单片机原理及实验/实训 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:269

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出版时间:2009-8

价格:25.00元

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isbn号码:9787560622880

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 原理
• 实验
• 实训
• 嵌入式系统
• 电子技术
• 微控制器
• C51
• 8051
• 硬件设计

《微控制器系统设计与应用》 概述 本书旨在为读者提供一个全面且深入的微控制器系统设计与应用的学习平台。不同于侧重于单一硬件平台或基础原理讲解的传统教材，《微控制器系统设计与应用》着眼于将理论知识与实际工程应用紧密结合，通过生动案例和项目实操，引导读者掌握从需求分析、系统架构设计、关键模块选型到嵌入式软件开发、调试优化的完整流程。本书强调的是一种“工程思维”和“解决问题”的能力培养，旨在培养具备独立完成微控制器项目设计与开发能力的工程师和技术人才。 内容深度与广度 本书在内容设置上力求平衡理论的深度与应用广度。 微控制器基础理论精炼与深化： 虽然不是一本纯粹的单片机原理教材，但本书在开篇会快速回顾和提炼微控制器最核心的原理知识，例如CPU架构、存储器组织、总线接口、中断系统、定时器/计数器、ADC/DAC等关键外设的功能和工作原理。这些内容的提炼旨在帮助读者快速建立起对微控制器核心部件的清晰认知，并为后续的深入学习打下坚实基础。讲解将更加侧重于“为什么”和“如何用”，而非仅仅罗列规格参数。 现代微控制器架构与选型： 本书将引入当下主流的微控制器架构，如ARM Cortex-M系列，并对其内部结构、流水线、功耗管理、安全特性等进行分析。重点在于指导读者如何根据实际应用需求，从性能、功耗、成本、外设接口、开发生态等方面，对不同系列的微控制器进行合理的选型。书中会给出详细的选型指南和对比分析，帮助读者避免“唯参数论”的误区，做出最优决策。 嵌入式系统硬件设计： 这一部分是本书的重点之一。它将涵盖微控制器应用系统中的关键硬件设计环节，包括： 电源设计： 详细讲解稳压电路、滤波电路、低功耗电源管理策略，以及针对不同供电环境（电池、市电）的设计考量。 时钟与复位电路： 介绍晶振选型、电路设计，以及可靠的复位电路实现，确保系统稳定运行。 接口电路设计： 深入探讨各种常用外设接口的连接和驱动电路设计，例如UART、SPI、I2C、USB、CAN、Ethernet、GPIO扩展等。会详细介绍接口电平匹配、信号完整性、保护措施等工程实践中的重要环节。 传感器与执行器接口： 重点讲解各类传感器（如温度、湿度、光照、压力、加速度、陀螺仪、惯性测量单元IMU、GPS等）和执行器（如电机驱动、继电器控制、LED显示、蜂鸣器等）的接口电路设计原则、信号处理和驱动方法。会分析不同类型传感器的信号特性（模拟/数字、差分/单端）以及相应的电路设计需求。 PCB布局与布线： 强调PCB设计对系统性能和稳定性的影响，讲解信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）等方面的基本原则，以及在PCB设计中应遵循的最佳实践。 嵌入式软件开发与工程实践： 这是本书的另一核心内容，旨在培养读者严谨的软件开发习惯和高效的调试能力。 开发环境搭建与工具链： 详细介绍主流的嵌入式集成开发环境（IDE），如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE, VS Code with PlatformIO等，以及交叉编译工具链、调试器/仿真器（如J-Link, ST-Link）的使用。 C/C++语言在嵌入式中的应用： 深入讲解C/C++语言的嵌入式编程特性，包括指针、位操作、内存管理、宏定义、结构体联合体等，以及如何编写高效、可靠、可移植的代码。 裸机编程与RTOS应用： 本书将涵盖两种主要的软件开发模式。首先，会详细介绍裸机编程技术，包括直接操作寄存器、编写HAL库函数、实现基本功能模块。随后，将重点讲解实时操作系统（RTOS）在复杂嵌入式系统中的应用，如FreeRTOS, RT-Thread等。内容将包括任务管理、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组等RTOS核心机制，以及如何使用RTOS来构建多任务、事件驱动的应用程序。 驱动程序开发： 讲解如何编写和优化各种硬件外设的驱动程序，包括通用驱动框架的设计思路，以及如何针对特定芯片和应用场景进行定制。 嵌入式通信协议栈： 介绍并实践一些关键的通信协议，如TCP/IP协议栈（lwIP）、MQTT、CoAP等，为构建联网设备提供基础。 系统调试与优化： 强调调试的重要性，详细介绍各种调试技巧，如断点、单步执行、变量监视、内存查看、逻辑分析仪的使用，以及如何进行性能分析（CPU占用率、内存使用）和功耗优化。 典型应用案例分析与项目实战： 为巩固所学知识，本书将提供一系列精心设计的应用案例，涵盖了从简单到复杂的不同项目。这些案例将不仅仅是功能的堆砌，而是会体现完整的工程开发流程。例如： 智能家居传感器节点： 涉及无线通信（如Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee）、传感器数据采集、低功耗设计。 嵌入式数据采集与处理系统： 包含ADC采样、数据存储、简单的滤波与分析算法。 电机控制系统： 讲解PWM控制、PID算法、编码器反馈等。 人机交互界面设计： 涉及LCD/OLED显示、按键输入、触摸屏控制。 物联网（IoT）设备开发： 结合云平台（如阿里云IoT、AWS IoT）进行数据上传与远程控制。 每个案例都将从需求分析开始，经过硬件选型、原理图设计、PCB布局、软件架构设计、代码实现、硬件调试、系统联调等完整的工程化步骤进行讲解。读者可以通过模仿和实践这些案例，快速积累实际项目经验。 嵌入式系统进阶主题： 针对有一定基础的读者，本书还将触及一些更高级的话题，如： 嵌入式Linux系统基础： 简要介绍嵌入式Linux的开发环境、工具链、内核配置、驱动开发入门，以及如何将微控制器作为Linux系统的外围设备。 嵌入式安全： 探讨嵌入式设备在安全方面的挑战，如固件保护、数据加密、安全启动等。 嵌入式系统可靠性设计： 讨论如何提高嵌入式系统的稳定性和容错能力，包括错误检测与处理、冗余设计等。 特色与亮点 工程导向： 本书不拘泥于零散的知识点，而是始终围绕“如何设计和实现一个完整的微控制器应用系统”这一核心目标展开。 实战驱动： 大量结合实际项目和应用场景，让读者在解决具体问题的过程中学习和掌握知识。 全面性： 涵盖了从硬件到软件、从理论到实践的微控制器系统设计的各个环节。 先进性： 关注当前和未来主流的微控制器技术和应用趋势。 易学易用： 讲解清晰，条理分明，并配有丰富的图示和代码示例，方便读者理解和掌握。 能力培养： 旨在培养读者的工程思维、问题分析能力、系统设计能力和独立开发能力。 目标读者 本书适合于高等院校电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等专业的高年级本科生、研究生，以及从事嵌入式系统开发、硬件设计、软件工程师等相关行业的初中级工程师。同时，也适合对微控制器应用感兴趣的爱好者和自学者。 总结 《微控制器系统设计与应用》是一本集理论深度、实践广度和工程思维于一体的综合性教材。它将引领读者走出理论的象牙塔，走进真实世界的嵌入式系统设计与开发挑战，为读者在蓬勃发展的物联网、智能硬件、工业自动化等领域打下坚实的基础，赋能未来创新。

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