51单片机技术与应用系统开发案例精选

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出版者:清华大学出版社
作者:江志红
出品人:
页数:446
译者:
出版时间:2008-12
价格:52.00元
装帧:平装
isbn号码:9787302188797
丛书系列:
图书标签:
  • 51单片机
  • 单片机技术
  • 嵌入式系统
  • 系统开发
  • 案例分析
  • 电子工程
  • C语言
  • 硬件设计
  • 实践教程
  • 微控制器
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具体描述

《51单片机技术与应用系统开发案例精选》以17个实际项目中的应用案例,详细介绍了51单片机开发的相关技术、工具、常见模块设计和接口技术。全书共22章,前5章为单片机系统开发基础,内容涉及单片机的硬件结构、指令系统、硬件开发工具Protel、软件开发工具Keil、程序设计语言(汇编、C51)、单片机应用系统设计流程。第6~19章通过范例介绍14个单片机应用开发专题,涉及I/O口、定时器计数器、串口通信、中断应用、存储器扩展、键盘接口、LED显示接口、LCD显示接口、AD接口、DA接口、USB接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口等,每一个专题都按“开发技术→案例说明→硬件电路设计→软件开发”的流程进行讲解,让读者掌握技术,学会应用;最后3章通过软件抗干扰应用系统、电厂温度实时监控系统、智能玩具小车等三个案例,具体演示应用多种技术开发单片机系统的思路和方法。《51单片机技术与应用系统开发案例精选》技术讲解全面,案例覆盖各种常见单片机模块设计和接口技术,具有很强的代表性和实用性,可作为高等院校学生学习单片机技术的实践型教材,也可供相关专业学生课程设计、毕业设计参考,还可以供单片机开发技术人员及爱好者阅读参考。

《嵌入式系统原理与实践》 本书深入剖析了现代嵌入式系统的核心原理,并结合丰富的实践案例,为读者构建一个扎实的理论基础和动手能力。从最基础的微控制器架构到复杂的实时操作系统,再到物联网应用开发,本书将引导读者一步步揭开嵌入式世界的神秘面纱。 第一部分:嵌入式系统基础 微控制器体系结构与工作原理: 本部分将详细介绍微控制器的核心组成部分,包括中央处理器(CPU)、内存(RAM、ROM/Flash)、输入/输出(I/O)端口、定时器/计数器、中断控制器、串行通信接口(如UART、SPI、I2C)等。通过对不同类型微控制器的架构进行对比分析,帮助读者理解其内在运行机制,以及如何通过寄存器操作来实现对硬件的控制。我们将深入探讨时钟系统、复位电路、存储器映射、指令集以及汇编语言与高级语言(如C语言)的结合使用。 C语言在嵌入式开发中的应用: C语言作为嵌入式开发的主流语言,其高效、灵活的特性使其成为不可或缺的工具。本部分将系统梳理C语言在嵌入式领域的应用要点,包括位操作、指针、内存管理、结构体、联合体等关键概念的深入讲解。我们将着重于如何利用C语言进行硬件抽象层(HAL)的设计,以及如何编写高效、可靠的代码以适应嵌入式系统的资源限制。读者将学习到如何使用C语言直接访问硬件寄存器,实现对GPIO、ADC、DAC等外设的精确控制。 嵌入式开发环境搭建与调试: 掌握高效的开发环境是嵌入式开发成功的关键。本部分将引导读者熟悉常用的嵌入式集成开发环境(IDE),如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、GCC for ARM等。我们将详细介绍交叉编译器的使用、工程文件的管理、调试器(如JTAG、SWD)的连接与配置,以及代码烧录的流程。通过实际操作,读者将学会如何设置断点、单步执行、查看内存和寄存器状态,以及进行逻辑分析,从而高效定位和解决开发过程中的问题。 第二部分:嵌入式系统核心技术 实时操作系统(RTOS)原理与实战: 实时操作系统是构建复杂嵌入式系统的基石。本部分将深入讲解RTOS的核心概念,如任务(Task)的概念、任务调度(优先级调度、时间片轮转调度)、任务间通信(信号量、互斥锁、消息队列、事件标志)、中断处理以及内存管理。我们将以一款主流的嵌入式RTOS(例如FreeRTOS或RT-Thread)为例,展示如何创建、管理任务,如何实现多任务的并发执行,以及如何利用RTOS提供的丰富机制来构建稳定可靠的系统。 设备驱动程序开发: 设备驱动程序是连接硬件和操作系统的桥梁。本部分将详细介绍设备驱动程序的设计原理和开发流程。读者将学习如何为GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、PWM等常用外设编写驱动程序。我们将探讨驱动程序的接口设计、中断服务程序的编写、DMA(直接内存访问)的使用,以及如何与RTOS结合,实现高效、模块化的驱动开发。 嵌入式通信协议栈: 现代嵌入式系统常常需要与其他设备或网络进行通信。本部分将介绍几种关键的嵌入式通信协议,包括: 串行通信(UART, SPI, I2C): 深入解析这些常用串行接口的工作原理、通信时序和应用场景,并提供实际的通信示例。 网络通信(TCP/IP, UDP): 介绍嵌入式设备如何接入网络,实现远程控制和数据传输。我们将探讨Socket编程,以及如何利用LWIP等轻量级TCP/IP协议栈在资源受限的嵌入式设备上实现网络通信。 无线通信(Bluetooth, Wi-Fi): 介绍嵌入式设备如何通过蓝牙和Wi-Fi进行无线连接,实现近距离通信和物联网应用。我们将讲解相关的通信协议栈和开发框架。 第三部分:嵌入式系统应用开发案例 本部分将通过一系列精心设计的应用案例,将前两部分所学的理论知识转化为实际的开发经验。每个案例都将从需求分析、系统设计、硬件选型、软件实现到最终测试进行详细阐述。 智能家居控制系统: 涵盖了传感器数据采集(如温湿度、光照)、执行器控制(如继电器、电机)、无线通信(如Wi-Fi、Zigbee)以及与云平台的交互。读者将学习如何构建一个能够远程监控和控制家庭设备的系统。 工业自动化数据采集与监控: 涉及工业现场的传感器接口(如RS485)、PLC通信、数据存储、实时数据上传以及人机交互界面的设计。读者将了解如何设计用于工业场景的嵌入式解决方案。 车载信息娱乐系统基础: 涵盖了CAN总线通信、音频/视频解码、用户界面交互以及简单的导航功能实现。读者将对车载电子设备的基本原理有所了解。 可穿戴健康监测设备: 重点关注低功耗设计、生物信号采集(如心率、血氧)、数据处理和与智能手机的蓝牙通信。读者将学习如何开发紧凑、节能的穿戴式设备。 嵌入式Linux系统应用开发入门: 对于需要更强大处理能力和丰富软件生态的嵌入式项目,Linux是理想的选择。本部分将介绍嵌入式Linux的开发环境搭建,包括交叉编译工具链、文件系统构建,以及如何在嵌入式Linux平台上进行应用程序开发,如使用Qt进行图形界面开发,或开发基于网络服务的应用程序。 学习目标: 通过本书的学习,读者将能够: 深入理解嵌入式系统的基本原理和工作机制。 熟练掌握C语言在嵌入式开发中的高级技巧。 掌握常用的嵌入式集成开发环境和调试工具。 理解并应用实时操作系统来构建复杂的嵌入式应用。 能够独立设计和开发各类嵌入式设备驱动程序。 掌握多种嵌入式通信协议,实现设备之间以及与网络的互联互通。 通过丰富的案例分析,提升解决实际嵌入式开发问题的能力。 本书适合具备一定C语言基础的电子工程、计算机科学、自动化等专业的在校学生、研究生以及从事嵌入式系统开发的工程师。无论您是初学者还是希望深化理解的开发者,本书都将是您探索嵌入式世界、提升专业技能的宝贵资源。

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读后感

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用户评价

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从排版和图表的清晰度来看,这本书无疑是经过了精心的编辑和校对的。在技术书籍中,这一点往往容易被忽视,但对于理解复杂的时序图和电路原理图至关重要。这本书的插图质量非常高,线条清晰,标注明确,即便是复杂的时序波形图,也能一眼看穿数据流向和控制信号的配合。例如,在讲解串行通信协议时,发送端和接收端的数据帧结构、起停位(Start/Stop Bit)的细节,都通过精心制作的图表直观地展示出来,极大地减少了理解上的障碍。而且,作者似乎对不同读者群体的接受程度做了细致的考量,内容组织上做到了“深入浅出”。初学者可以先抓住核心的几个章节,理解基本I/O和中断;有一定经验的读者则可以直接跳到后半部分,研读那些涉及实时性要求较高的复杂算法实现。这种分层的设计理念,使得这本书的适用人群大大拓宽,无论是刚入门的大学生,还是需要快速回顾或提升的资深工程师,都能从中找到适合自己的切入点和提升空间。整体而言,这是一本对细节极其尊重的优秀技术著作。

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阅读体验上,这本书的编排风格非常注重逻辑性和连贯性,读起来有一种酣畅淋漓的快感,绝非那种东拼西凑的资料汇编可比。作者似乎对读者的知识储备有着精准的预估,从一开始的寄存器操作,到后期的复杂任务调度,过渡自然得仿佛在讲述一个连贯的故事。我特别喜欢它在代码示例方面的处理——不仅仅是贴出代码片段,而是会用大量的注释和流程图来解释每一段逻辑的意图和执行顺序。举个例子,在涉及模数转换(ADC)的章节中,它详细分析了采样频率与有效位数之间的权衡关系,并给出了一套优化方案,这对于需要进行高精度数据采集的项目来说,无疑是雪中送炭。更值得称道的是,书中似乎对不同应用领域的需求都有所兼顾,从基础的LED点阵显示控制,到稍微复杂的温湿度数据采集与上传,再到涉及伺服系统的闭环控制,所选案例都具有很强的代表性和实际价值,让人在学习理论知识的同时,也能随时找到可以复制和修改的“原型代码”。这种以项目驱动的学习模式,远比单纯的理论灌输要有效得多,极大地激发了读者的探索欲和成就感。

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这本关于微控制器编程的书籍,着实让我眼前一亮,特别是它在理论深度和实践应用之间的平衡把握得相当到位。我过去接触过不少单片机教材,很多要么是堆砌概念,理论讲得天花乱坠,但真要动手做个像样的项目就抓瞎;要么就是只顾着快速入门,代码写得简单粗暴,对底层细节一笔带过,导致读者对原理似懂非懂。这本书则完全不同,它似乎深谙读者的痛点,从最基础的硬件架构讲起,逻辑清晰,层层递进,让你不仅知道“怎么做”,更明白“为什么这么做”。尤其是在讲解中断服务程序和定时器/计数器配置时,作者没有采用那种晦涩难懂的纯数学或汇编语言描述,而是巧妙地结合了实际应用场景,比如如何精确控制一个步进电机的转速,或者如何实现一个稳定可靠的通信协议。这种将抽象概念具象化的叙述方式,极大地降低了学习曲线,即便是初次接触嵌入式系统的读者,也能很快建立起完整的知识体系。我特别欣赏书中对各种常见外设接口的讲解,例如SPI、I2C的通信时序分析,那简直是教科书级别的示范,细节丰富到足以应付后续工作中遇到的各种疑难杂症。总而言之,这本书提供了一种扎实、全面的学习路径,是想真正掌握微控制器底层逻辑的工程师和学生的宝贵资源。

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这本书最让我印象深刻的一点,在于它对“系统级思维”的培养。很多单片机学习资料侧重于单一模块的讲解,比如单独讲定时器,单独讲ADC,但很少有书籍能将这些模块有机地整合起来,形成一个可运行的、有实际意义的闭环系统。这本书的优秀案例正是做到了这一点——每一个案例都不是孤立的示例代码堆砌,而是模拟了一个真实的工作场景。比如,它会展示如何用定时器精确地控制一个PWM信号去驱动一个电机,同时用ADC不断采集反馈信息,然后通过一个简单的PID算法(虽然可能只是基础版本)进行修正,最终将系统状态通过串口发送出去。这种端到端的系统构建过程,是教科书上极少涉及的宝贵经验。它强迫读者去思考模块间的协作、资源冲突的避免、以及数据在不同处理单元间如何高效流转。通过跟随这些精选的案例进行重构和调试,我感觉自己不仅仅是在学习指令集,更是在学习如何像一个系统架构师那样去思考问题,这对于我未来承担更复杂的嵌入式项目设计工作,将是至关重要的思维模式转变。

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老实说,市面上关于这个领域的书籍汗牛充栋,但真正能让人愿意反复翻阅、作为案头参考的却凤毛麟角。这本书却成功地跻身于我的“常备工具书”行列。它的价值不在于追逐最新的技术名词,而是专注于打牢最核心的基础——也就是那种无论技术如何迭代,底层逻辑始终不变的硬核知识。我尤其欣赏其中对“健壮性”编程的强调。在很多教程中,代码往往只关注“能跑起来”,而这本书却花费笔墨讨论了如何处理异常输入、如何进行看门狗定时器的合理设置,以及在资源受限环境下如何优化内存使用。这些“非功能性需求”恰恰是工程实践中区分“学生作品”和“产品级代码”的关键所在。对于那些渴望从编写玩具程序跨越到开发工业级嵌入式软件的读者而言,这本书提供的指导思想是无价的。它教会的不仅仅是C语言如何操作寄存器,更是一种严谨、细致的嵌入式系统设计哲学。阅读过程中,我发现自己对以往认为理所当然的一些操作,都有了更深层次的反思,这才是真正有价值的学习过程。

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万恶的系统设计,万恶的期末考试……

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