单片机基础及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:136

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出版时间:2009-8

价格:18.00元

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isbn号码:9787302206316

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• C51
• 汇编语言
• 电子工程
• Arduino
• STC
• AVR
• 传感器
• 电路设计

《数字电路设计与实践》 一、 内容概览 本书系统地介绍了数字电路设计的基本原理、方法与实现技术。内容涵盖了数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储器、可编程逻辑器件（PLD/FPGA）、数字系统设计流程以及部分高级应用。通过理论讲解与实例分析相结合的方式，旨在帮助读者掌握数字电路的设计与调试能力，为进一步深入学习嵌入式系统、计算机体系结构等相关领域奠定坚实的基础。 二、 理论基础 1. 数字逻辑基础： 二进制、十进制、十六进制之间的转换： 详细阐述不同数制之间的转换方法，理解计算机内部数据表示的基础。 逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）： 介绍各种基本逻辑门的功能、符号、真值表及逻辑表达式，以及它们在电路中的基本作用。 布尔代数及其定律： 深入讲解布尔代数的基本概念，包括变量、常量、运算，以及各种化简定律（如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等），为逻辑电路的化简和优化提供理论依据。 逻辑函数的表示方法： 介绍真值表、卡诺图（Karnaugh Map）、布尔表达式等多种逻辑函数表示形式，以及它们之间的相互转换。 逻辑函数化简： 运用布尔代数和卡诺图等工具，对复杂逻辑函数进行化简，以降低电路复杂度，提高电路性能。 2. 组合逻辑电路： 编码器与译码器： 讲解编码器（将输入信号转换为二进制代码）和译码器（将二进制代码转换为特定输出信号）的设计原理与应用，如BCD码译码器、七段数码管驱动等。 多路选择器（Multiplexer）与多路分配器（Demultiplexer）： 阐述多路选择器如何根据选择信号从多个输入中选择一个作为输出，以及多路分配器如何将一个输入信号路由到多个输出中的一个，并分析其在数据选择和信号分配中的作用。 加法器与减法器： 介绍半加器、全加器、串行加法器、并行加法器、进位预判加法器等不同类型的加法器，以及减法器的实现方法（如补码加法）。 比较器： 设计和分析用于比较两个二进制数大小的电路。 奇偶校验电路： 讲解如何设计电路生成和检测奇偶校验位，用于数据传输的错误检测。 3. 时序逻辑电路： 触发器（Flip-Flop）： 详细介绍SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等基本触发器的结构、工作原理、状态转换图和时序图。分析它们作为基本的存储单元的作用。 寄存器（Register）： 讲解由多个触发器组成的寄存器，用于存储一组数据，包括移位寄存器（左移、右移、串并转换、并串转换）和并行装载寄存器。 计数器（Counter）： 异步计数器（Ripple Counter）： 分析时钟信号如何逐级传播，以及其优缺点。 同步计数器（Synchronous Counter）： 介绍各触发器的时钟信号同步，包括行波计数器、Johnson计数器、环形计数器等，以及通用n位同步计数器的设计方法。 可预置计数器、可置数计数器、可清零计数器： 讲解如何实现对计数器初始值或状态的控制。 状态机（State Machine）： 有限状态机（FSM）概述： 介绍Mealy模型和Moore模型的区别与联系。 状态机的设计步骤： 包括状态的定义、状态转换图的绘制、状态编码、逻辑方程的导出以及电路实现。 状态机的应用： 举例说明状态机在序列检测、控制器设计等方面的应用。 4. 存储器： 随机存取存储器（RAM）： 介绍静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的基本工作原理、读写时序和结构。 只读存储器（ROM）： 讲解掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM的工作原理和应用场景。 5. 可编程逻辑器件（PLD）与现场可编程门阵列（FPGA）： PLD概述： 介绍CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field Programmable Gate Array）的基本结构、可编程性以及它们在现代数字系统设计中的优势。 硬件描述语言（HDL）： 简要介绍Verilog HDL或VHDL作为描述数字电路的语言，强调其在PLD/FPGA设计中的重要性。 FPGA设计流程： 概述从代码编写、仿真、综合、布局布线到下载实现的全过程。 三、 实践应用与设计方法 1. 数字系统设计流程： 需求分析与规格定义： 如何明确设计目标和功能需求。 逻辑设计与功能仿真： 使用逻辑图或HDL语言进行设计，并通过仿真验证其正确性。 综合（Synthesis）： 将HDL代码转换为网表。 布局布线（Place & Route）： 将网表映射到目标器件的物理资源上。 时序分析与时序约束： 确保设计满足时序要求。 下载与硬件验证： 将设计文件下载到FPGA/CPLD开发板上进行实际测试。 2. 常用设计实例： 简单算术逻辑单元（ALU）的设计： 结合加法器、减法器、逻辑运算单元，设计一个基本的ALU。 键盘扫描与显示控制器： 设计一个能够读取键盘输入并驱动数码管或LCD显示的控制器。 交通灯控制器： 运用状态机原理，设计一个模拟交通灯的控制逻辑。 简易数据采集系统： 结合ADC（模数转换器）接口和存储器，设计一个基本的数据采集模块。 四、 学习目标 通过对本书的学习，读者将能够： 理解二进制数制和布尔代数的基本原理。 熟练掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。 掌握触发器、寄存器、计数器等基本时序逻辑模块的构成与应用。 理解存储器的基本原理与分类。 初步了解PLD/FPGA的结构和设计流程。 能够运用所学知识解决实际数字电路设计问题。 为进一步学习微处理器、嵌入式系统、数字信号处理等更高级的技术打下坚实基础。 五、 适用人群 本书适合高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等专业本科生，以及对数字电路设计有浓厚兴趣的业余爱好者和相关领域工程师。

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我是一名电子工程专业的大三学生，这本书对我最大的价值在于它对底层硬件理解的深度挖掘。很多市面上的教材往往只停留在“会用”的层面，教你如何调用库函数解决问题，但这本书不同，它花了大篇幅去剖析了指令集的执行效率、存储器的映射原理，以及I/O端口的电气特性。比如，在讲解A/D转换模块时，作者没有仅仅给出配置代码，而是详细解释了采样定理和量化误差的产生机制，这对于我们后续进行信号处理算法的实现至关重要。我印象最深的是关于低功耗设计的章节，里面详细对比了不同工作模式下的功耗曲线和唤醒延迟时间，这些都是在实际嵌入式产品设计中必须考虑的硬指标。读完这部分内容，我感觉自己对“为什么”要这样设计，而不是“如何”这样设计，有了更深刻的理解，极大地拓宽了我对嵌入式系统设计的视野。

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这本书的实用性简直是教科书级别的典范！我不是科班出身，完全是靠自学接触单片机，一开始对着开发板和一堆陌生的英文手册感到手足无措。是这本《单片机基础及应用》把我从迷茫中拉了出来。它不像有些理论书那样堆砌公式，而是几乎每隔几页就会穿插一个具体的项目案例，从简单的LED闪烁到稍微复杂一点的LCD显示控制、再到基于串口的PC通信。每一个实验都有详细的步骤拆解，从硬件连接图到完整的C语言源代码，甚至连编译器的特定配置要求都提到了。我照着书上的步骤一步步操作，成功点亮了第一个屏幕，那种成就感是无法用言语形容的。它真正做到了“授人以渔”，让我从一个纯粹的“代码搬运工”逐渐成长为一个能够独立解决问题的实践者。

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让我来谈谈这本书在理论深度上带来的那种“智力上的挑战感”。虽然它被定位为“基础”，但它对高级概念的处理方式，绝对能让有经验的工程师都感到耳目一新。尤其是在讨论实时操作系统（RTOS）在资源受限的单片机上的移植和优化时，作者对任务调度算法的分析极其透彻。他不仅仅是介绍了优先级抢占模型，还引入了时间片轮转和混合调度策略的性能对比，并结合实际的堆栈溢出排查案例进行了剖析。这种对细节的极致追求，使得这本书的价值远远超出了入门读物的范畴，更像是一本面向中高级开发者的参考手册。我甚至发现了一些关于特定微控制器硬件特性的解释，连官方数据手册都没有讲得如此通俗易懂。

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这本书的语言风格非常独特，它有一种沉稳而又鼓励探索的导师风范。作者的文字并非那种冷冰冰的技术术语堆砌，而是带着一种对电子技术的热爱和对学习者耐心的引导。在解释一些容易混淆的概念，比如“位操作”和“端口操作”的区别，或者“硬件抽象层”的必要性时，作者总能用非常生动的比喻来帮助理解，让人感觉像是在听一位经验丰富的前辈娓娓道来。我特别欣赏它在总结章节中设置的“常见陷阱与规避”部分，这些都是作者在多年教学和研发实践中踩过的“坑”，能提前帮我们避开很多弯路。读完之后，我感觉自己不仅仅是学会了如何编程，更是建立起了一套严谨的、面向可靠性的嵌入式系统开发思维框架。

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这本书的装帧设计很有意思，封面采用了深蓝色的主色调，配上一些简洁的电路图线条，整体给人一种专业而又不失活泼的感觉。我刚拿到手的时候，光是翻阅目录就感觉内容很扎实，涵盖了从最基础的8051架构到现代常用的STM32系列都有涉及，这对于一个想系统学习单片机的人来说，无疑是一个非常好的起点。特别是它在讲解寄存器和中断服务程序这部分时，插图和代码示例都非常清晰，即便是初学者也能很快理解其中的逻辑关系。我记得有一次在调试一个复杂的定时器应用时，书里提供的那个基于流水灯实验的进阶示例，帮我快速定位了问题所在，那种豁然开朗的感觉真的太棒了。而且，这本书的排版也很人性化，页边距留得恰到好处，方便读者随时做笔记和标注重点。总的来说，这本书在视觉呈现和内容布局上都下了不少功夫，让人爱不释手。

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