单片机应用

单片机应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育
作者:本社
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2006-3
价格:30.9
装帧:简裝本
isbn号码:9787040187427
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • 嵌入式系统
  • C语言
  • 电子工程
  • 硬件开发
  • 实践应用
  • 电路设计
  • 传感器技术
  • 物联网
  • DIY
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具体描述

《单片机应用》是“智能电子产品设计开发”职业能力课程的第3阶段课程教材,主要涉及微处理器MCS-51系列单片机的硬件组成结构、存储器组织、外部引脚、指令系统、编程方法、定时器/计数器、串行口、中断系统、系统扩展技术、测控接口技术、编程技术、单片机系统设计方法等。本教材从实际的应用系统及问题人手,通过技能训练引入相关知识和理论,在做的过程中实施理论教学,先在做中学,后在学中做。《单片机应用》适合于高等职业学校、高等专科学校、成人高等院校、本科院校举办的职业技术学院电子信息类专业教学使用。也可供示范性软件职业技术学院、继续教育学院、民办高校、技能型紧缺人才培养培训使用。

《单片机应用》的图书简介 核心内容概述: 本书并非一本教你如何购买、存放、借阅或管理实体书籍的指南。它不涉及图书馆学、文献管理、信息检索技术,也与电子书阅读器、数字图书平台、版权保护机制等内容无关。本书的重心完全放在单片机这一特定的微控制器技术及其在实际应用中的部署和开发。 内容详尽解析: 第一部分:单片机基础原理与架构 本部分将深入剖析单片机这一核心技术。我们将从最基础的层面开始,解释什么是单片机,它的基本构成单元,例如CPU(中央处理器)、存储器(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。我们会详细讲解这些单元的功能、工作原理以及它们之间是如何协同工作的,从而构成一个独立的微型计算机系统。 CPU架构与指令集: 深入探讨不同类型单片机的CPU架构,例如8位、16位、32位架构的特点和差异。我们会分析其指令集的构成,包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令、位操作指令等,并解释如何通过这些指令来驱动单片机执行特定的任务。 存储器组织与访问: 详细讲解片内RAM(随机存取存储器)和ROM/Flash(只读存储器/闪存)的结构、容量、读写方式以及它们在程序存储和数据存储中的作用。我们会分析不同存储器类型的优缺点,以及它们如何影响单片机的性能和成本。 输入/输出(I/O)端口: 重点阐述I/O端口的工作模式(输入、输出、开漏、推挽等),如何配置I/O端口以适应不同的外设接口需求,以及如何通过I/O端口与外部世界进行交互,例如读取按键状态、控制LED点亮、驱动继电器等。 定时器/计数器: 详细讲解定时器/计数器的原理,包括预分频、重载、溢出等概念。我们会展示如何利用定时器生成精确的时间延迟、测量外部事件的时间间隔,以及实现PWM(脉冲宽度调制)信号以控制电机速度、LED亮度等。 中断系统: 深入讲解中断的概念、中断源、中断向量表、中断服务程序(ISR)的编写以及中断优先级。我们会说明中断是如何实现高效的异步事件处理,避免CPU频繁轮询,从而提高系统响应速度和效率。 串行通信接口: 详尽介绍常用的串行通信协议,如UART(通用异步收发传输器)、SPI(串行外设接口)和I2C(集成电路总线)。我们会分析它们的通信原理、数据格式、握手机制,并讲解如何利用这些接口实现单片机与传感器、显示器、其他微控制器或PC之间的通信。 第二部分:单片机开发环境与编程技术 本部分将聚焦于单片机软件开发的整个生命周期。我们将介绍常用的开发工具链,并深入讲解嵌入式C语言编程在单片机开发中的应用。 开发工具链介绍: 详细介绍集成开发环境(IDE),如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、MPLAB X IDE等,以及它们提供的代码编辑器、编译器、调试器、仿真器等功能。我们将指导读者如何搭建和配置这些开发环境。 嵌入式C语言编程: 重点讲解使用C语言进行单片机开发的技巧。我们将深入讲解位操作、指针、结构体、宏定义等C语言特性在嵌入式开发中的巧妙运用。特别会强调如何编写高效、简洁、可移植的嵌入式C代码。 汇编语言在特定场景的应用: 虽然C语言是主流,但我们也会探讨在某些对代码效率、资源占用或特定硬件控制要求极高的场景下,汇编语言的必要性及其与C语言的结合使用方法。 硬件抽象层(HAL)与驱动程序开发: 介绍硬件抽象层(HAL)的设计理念,以及如何编写通用的硬件驱动程序,以提高代码的可移植性和复用性。我们会通过实例演示如何为常见的传感器、执行器等外设编写驱动程序。 软件调试与优化: 详细讲解在开发过程中进行软件调试的各种方法,包括使用仿真器、逻辑分析仪,以及printf调试等技术。同时,我们会探讨代码优化策略,如减小代码体积、提高执行速度,以满足单片机资源受限的特点。 嵌入式操作系统(RTOS)基础: 在一些复杂的应用中,将引入实时操作系统(RTOS)的概念。我们会介绍RTOS的基本原理,如任务调度、任务间通信、信号量、互时锁等,并讲解如何将RTOS集成到单片机项目中,以实现更复杂的系统功能和更优的资源管理。 第三部分:典型单片机应用实例与项目开发 本部分是本书的核心实践部分,将通过一系列精心设计的典型应用实例,引导读者将理论知识转化为实际项目。 LED控制与显示: 从最基础的LED点亮、闪烁,到多路LED的流水灯效果,再到LED数码管的动态显示,演示I/O端口和定时器的基本应用。 按键输入与状态检测: 讲解如何识别单按键、多按键的按下、释放动作,以及如何实现按键消抖,并通过按键控制LED或其他设备的动作。 传感器数据采集: 演示如何连接和读取各种常见的传感器数据,如温度传感器(如DS18B20)、湿度传感器(如DHT11/DHT22)、光敏传感器、超声波测距传感器等,并通过串口将数据发送出去。 电机驱动与控制: 讲解如何使用PWM技术控制直流电机的转速,以及如何驱动步进电机实现精确的位置控制。 通信接口的应用: 通过实例展示UART用于与PC或蓝牙模块通信,SPI用于与SD卡或显示屏通信,I2C用于连接EEPROM或RTC(实时时钟)等。 简单的数据存储与处理: 演示如何利用片内Flash或外部EEPROM存储少量数据,以及进行简单的计算和数据处理。 项目综合实战: 结合前面学习的知识,设计并实现一些具有一定复杂度的综合性项目,例如: 智能家居中的温湿度监测与报警系统 基于单片机的简易万年历时钟 DIY数字示波器(简化版) 无人机或机器人循迹小车 嵌入式Web服务器(针对具有网络功能的单片机) 在每个项目实例中,我们将详细分解项目需求、硬件选型、电路设计、软件设计思路、代码实现细节以及调试过程。我们不仅会提供完整的代码,还会对代码的逻辑、关键部分的实现方法进行深入讲解,并提供一些调试和优化的建议。 本书的特点: 理论与实践相结合: 紧密围绕单片机应用展开,理论讲解深入浅出,实践案例丰富实用。 由浅入深,循序渐进: 从单片机最基础的概念讲起,逐步深入到高级应用和项目开发。 注重实操性: 提供大量的代码示例和项目设计,鼓励读者动手实践。 覆盖主流技术: 涉及目前单片机开发领域常用到的技术和工具。 适合人群: 适合电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的学生,以及对单片机技术感兴趣的业余爱好者,期望快速掌握单片机开发技能的工程师。 本书的目标是帮助读者建立起扎实的单片机理论基础,熟练掌握嵌入式C语言编程技巧,并通过实际项目开发,具备独立解决单片机应用问题的能力。

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读后感

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用户评价

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这本书简直是为初学者量身定做的,内容组织得非常清晰有条理。我记得我刚开始接触微控制器的时候,面对那些复杂的寄存器和时序图简直是一头雾水,但这本书的讲解方式却非常平易近人。它不是那种上来就堆砌晦涩难懂的技术术语的书籍,而是用了很多形象的比喻和实际的案例来辅助理解。比如,讲解中断服务程序时,作者没有直接抛出代码,而是先描绘了一个“急救中心”的场景,将中断比作紧急呼叫,CPU就是待命的医生,这样一来,即便是对硬件不甚了解的软件背景读者,也能很快抓住核心思想。更让我欣赏的是,它在基础概念的讲解上投入了大量的篇幅,保证了读者打下坚实的基础,而不是囫囵吞枣地学几个现成的程序段。这种循序渐进的教学方法,极大地降低了入门的门槛,让我从一开始的畏惧感迅速转变成了强烈的探索欲。对于那些想系统性地掌握微控制器底层工作原理,而不是仅仅停留在调用库函数层面的读者来说,这本书无疑是一个绝佳的起点,它的深度和广度拿捏得恰到好处,让人感觉每翻一页都有收获。

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我尤其喜欢这本书在对比分析和错误归纳方面所下的功夫。作者似乎预料到了读者在学习过程中会遇到的所有“陷阱”,并提前设置好了路标。例如,在介绍A/D转换模块时,书中用了一个专门的章节来对比了“轮询模式”、“中断模式”和“DMA模式”在资源占用、转换速度和编程复杂性上的优劣,并且配有直观的性能曲线图。这种对比使得读者能够清晰地权衡利弊,而不是盲目地选择最新的或最复杂的实现方式。此外,书中收集了大量的“常见错误及排查”案例,这些案例往往来自于真实项目中的棘手问题,比如I2C通信中的时钟拉伸处理不当导致的死锁,或者PWM占空比控制在边界值时的非线性现象。通过对这些具体失败案例的剖析,读者不仅学会了如何避免这些错误,更重要的是,掌握了诊断复杂系统故障的底层思维模式。这种基于经验教训的教学方法,极大地缩短了读者从理论到熟练应用之间的“试错”周期,实属难得。

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这本书的语言风格是如此的沉稳和专业,几乎没有一丝多余的华丽辞藻,完全聚焦于知识的准确传递。阅读过程中,我感受到的不是一个“网红”讲师的激情洋溢,而是一位资深工程师在做一次严谨的技术报告。其逻辑的连贯性无懈可击,每一个概念的引入都仿佛是水到渠成的必然结果。在讲解数据类型和变量存储时,它甚至细致地探讨了不同编译器对内存对齐的处理差异,这在很多教科书中是看不到的深度。更值得一提的是,书中对编程规范的强调,这一点对于规范化团队开发至关重要。作者反复强调了清晰的命名、合理的函数拆分以及必要的代码复审流程,这不仅仅是关于单片机编程的技术,更是关于工程素养的培养。这种一丝不苟的态度,使得这本书不仅仅是一本技术参考手册,更像是一本职业道德和技术规范的指导书,帮助读者从“会写代码”提升到“写出高质量、可维护代码”的层次。

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说实话,这本书在系统架构和高级特性的阐述上,展现出了一种老派而扎实的工匠精神。在阅读关于存储器映射和总线结构的那几章时,我深切地体会到了作者对底层硬件的深刻理解。它没有回避那些复杂但至关重要的细节,比如I/O端口的读写时序、不同存储区域的访问延迟,以及位操作的效率考量。这些内容在许多“快餐式”的教程中常常被一笔带过,但恰恰是这些细节决定了最终系统的稳定性和性能上限。书中对不同工作模式(如休眠、看门狗、低功耗设计)的分析尤为精彩,不仅说明了如何配置这些模式,更重要的是,解释了在何种应用场景下选择哪种模式最为合理,以及切换时需要注意的潜在副作用。这种对“为什么”的深入挖掘,帮助我建立了一个完整的系统观,理解了上层应用是如何被底层的硬件特性所制约和驱动的。对于期望未来从事嵌入式系统底层驱动开发或者进行性能优化的读者而言,这部分内容是无价之宝。

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这本书的实战演练部分,我必须给予高度的赞扬。很多理论书籍往往在实践环节虎头蛇尾,给出的例程要么过于简单,难以展示真实世界的复杂性,要么又过于庞大,让初学者无从下手。然而,这本书的每一个实验设计都充满了匠心。它不仅仅是让你把元件接起来,点亮一个LED那么简单,而是围绕着实际应用场景来构建任务。例如,书中关于定时器模块的章节,不是简单地讲解如何设置初值和周期,而是设计了一个“温室环境模拟系统”的小项目,要求读者利用定时器实现精确的温度采样和风扇的周期性启停控制。这个过程需要综合运用定时器、中断以及基础的I/O操作,非常贴近工业控制的实际需求。代码注释详尽,逻辑清晰,即使在遇到调试困难时,对照书中的流程图和故障排除指南,也能很快找到问题所在。这种“做中学”的模式,极大地提升了我解决实际工程问题的能力,远比单纯背诵手册来得有效得多。它真正教会了我如何将理论知识转化为可以运行、可以解决实际问题的代码和硬件系统。

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