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

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页数:184

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出版时间:2009-2

价格:19.20元

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isbn号码:9787508382838

丛书系列:

图书标签:

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

《微控制器系统设计与实践》 本书旨在为读者构建一个全面、深入的微控制器系统设计与实践知识体系。不同于侧重单一理论概念或特定型号讲解的书籍，本书将系统性地引导读者理解微控制器在现代电子系统中的核心地位，并掌握从需求分析到最终实现的完整流程。 核心内容概览： 本书的叙事逻辑遵循工程实践的脉络，从微控制器（MCU）的基本构成出发，逐步深入到其在实际应用中的设计、开发、调试与优化。 第一部分：微控制器核心原理与架构 微控制器概述： 详细阐述微控制器的定义、发展历程及其与通用微处理器的区别。重点在于解释其“微”体现在何处，即高度集成化的特点。 核心处理器架构： 剖析主流的微控制器内核架构，如ARM Cortex-M系列。讲解其指令集、流水线、中断机制、存储器访问方式（如Harvard架构与Von Neumann架构的比较），以及如何通过这些机制实现高效的数据处理和任务调度。 存储器系统： 深入探讨微控制器内部的各类存储器，包括闪存（Flash Memory）用于存储程序，SRAM用于数据存储，EEPROM用于非易失性配置数据等。解释其读写原理、时序特性以及在系统设计中的作用。 输入/输出（I/O）接口： 全面解析微控制器的通用输入/输出（GPIO）端口，包括其工作模式（输入、输出、开漏、推挽）、上拉/下拉电阻的配置与意义。介绍如何通过GPIO实现对外部设备的简单控制。 第二部分：核心外设功能与应用 定时器/计数器： 详细介绍各种定时器/计数器的模式，如定时模式、计数模式、PWM（脉冲宽度调制）生成模式。重点讲解如何利用定时器实现精确的时间测量、延时功能、脉冲输出以及波形生成，这在电机控制、LED亮度调节等方面至关重要。 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 深入解析ADC的工作原理，包括采样、量化、编码过程，不同分辨率和采样率ADC的性能指标。讲解如何利用ADC读取模拟传感器的数据。同时，介绍DAC的基本原理及其在产生模拟信号中的应用。 通信接口： 系统性地梳理微控制器常用的通信接口，包括： UART（通用异步收发传输器）： 讲解其波特率、数据位、停止位、校验位的设置，以及如何实现与PC或其他串行设备的异步通信。 SPI（串行外设接口）： 深入分析其主从模式、时钟极性（CPOL）和相位（CPHA），以及如何高效地与SPI设备（如传感器、存储器）进行同步通信。 I2C（集成电路总线）： 讲解其多主/多从的特性、地址寻址机制，以及如何实现设备间的简单串行通信，常用于连接传感器和小型外设。 CAN（控制器局域网）： 介绍其在汽车电子、工业自动化等领域的重要应用，讲解其帧结构、仲裁机制以及错误检测能力。 中断系统： 详细阐述微控制器的中断机制，包括中断源、中断向量表、中断优先级、中断服务程序的编写要求，以及如何通过中断实现对外部事件的快速响应，提高系统效率。 DMA（直接存储器访问）： 讲解DMA的工作原理，即在CPU不干预的情况下，实现外设与存储器之间的高速数据传输，极大地减轻CPU负担，提高系统整体性能，尤其适用于大数据量的传输场景。 第三部分：嵌入式系统设计与开发流程 嵌入式软件开发环境： 介绍主流的集成开发环境（IDE），如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、STM32CubeIDE等，以及常用的编译器、调试器和仿真器。 底层驱动开发： 讲解如何编写硬件抽象层（HAL）或标准外设库（SPL）驱动，实现对微控制器各外设的控制。强调代码的可移植性和模块化设计。 实时操作系统（RTOS）简介与应用： 介绍RTOS的基本概念，如任务、调度、信号量、消息队列等。重点讲解RTOS如何管理多任务并发执行，提高系统的实时性和可靠性。通过实例展示RTOS在复杂嵌入式系统中的应用。 系统调试与故障排除： 提供实用的调试技巧，包括使用调试器进行断点设置、单步执行、变量监视，以及逻辑分析仪、示波器等外部工具的应用。讲解常见的硬件和软件故障分析方法。 功耗管理与优化： 探讨在嵌入式系统设计中实现低功耗的策略，包括CPU休眠模式、外设时钟门控、低功耗外设的使用等，为电池供电设备的设计提供指导。 第四部分：典型应用案例与进阶主题 传感器数据采集与处理： 结合具体传感器（如温湿度传感器、光敏传感器、加速度传感器），演示如何利用ADC和通信接口读取数据，并通过简单的算法进行处理和应用。 电机控制： 演示如何利用定时器的PWM功能驱动直流电机、步进电机，并介绍PID控制算法在电机速度和位置控制中的应用。 无线通信模块集成： 介绍如何将Wi-Fi、Bluetooth、LoRa等无线通信模块与微控制器集成，实现物联网（IoT）应用。 嵌入式系统安全性基础： 简要介绍嵌入式系统面临的安全挑战，以及一些基本的安全设计原则。 本书力求理论与实践相结合，通过大量的代码示例、电路图和实验指导，帮助读者将抽象的原理转化为具体的工程实现。无论是初学者希望系统学习微控制器技术，还是有一定基础的工程师希望深化理解和拓展技能，本书都将是一份宝贵的参考。

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这本《单片机原理及应用》的排版和印刷质量确实让人眼前一亮，纸张的质感摸上去很扎实，不是那种廉价的影印纸张，看起来挺耐用，对于我们这种需要经常翻阅参考的书来说，这一点很重要。书本的开本适中，无论是放在书架上还是捧在手里阅读，都很方便，不会觉得笨重。装帧设计上，封面采用了比较简洁的风格，配色沉稳又不失专业感，没有那些花里胡哨的图案，直观地传达了这是一本技术专著的定位。内页的字体选择和行间距也做得相当到位，长时间阅读下来眼睛不太容易疲劳，这对于学习复杂的电子电路和编程逻辑来说，是个不小的加分项。尤其是那些涉及硬件电路图的部分，线条清晰，标注详尽，即便是初学者也能很快分辨出各个元器件的连接关系，看得出出版社在制作工艺上是下了功夫的，整体给人的感觉是非常专业和严谨的。

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这本书的语言风格非常朴实且具有很强的说服力，作者的语气里透露着一种资深工程师特有的沉稳和自信，没有使用过多华丽的辞藻来堆砌所谓的“高深莫测”。相反，它更倾向于用精确、直白的工程术语来阐述问题，这对于技术文档的阅读体验至关重要。当我遇到一个难以理解的硬件时序问题时，翻阅书中对应的解释，总能找到那种“原来如此”的豁然开朗的感觉。作者在解释复杂概念时，善于运用类比，将抽象的电子信号流程比喻成日常生活中的调度过程，极大地增强了可读性。这种务实且直击核心的叙事方式，让阅读过程变成了一种高效的知识吸收，而不是费力的猜谜游戏。

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我个人对这本书的章节组织逻辑感到非常满意，它并没有急于深入那些晦涩难懂的高级应用，而是非常耐心地从最基础的二进制、补码概念讲起，一步步过渡到微处理器的工作原理，像是搭积木一样，让你对整个系统的脉络有一个清晰的认识。特别是对指令集的介绍部分，作者采用了大量的实例对比和图示说明，把那些枯燥的汇编指令讲得生动有趣，而不是简单地罗列一堆十六进制代码。初次接触微控制器时，最怕的就是那种“知其然而不知其所以然”的状态，但这本书的叙述方式，总是能引导读者去思考“为什么”要这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。这种循序渐进的教学方法，极大地降低了技术学习的门槛，让那些担心自己基础薄弱的读者也能跟上节奏，建立起扎实的理论基础。

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这本书在实践操作部分的深度和广度，绝对超出了我的预期。它不仅仅停留在理论层面，更像是提供了一个完整的项目开发指南。书里提供的那些配套实验案例，从简单的LED点亮到更复杂的外部设备接口，每一步都配有详细的硬件连接图和对应的源代码片段。我按照书中的指导搭建了几个小项目，发现无论是硬件选型还是软件调试，都得到了非常及时的反馈和有效的解决方案。很多市面上其他的参考书，代码写得过于理想化，实际操作中总会遇到各种环境配置和时序问题，但这本教材似乎考虑到了这些“坑”，在关键的注意事项上做了特别的提示。这种“实战派”的风格，对于想快速将知识转化为动手能力的学习者来说，简直是如虎添翼。

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作为一本工具书，这本书的索引和术语表设计得非常人性化。当我需要快速查找某个特定寄存器的功能或者某个特定协议的初始化流程时，查找起来异常方便，不像有些技术书籍，信息散落在各个角落，费时费力。更难能可贵的是，书中对于不同版本单片机之间的兼容性和差异性也做了简要的对比说明，这对于那些希望在老旧项目基础上进行升级或维护的工程师来说，提供了宝贵的参考价值。它不仅仅是一个学习的起点，更是一个可以长期信赖的参考资料库。很多技术书籍读完一遍就束之高阁了，但这本教材，我敢肯定在未来很长一段时间里，都会放在我工作台触手可及的地方，随时准备应对新的技术挑战。

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