、光敏电阻等传感器连接，讲解如何通过ADC将模拟信号转换为数字信号，进而实现对环境参数的测量和监控。这种“理论与实践相结合”的教学方法，让我能够更直观地理解每一个知识点的重要性，并激发我思考如何将这些知识运用到自己的项目中。 书中关于“数模转换器”（DAC）的介绍同样让我受益匪浅。如果说ADC是“听懂”模拟世界，那么DAC就是“说出”模拟语言。DAC能够将单片机内部的数字信号转换为模拟电压信号，这在音频播放、波形生成等应用中至关重要。作者详细介绍了不同类型的DAC，如逐次逼近型DAC和PWM输出模拟信号的方法，并展示了如何利用DAC输出特定频率的正弦波或方波。我还学习到了如何通过调整DAC的输出电压来控制扬声器的音量，或者驱动功率放大器产生更强的音频信号。

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这本书的价值不仅仅在于传授知识，更在于激发学习的兴趣和培养解决问题的能力。在阅读的过程中，我常常会被书中巧妙的设计和实用的技巧所吸引，进而产生自己去尝试、去修改、去创新的想法。例如，在学习了通用IO口的使用后，我尝试着将LED的闪烁频率与按钮的按下次数关联起来，实现了更加交互式的效果。这种在学习中不断探索和创造的过程，让我感受到了电子技术带来的无穷乐趣。 我对书中关于“串行通信”的章节印象尤为深刻。单片机在实际应用中，常常需要与其他设备进行数据交换，而串行通信是实现这一功能的重要手段。书中详细介绍了UART（通用异步收发传输ｧ）的工作原理，包括波特率的设置、数据帧的格式、发送和接收数据的流程等。此外，还介绍了I2C和SPI等其他常见的串行通信协议，并提供了相应的实验案例。这些内容让我能够理解单片机如何与PC机、传感器、显示屏等各种外围设备进行有效的数据交互，为我实现更复杂的系统集成奠定了基础。

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这本书在内容编排上非常合理，循序渐进，由浅入深。初学者可以从最基础的章节开始，逐步掌握单片机的基本原理和常用指令，然后通过书中的实例，将所学知识付诸实践。即便是我这样并非计算机专业出身的读者，也能在作者的引导下，逐步建立起对单片机开发的安全感和自信心。书中对于开发环境的搭建，例如Keil MDK的使用，也进行了详尽的介绍，包括软件的安装、工程的创建、编译器的配置以及调试器的使用等。这些基础的操作指导，对于初学者来说至关重要，避免了他们在软件环境的配置上浪费过多时间。 我尤其欣赏书中在讲解C语言与单片机结合的部分。单片机编程离不开C语言，而书中不仅列举了C语言在单片机编程中的常用语法和函数，更重要的是解释了C语言的特性如何适用于嵌入式开发。例如，位操作、指针的应用、以及如何利用C语言的结构体来管理硬件寄存器等，都进行了清晰的阐述。这种将高级语言与底层硬件紧密结合的讲解方式，让我对C语言在嵌入式领域的强大生命力有了更深刻的认识。

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初次翻开这本书，就被它朴实无华的书名所吸引——《单片机原理及应用》。我一直对电子技术有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够实现各种智能化功能的小巧装置。单片机，在我看来，就是这些神奇装置的“大脑”，是连接理论与实践的桥梁。然而，对于我这样初涉此道的读者而言，单片机的世界充满了未知与挑战。这本书的到来，恰似一盏明灯，照亮了我前行的道路。 我尤其欣赏作者在讲解单片机原理时的细致入微。从最基本的概念，如微处理器、微控制器、存储器、输入输出接口等，到复杂的指令集、中断系统、定时器/计数器、模数/数模转换等，每一个知识点都进行了深入浅出的剖析。书中不仅仅是罗列了枯燥的理论，而是通过大量形象的比喻和清晰的图示，将抽象的概念具象化，让我在阅读过程中能够轻松理解。比如，在讲解CPU的工作原理时，作者将其比作一个辛勤工作的厨师，根据食谱（指令）从冰箱（存储器）里取出食材（数据），经过一番烹饪（运算），最终做出美味佳肴（输出结果）。这种生动的讲解方式，极大地降低了学习门槛，让我能够快速建立起对单片机核心部件功能的整体认知。

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没有哈工大版本的好。

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