单片机及工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:高等教育出版社

作者:徐新艳

出品人:

页数:182

译者:

出版时间:2005-7

价格:15.10元

装帧:

isbn号码:9787040170344

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 微控制器
• 电子工程
• 工程应用
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程
• 电子技术

智能制造时代的工业自动化与嵌入式系统实践 本书简介 随着工业4.0浪潮的席卷，全球制造业正经历一场深刻的数字化、网络化和智能化转型。传统的生产模式正在被高度集成、灵活高效的智能制造系统所取代。在这一变革的核心驱动力中，嵌入式系统与工业自动化技术扮演着至关重要的角色。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于当前工业领域最前沿的实践技术、标准协议以及系统构建方法论，完全脱离对特定微控制器或单片机架构的底层编程讲解，转而侧重于宏观的系统集成、网络通信、实时控制算法以及工业物联网（IIoT）的整体架构设计。 本书的读者对象主要面向工业自动化工程师、系统集成商、希望深入理解现代工厂控制体系结构的工程技术人员，以及从事机器人、数控机床和高端装备研发的专业人士。它假设读者已具备一定的电子工程基础，但本书的核心价值在于将这些基础知识提升至系统级和应用级的复杂工程实践层面。 --- 第一部分：现代工业控制系统的演进与架构 本部分首先将工业控制系统的发展历程置于智能制造的大背景下进行剖析，明确当前主流的控制范式与传统模式的区别。 第一章：智能制造与控制系统的新范式 本章将探讨工业控制从传统的DCS（分布式控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）向更高级别的柔性制造系统（FMS）和智能工厂（Smart Factory）迁移的过程。重点分析云计算、边缘计算在工厂控制层面的融合趋势。讨论如何通过数据模型和语义互操作性实现跨平台、跨设备的信息集成，而非仅仅停留在简单的I/O信号采集层面。我们将深入研究ISA-95/ISA-88模型在现代工厂信息架构中的具体应用，解析制造运营管理（MOM）与企业资源计划（ERP）之间的信息流转机制。 第二章：工业现场总线与网络通信深度解析 工业现场总线的选择和配置是决定系统实时性、可靠性和成本效率的关键。本章将全面覆盖当前主流的工业通信协议，但着眼于其在系统集成层面的应用和限制，而非底层驱动程序的编写。 实时以太网（Real-Time Ethernet）： 详细对比EtherCAT、PROFINET IRT、CC-Link IE Field Basic等协议在时间同步、抖动控制和设备命名空间管理上的差异。分析如何设计一个基于TCP/IP基础之上的高确定性通信网络拓扑结构，以满足运动控制的严格要求。 串行与低速现场总线： 探讨CANopen、DeviceNet在复杂子系统（如医疗设备或特定运动模块）中的持续应用价值，以及如何通过网关（Gateway）实现异构网络的互联互通。 TSN（时间敏感网络）： 作为未来工业以太网的关键技术，本章将聚焦于TSN标准如何通过IEEE 802.1Qbv（时间窗口整形）和802.1Qbv（基于优先级的整形）为工业数据流提供QoS保证，以及在实际工业网络部署中需要考虑的配置挑战。 第三章：工业网络安全与数据完整性保障 随着控制系统IP化的深入，网络安全不再是可选项而是刚需。本章将重点讲解面向工业控制系统（ICS）的网络安全框架，特别是针对OT（运营技术）环境的特殊性。内容包括但不限于：IEC 62443系列标准的解析与实施指南、零信任原则在工厂网络中的应用、安全分段（Segmentation）策略、以及如何建立有效的入侵检测与响应机制，确保生产数据的机密性、完整性和可用性。 --- 第二部分：高级控制策略与系统集成 本部分将聚焦于实现复杂工业任务所需的高级算法和软件框架，强调的是算法的实现与系统间的协同。 第四章：现代运动控制与伺服系统集成 本书不涉及对特定微处理器的寄存器操作，而是侧重于多轴运动控制的系统级设计。内容涵盖： 轨迹规划与插补算法： 讨论S型加减速曲线、多项式插补在CNC和机器人路径生成中的应用。如何利用高级运动控制器（Motion Controller）的内置功能来优化平滑度和能效。 闭环反馈与辨识： 深入研究PID控制的高级变体（如串级PID、前馈控制），以及如何对复杂机械结构进行系统辨识，以精确调整控制参数（Tuning）。重点分析基于模型的控制（Model Predictive Control, MPC）在处理耦合系统和约束优化问题时的优势。 机械同步与电子凸轮： 详细阐述如何在分布式控制架构中实现多轴间的精确电子齿轮同步和虚拟凸轮曲线，确保柔性生产线的节奏一致性。 第五章：过程控制与先进控制应用 针对流程工业（化工、制药、能源），本章探讨超越基础PID的先进控制技术。 多变量控制（MIMO）： 介绍相对增益阵列（RGA）分析在解耦设计中的应用，以及如何利用矩阵代数构建精确的解耦控制器。 模糊逻辑与神经网络在控制中的集成： 探讨如何利用这些技术处理高非线性和参数漂移的过程，重点在于如何将这些AI模型部署到具有确定性要求的工业级硬件平台中（例如，通过ONNX等中间格式的优化部署）。 安全仪表系统（SIS）与SIL等级： 分析功能安全标准IEC 61508/61511的要求，理解安全完整性等级（SIL）对控制逻辑冗余设计、故障检测间隔（PFDavg）计算的影响，以及如何通过硬件冗余架构（如1oo2D、2oo3）来实现特定的安全目标。 --- 第三部分：工业物联网（IIoT）与数据驱动的决策 本部分将目光投向更广阔的视野，探讨如何将实时控制数据转化为商业价值，以及如何构建云边协同的智能架构。 第六章：边缘计算与实时数据预处理 在IIoT架构中，边缘节点是连接物理世界与云端的桥梁。本章聚焦于边缘计算平台的设计。 数据采集与标准化： 讲解OPC UA（Unified Architecture）作为现代工业数据交换的通用语言，如何利用其信息模型实现语义化数据描述，从而摆脱对特定设备驱动的依赖。 边缘侧的实时分析： 探讨如何在资源受限的工业PC或网关上运行轻量级的机器学习模型，进行早期故障预测（Predictive Maintenance）或实时质量检测，强调算法的轻量化和热更新机制。 MQTT/AMQP在工业数据传输中的优化： 分析这些轻量级消息协议在低带宽、高延迟环境下的质量等级（QoS）选择策略，以及如何设计高效的发布/订阅主题结构以满足不同粒度的业务需求。 第七章：数字孪生（Digital Twin）的构建与应用 数字孪生是实现高阶智能制造的核心工具。本章侧重于孪生体的建模方法论。 多维度建模： 如何融合物理模型（基于第一性原理的仿真）、数据模型（实时运行数据）和行为模型（控制逻辑）来构建一个完整的数字孪生体。 同步机制与延迟管理： 探讨在不同颗粒度下（从毫秒级的运动控制到分钟级的能耗分析）如何维持物理实体与虚拟模型之间的时间同步，以及如何处理因网络延迟和计算负载差异导致的漂移问题。 闭环优化： 分析如何利用孪生体进行“What-if”场景分析、参数调优和操作员培训，并将验证后的优化策略安全地部署回物理系统。 --- 结语 本书强调的是系统思维、协议理解和先进算法的工程化落地。它提供的是一套构建复杂、可靠、智能工业控制与信息系统的蓝图，而不是停留在单个硬件单元的编程手册层面。通过本书的学习，读者将能够驾驭现代工业环境中的复杂技术栈，设计出面向未来的柔性化、网络化制造解决方案。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本《单片机及工程应用》的结构安排，简直像是一部精心编排的工程史诗，它不像有些教材那样只是简单地罗列知识点，而更像是在讲述一个“从无到有”的创造过程。我记得我最头疼的环节之一就是定时器和PWM的精确控制。以往看的书，要么是含糊其辞，要么就是直接给出几个固定的代码片段让你去复制粘贴。但这本书里，对于如何在高精度要求下消除抖动、如何通过软件算法补偿硬件本身的漂移，都有非常详尽的数学推导和实际电路的对照分析。我甚至发现，它在讲解中断优先级嵌套时，引入了一个非常直观的“任务抢占模型”，这比我以前接触的那些纯粹基于表格和位域的解释要容易理解和记忆得多。读到后面关于通信协议的部分，比如RS-485和CAN总线的设计选型，它没有停留在协议层面上，而是深入探讨了网络拓扑结构对数据可靠性的影响，以及在强电磁干扰环境下如何设计合适的滤波电路。这种将软件逻辑、硬件设计、乃至物理层面的信号处理整合在一起的叙事方式，让我真正体会到了“工程应用”这四个字的重量。它提供的不是一套死板的指令，而是一套解决真实世界复杂问题的思维框架，这才是真正有价值的东西。

评分☆☆☆☆☆

在工业控制领域摸爬滚打多年，我深知理论知识的“保质期”非常短暂，新的芯片架构和新的编译器优化层出不穷。我关注《单片机及工程应用》时，最在乎的是它对“经典”的理解是否深刻，以及是否能提供一个普适性的指导原则，而不是仅仅局限于某一代特定型号的MCU。这本书在这方面做得非常到位。它似乎有意避开了对特定品牌或型号MCU过度的依赖，而是将重点放在了底层硬件设计的通用原则和C语言嵌入式编程的最佳实践上。例如，在内存管理和汇编语言的嵌入部分，它讲解的范式是那种可以被移植到不同体系结构上的核心思想，比如如何有效地使用堆栈、如何进行指针操作以优化速度，而不是简单地告诉你某个寄存器在哪。这种“授人以渔”的教育理念，使得这本书的价值不会随着几年后新芯片的发布而迅速贬值。它培养的是一种对底层计算资源的敬畏和高效利用的能力，这才是工程师最核心的竞争力所在。我甚至觉得，这本书更像是一本关于“如何成为一个优秀嵌入式系统工程师”的哲学导论，而不仅仅是关于单片机技术的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书，坦白讲，我拿到手的时候心里是有点犯嘀咕的。封面设计那种传统的理工科风格，厚厚的，感觉内容肯定会很枯燥，又是那种纯理论堆砌的教科书吧。我本职是做嵌入式软件开发的，虽然天天和各种微控制器打交道，但总觉得理论基础有时候跟不上实际应用场景的快速迭代。我更偏好那种能直接上手、配有大量实例代码和调试技巧的书籍。收到《单片机及工程应用》后，我本来是打算快速翻一遍，挑几个需要的章节看看就行。结果，我发现它的叙述方式比我想象的要细腻得多。它没有一上来就抛出一堆晦涩的寄存器地址和时序图，而是花了相当大的篇幅去构建一个完整的“系统观”。比如，在介绍完最基础的CPU架构后，它没有立即跳到中断服务程序，而是先详细讨论了不同类型存储器的特点及其在实际项目中如何权衡成本和性能。这种循序渐进，从宏观到微观的讲解逻辑，让我这个老手都感觉受益匪浅，因为它强迫我去重新审视自己平时工作中常常忽略的那些“基础设定”。对于初学者来说，这本书无疑是打地基的绝佳材料，但对于我这样的实践者，它提供的则是夯实地基，防止上层建筑因基础松动而倾覆的定心丸。我尤其欣赏它在介绍外设接口时，不仅仅是罗列datasheet上的参数，而是深入分析了实际电路中可能遇到的噪声耦合、信号完整性等工程难题，这一点在很多同类书籍中是很少见到的深度。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本书时，我最担心的就是其在“工程化”方面的深度。许多教材在理论推导上花里胡哨，但一到实际项目（比如需要考虑EMC、ESD防护或者复杂的电源管理）时，就戛然而止，留给读者一堆需要自己去“踩坑”才能解决的问题。然而，阅读《单片机及工程应用》的过程，就像是有一位经验丰富的老工程师全程陪伴指导。在讨论低功耗设计时，它详细分析了不同睡眠模式的唤醒延迟和电流消耗曲线，并给出了基于实时性要求的功耗优化策略。在涉及硬件设计时，书中穿插了大量关于PCB布局和布线对信号完整性的影响的案例，特别是关于高速信号走线和地线回流路径的处理，这些细节往往是初级工程师最容易犯错的地方。这本书对待这些“非核心”但至关重要的工程细节，给予了足够的重视和篇幅。它不仅仅告诉你“能跑起来”，更指导你如何设计出“稳定、可靠、易于维护”的工业级产品。这种对整个产品生命周期负责的态度，使得这本书的实用价值远远超出了单纯的技术手册范畴，真正体现了“工程应用”的深刻内涵。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这种“大部头”类的技术书籍向来是敬而远之的，总觉得里面充斥着大量为凑字数而生的冗余内容，阅读体验极差。然而，《单片机及工程应用》在保持内容深度的同时，在可读性上做得相当出色，这让我感到有些意外。它的章节过渡非常自然，仿佛是课堂上老师思路的自然延伸。比如，在讲完模数转换器（ADC）的原理后，紧接着就用一个实际的温度采集系统案例贯穿了采样率、量化误差、数字滤波等一系列相关概念，而不是将这些知识点像散落的珍珠一样分布在不同的章节里。这种主题式的串联，极大地减少了读者在不同章节之间来回翻阅和知识点串联的认知负荷。更值得称赞的是，书中的图示质量非常高，那些流程图和硬件框图清晰明了，很多复杂的信号流向，通过一张图就能瞬间理清，这比光看文字描述高效百倍。对于我这种需要快速消化新知识，并将其转化为实际生产力的读者来说，这种高度凝练且视觉友好的表达方式，是衡量一本书价值的重要标准。它不是故作高深，而是真正地在帮助读者建立高效的学习路径。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆