系统可配置单片机原理与应用

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页数:277
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出版时间:2009-4
价格:32.00元
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isbn号码:9787111267270
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • 系统配置
  • 嵌入式系统
  • 原理与应用
  • 可配置单片机
  • 硬件设计
  • 软件编程
  • 电子工程
  • 微控制器
  • 实践教程
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具体描述

《系统可配置单片机原理与应用》首先从系统结构的角度去把握PSoC单片机,详细阐述了其M8C内核,富有特色的可编程数字和模拟接口系统及相应的可编程互联总线、PSoC丰富的系统资源;从系统程序员角度介绍各种可配置数字、模拟及混合信号处理功能模块的APl函数,同时介绍了PSoC丰富的开发手段,如汇编器、C编译器及集成开发环境,并通过实际案例的一步一步引导,牢固掌握PSoC单片机。

《系统可配置单片机原理与应用》是一本较系统地介绍PSoC原理、结构、开发和应用的教材,强调通过实践来体会PSoC单片机的应用,可作为计算机科学与技术、电子科学与技术、信息与通信工程、仪器科学与技术、控制科学与工程等学科各相关专业的本科生及研究生的专业教材;也可作为从事嵌入式计算机系统的研究和应用的工程技术人员的参考书。

现代机械设计基础与实践 一、本书概述与定位 《现代机械设计基础与实践》是一本面向机械工程、自动化、材料科学等相关专业本科生、研究生以及一线工程师的综合性技术专著。本书旨在系统、深入地阐述现代机械设备设计中所必需的理论基础、计算方法、关键技术以及工程应用实例。不同于传统机械设计教材侧重于零部件的静态强度校核,本书紧密结合工业4.0、智能制造的发展趋势,突出了动态分析、可靠性工程、先进材料应用和数字化设计工具的应用。 本书内容体系严谨,逻辑清晰,覆盖了从宏观系统规划到微观结构优化的全流程。我们力求在保证理论深度与广度的同时,强化工程实践能力和创新思维的培养。 二、核心内容模块详解 本书结构划分为六大部分,共计二十章,确保了知识的系统性和完整性: 第一部分:机械系统设计理论基础 (Fundamental Theories of Mechanical System Design) 本部分是全书的理论基石,主要聚焦于支撑现代机械设计的核心物理和数学模型。 1. 机械动力学与振动控制: 深入探讨多自由度系统、非线性振动、随机振动理论及其在高速旋转机械和往复运动机构中的应用。重点分析了主动与被动减振技术,如阻尼器的选择与优化,以及模态分析在故障诊断中的应用。 2. 材料本构关系与失效分析: 涵盖了先进工程材料(如高性能合金、复合材料、功能梯度材料)的力学行为描述。详细阐述了疲劳、蠕变、断裂韧性等关键失效模式的现代判据,特别是引入了数字图像相关(DIC)等实验技术在材料应力场识别中的应用。 3. 可靠性与寿命预测工程: 不再局限于传统的威布尔分布,而是引入了基于物理场的寿命预测模型(PBW-Life Prediction),结合环境载荷谱和材料损伤累积模型,实现对复杂机械系统寿命的精确评估和维护策略的制定。 第二部分:机构学与运动控制 (Kinematics and Motion Control) 本部分着重于机械运动的产生、传递与精确控制,体现了从传统机构到智能驱动系统的转变。 4. 复杂机构运动学分析: 重点研究新型并联机构、串联-并联混合机构的设计与运动学逆解问题。引入了零扰动控制和轨迹规划在高速精密加工中的应用。 5. 传动系统优化设计: 涵盖了齿轮、轴承、连杆机构的传统设计方法,并重点介绍了新型高效传动(如磁悬浮轴承、无接触传动)的设计原理、动态特性分析及噪声与振动抑制技术。 6. 伺服驱动与控制系统集成: 详细介绍了现代电机驱动技术(永磁同步电机、开关磁阻电机),重点讲解了高精度闭环控制算法(如自适应控制、滑模控制)在提升系统动态响应速度和位置精度方面的应用。 第三部分:结构强度与优化设计 (Structural Strength and Optimization) 本部分旨在超越基于安全系数的传统强度校核,实现结构轻量化与高性能的统一。 7. 有限元分析(FEA)的工程应用: 详细介绍商业软件(如Ansys/Abaqus)的高级功能应用,包括非线性接触分析、冲击载荷分析和热-结构耦合分析。强调建模技巧与网格划分对结果准确性的影响。 8. 结构拓扑优化与形貌设计: 讲解如何利用拓扑优化、形状优化方法实现材料的最优排布。结合增材制造(3D打印)技术,指导读者设计出传统方法难以制造的复杂、高性能结构件。 9. 多目标优化设计方法: 引入帕累托最优集概念,指导工程师在刚度、强度、重量和成本等多个相互冲突的目标之间做出最佳权衡,并通过遗传算法、粒子群优化等进化算法求解复杂设计空间。 第四部分:现代制造工艺与装配 (Modern Manufacturing and Assembly) 机械设计与制造是密不可分的,本部分着重于设计方案的可制造性和先进制造技术的融合。 10. 增材制造(AM)的设计考量: 探讨选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等技术的工艺限制对设计参数的影响,如残余应力控制、致密度要求和后处理技术。 11. 精密加工技术与公差配合: 针对高精度零部件,深入分析了超精密加工(如微米级、纳米级)的机理,并结合几何尺寸与公差(GD&T)标准,确保设计图纸的准确传达和最终装配的精度。 12. 柔性装配系统与自动化: 讨论模块化设计在装配自动化中的作用,介绍机器视觉引导的装配技术、力反馈技术在精密装配中的应用,以适应小批量、多品种的生产需求。 第五部分:智能感知与状态监测 (Intelligent Sensing and Condition Monitoring) 顺应智能设备的发展潮流,本部分关注如何赋予机械系统“感知”和“决策”的能力。 13. 机械状态监测技术: 详细介绍振动信号处理(时频分析、小波变换)、声发射技术(AE)和温度传感在设备早期故障诊断中的应用原理和数据采集系统搭建。 14. 嵌入式系统在控制中的集成: 介绍高性能微控制器(如FPGA、高性能ARM系列)在实时数据处理和快速反馈控制回路中的选型与编程策略。 15. 数据驱动的预测性维护(PdM): 讲解如何利用机器学习算法(如LSTM、随机森林)对历史运行数据进行深度挖掘,建立设备剩余使用寿命(RUL)预测模型,实现从定期维护到预测性维护的转变。 第六部分:工程应用案例与前沿展望 (Engineering Applications and Future Trends) 本部分通过实际案例和对未来技术的展望,巩固学习成果,激发创新潜力。 16. 高精度数控机床设计实例: 以五轴联动加工中心为例,分析其结构布局、刚度设计、热误差补偿算法的综合应用。 17. 航空航天轻量化结构设计: 重点分析了复合材料在飞机结构中的应用,包括铺层设计、层间脱粘的检测与防护。 18. 生物医学工程中的机械设计: 探讨了微机电系统(MEMS)在生物传感器中的应用,以及植入式医疗器械(如人工关节)的生物相容性与动态载荷分析。 19. 机器人学与人机协作: 分析了协作机器人(Cobots)的设计特点、安全约束边界和力/阻抗控制技术。 20. 面向未来的机械设计: 总结了数字孪生(Digital Twin)技术在机械全生命周期管理中的作用,以及可持续设计原则在未来产品开发中的指导意义。 三、本书特色 1. 理论与实践的深度融合: 每章后附有“工程实践指导”,提供具体的软件操作步骤或实验验证方案。 2. 前沿技术导向: 大量篇幅用于介绍增材制造、智能控制和大数据分析在机械设计中的实际落地,确保内容与当前工程前沿同步。 3. 案例驱动教学: 选取了多个来自航空、汽车、精密仪器等高难度领域的真实设计挑战,进行系统性的剖析和解决方案的推导。 4. 强调系统思维: 引导读者跳出单一零部件的思维定式,从整体系统性能、环境适应性和全寿命周期成本的角度进行综合决策。

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读后感

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用户评价

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我是一位已经工作了几年的嵌入式硬件工程师,虽然我的工作重心在于电路设计,但为了更好地与软件工程师协作,我也一直在学习和了解单片机的软件开发方面。我希望这本书能够提供一些关于如何选择合适单片机的指导,不仅仅是看它的性能参数,更要结合实际应用场景来考量,比如功耗、成本、接口数量、外设集成度、开发生态等。我尤其希望能看到书中关于如何利用单片机进行系统级优化的章节,比如如何通过合理的时钟配置、电源管理、外设时钟使能/禁用等方式来降低功耗和提高系统效率。对于软件方面,我关注的是如何让硬件工程师能够更好地理解软件的限制和需求,从而在设计硬件时做出更优的考虑。例如,书中是否会讲解一些常见的嵌入式软件设计模式,以及它们对硬件资源的需求,或者如何通过硬件设计来简化软件开发。这本书能否在我硬件知识的基础上,给我软件层面的启发,帮助我成为一个更全面的嵌入式系统工程师,是我非常期待的。

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我买这本书的初衷,其实是被它的“应用”部分所吸引。我是一名嵌入式软件工程师,日常工作经常会涉及到一些物联网设备和智能家居产品的开发,而单片机无疑是这些产品的核心。我希望这本书能够提供一些贴近实际的开发案例,最好是能够涵盖一些目前比较热门的应用领域,比如传感器数据采集与处理、电机控制、人机交互界面设计、无线通信模块(如Wi-Fi、蓝牙)的集成等等。我非常期待书中能有详细的步骤指导,从硬件选型、电路设计,到软件编程、调试,都能给出一个清晰的脉络。尤其是关于一些常见通信协议的实现,比如I2C、SPI、UART,如果书中能有深入的讲解和实用的代码示例,那对我来说将是巨大的帮助。另外,我特别希望看到书中能有关于如何进行功耗优化和实时性保障的章节。在很多嵌入式项目中,低功耗设计和精确的时间控制是至关重要的。这本书能否提供一些切实可行的方法和技巧,让我能够写出更高效、更可靠的嵌入式代码,是我非常看重的一点。

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我是一个对计算机底层技术充满兴趣的学生,正在攻读计算机科学专业。学校的课程主要集中在高层软件和算法,但我觉得单片机作为连接硬件和软件的桥梁,其重要性不容忽视。我希望能通过阅读这本书,建立起一个扎实的单片机知识体系。我希望它能够详细介绍单片机的基本结构,包括CPU、内存、IO端口、定时器、中断控制器等关键组成部分的功能和工作原理。其次,我对汇编语言在单片机开发中的作用很感兴趣,希望书中能有相应的讲解,让我了解汇编指令如何映射到硬件操作,以及在特定场景下使用汇编语言的优势。另外,我特别关注书中关于中断机制的阐述,因为中断处理是实现高效嵌入式系统的重要手段。我希望这本书能清晰地解释中断的触发、响应、优先级管理以及中断服务程序的编写,并能提供一些实际的应用示例。这本书能否帮助我理解一个完整的嵌入式系统是如何从硬件和软件协同工作的,是我评价它的主要标准。

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这本书的封面上印着“系统可配置单片机原理与应用”,听起来就相当硬核,吸引了我这个对底层开发一直抱有好奇心的读者。我拿到书的时候,首先就被它厚实的体量所震慑,感觉内容一定非常充实。虽然我目前主要从事的应用层开发,但总觉得对单片机的理解不深,总是在“知道有这么回事”和“真正理解原理”之间徘徊。这本书的标题,“原理与应用”这四个字,正是我所需要的。我希望它能不仅仅停留在“如何使用”这个层面,更深入地讲解单片机内部的工作机制,比如它的指令集是如何执行的,内存是如何管理的,以及各种外设是如何与CPU进行交互的。特别是“系统可配置”这个词,我期待它能阐述如何根据不同的应用需求,对单片机的硬件资源进行有效的配置和优化,这对我理解更复杂的系统设计大有裨益。我尤其关注书中是否会涉及不同类型单片机(如ARM、AVR、PIC等)在架构上的差异,以及它们的优缺点,以便我能根据项目需求选择最合适的平台。总而言之,我期待这本书能为我打开单片机世界的大门,让我从“使用者”真正迈向“理解者”,并最终能够灵活运用单片机解决实际问题。

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我是一名对DIY和创客文化充满热情的技术爱好者,平时喜欢捣鼓各种电子小玩意儿。我之前接触过一些简单的Arduino项目,但总觉得它的抽象程度太高,很多底层细节被隐藏了。我希望这本书能够带领我深入了解单片机的“内部世界”,而不是仅仅停留在图形化编程或者高级语言的接口层面。我期待它能从最基础的原理讲起,比如数字逻辑、微处理器的工作流程。然后逐步深入到单片机的具体架构,讲解CPU如何执行指令,如何访问内存,如何与外部设备通信。我特别希望书中能有详细介绍各种外设的章节,比如ADC(模数转换器)、DAC(数模转换器)、PWM(脉冲宽度调制)、GPIO(通用输入输出)等,并提供一些通俗易懂的示例,说明它们在实际应用中的作用。我希望通过这本书,我能够理解如何用更底层的方式去控制硬件,从而实现更复杂、更个性化的DIY项目,而不是仅仅依赖于现有的库函数。这本书能否让我感受到“掌控”硬件的乐趣,是我衡量它价值的关键。

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