51单片机零基础轻松入门视频教程 电子与通信 书籍

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店铺: 宇涛伟业图书专营店
出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121322457
商品编码:29798133513

具体描述

  商品基本信息,请以下列介绍为准
商品名称:51单片机零基础轻松入门视频教程 电子与通信 书籍
作者:何应俊 主
定价:49.8
出版社:电子工业出版社
出版日期:
ISBN:9787121322457
印次:
版次:1
装帧:平装-胶订
开本:小16开

  内容简介
本书以STC89C52(AT89S52)为例,介绍了51单片机的结构和特点、入门和提高所需的C语言知识,单片机常用内部和外部资源的使用,以及使用C语言编程解决实际问题的方法和技巧。所有内容围绕着密切联系实际的典型应用示例进行和展开;充分考虑了初学者的特点,本书配有相关的视频讲解,对程序可能的疑难点进行了详细解释。

  目录
目 录
第1篇 入 门 篇
第1章 学习单片机的基础(2)
1.1 单片机的基本知识(2)
1.1.1 单片机的结构(2)
1.1.2 单片机封装示例(3)
1.1.3 单片机的应用场合(4)
1.1.4 单片机控制系统的基本结构(4)
1.1.5 单片机控制系统的开发过程(5)
1.2 51单片机的引脚(5)
1.2.1 51单片机的引脚功能(5)
1.2.2 TTL电平和COMS电平的概念(7)
1.3 单片机的统(8)
1.3.1 直流供电(8)
1.3.2 时钟电路(8)
1.3.3 复位电路(9)
1.4 数制及相互转换简介(10)
1.4.1 十进制数(10)
1.4.2 二进制数(10)
1.4.3 十六进制数(10)
1.4.4 八进制数(11)
1.4.5 各种数制之间相互转换的方法(11)
1.5 搭建51单片机开发环境(13)
1.5.1 搭建硬件系统(13)
1.5.2 搭建软件开发环境(Keil ?Vision)(17)
1.5.3 Keil ?Vision4的个C51工程(17)
第2章 入门关—花样流水灯的实现(28)
2.1 花样流水灯电路精讲(28)
2.1.1 花样流水灯原理图(28)
2.1.2 单片机控制花样流水灯的工作原理(30)
2.2 本章相关的C51语言知识精讲(31)
2.2.1 C51的函数简介(31)
2.2.2 数据类型(33)
2.2.3 常量(34)
2.2.4 变量(35)
2.2.5 标识符和关键字(37)
2.2.6 单片机C语言程序的基本结构(38)
2.2.7 算术运算符和算术表达式(38)
2.2.8 关系运算符和关系表达式(39)
2.2.9 自增减运算符(40)
2.2.10 单片机的周期(40)
2.2.11 while循环语句和for循环语句(40)
2.2.12 不带参数和带参数函数的声明、定义和调用(43)
2.3 使用“位作”控制流水灯(45)
2.3.1 编程思路(45)
2.3.2 参考程序及解释(45)
2.3.3 观察效果(46)
2.4 使用字节控制(即并行I/O口控制)流水灯(46)
2.4.1 编程思路(46)
2.4.2 参考程序及解释(47)
2.5 使用移位运算符控制流水灯(47)
2.5.1 逻辑运算符和位运算符(47)
2.5.2 使用移位运算符控制流水灯的编程示例(49)
2.6 使用库函数实现流水灯(50)
2.6.1 循环移位函数(50)
2.6.2 使用循环移位函数实现流水灯(51)
2.7 使用条件语句实现流水灯(52)
2.7.1 条件语句(52)
2.7.2 使用if语句实现流水灯(53)
2.8 使用switch语句控制流水灯(54)
2.8.1 switch语句介绍(54)
2.8.2 使用switch语句控制流水灯的编程示例(55)
2.9 使用数组控制流水灯(56)
2.9.1 C51语言的数组(56)
2.9.2 使用数组控制流水灯的编程示例(57)
2.10 使用指针实现流水灯(58)
2.10.1 指针的概念和用法(58)
2.10.2 使用指针实现流水灯的编程示例(59)
第2篇 常用资源使用
第3章 按键和单片机对灯和电机等器件的控制(62)
3.1 独立按键的原理及应用(62)
3.1.1 常见的轻触按键的实物(62)
3.1.2 轻触按键的通、断过程及消抖(63)
3.1.3 实现按键给单片机传指令的硬件结构(64)
3.1.4 独立按键的典型应用示例──按键控制蜂鸣器鸣响(65)
3.2 矩阵按键的应用(68)
3.2.1 矩阵按键的原理和硬件设计(68)
3.2.2 矩阵键盘的典型编程方法—扫描法和利用二维数组存储键值(69)
3.3 按键和单片机控制电机的运行状态(74)
3.3.1 按钮控制直流电机和交流电机的启动和停止(74)
3.3.2 按键控制交流电机的顺序启动(

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本书所有内容围绕着密切联系实际的典型应用示例进行和展开;充分考虑了初学者的特点,本书配有相关的视频讲解,对程序可能的疑难点进行了详细解释。
 




《嵌入式系统设计与实践》 前言 随着信息技术的飞速发展,嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面,从智能手机、家用电器到汽车电子、工业自动化,无处不在。它们是现代科技的核心驱动力,也是未来物联网、人工智能等新兴领域不可或缺的基础。本书旨在为广大电子工程、通信工程以及计算机科学等领域的学习者和从业者提供一个系统、深入的学习平台,帮助读者掌握嵌入式系统的核心理论、设计方法以及实际开发技巧。 本书的内容涵盖了嵌入式系统从硬件平台选择、嵌入式操作系统移植、驱动程序开发到应用软件设计的全过程。我们不仅会深入剖析嵌入式系统的基本原理,还会结合大量实际工程案例,引导读者动手实践,从而真正理解并掌握嵌入式系统的开发流程。无论您是初次接触嵌入式开发,还是希望进一步提升技能的工程师,本书都将是您值得信赖的学习伙伴。 第一章:嵌入式系统概述 本章将为读者建立对嵌入式系统的宏观认识。我们将首先定义什么是嵌入式系统,阐述其与通用计算机系统的区别与联系。接着,我们会探讨嵌入式系统的发展历程、当前主流应用领域以及未来发展趋势,帮助读者了解嵌入式系统在科技进步中的重要地位。 1.1 嵌入式系统的定义与特征 嵌入式系统的本质:专用性、嵌入性、实时性、可靠性。 与通用计算机系统的比较:硬件配置、软件架构、开发周期、成本控制等方面的差异。 嵌入式系统的典型组成:微处理器/微控制器、存储器、输入/输出接口、外围设备、操作系统(可选)。 1.2 嵌入式系统的发展历程与应用领域 从早期单片机到今日高性能嵌入式处理器。 消费电子:智能手机、平板电脑、智能家居设备、穿戴设备。 通信设备:路由器、基站、通信终端。 汽车电子:发动机控制单元(ECU)、车载信息娱乐系统、自动驾驶系统。 工业控制:PLC、SCADA系统、机器人。 医疗设备:监护仪、影像设备、诊断仪器。 航空航航天:飞行控制系统、导航系统。 1.3 嵌入式系统设计的基本流程 需求分析与系统定义。 硬件平台选型。 软件架构设计。 软件开发与调试。 系统集成与测试。 部署与维护。 第二章:嵌入式微处理器与微控制器 微处理器和微控制器是嵌入式系统的“大脑”,它们的性能和选择直接影响着整个系统的设计。本章将深入介绍嵌入式系统中常用的微处理器和微控制器体系结构,以及如何根据具体应用选择合适的硬件平台。 2.1 微处理器(MPU)与微控制器(MCU)的深入解析 MPU:通常指CPU核心,需要外接RAM、ROM、I/O等,如ARM Cortex-A系列。 MCU:将CPU、RAM、ROM、I/O端口等集成在一颗芯片上,如ARM Cortex-M系列、AVR、PIC等。 两者的优缺点、适用场景及典型代表。 2.2 嵌入式处理器体系结构 RISC与CISC指令集架构的对比。 ARM架构的介绍:ARMv7-M, ARMv8-M, ARM Cortex-M系列(M0, M3, M4, M7等)的特性与应用。 其他常见嵌入式处理器架构(如MIPS, Xtensa等)简介。 多核处理器的应用与挑战。 2.3 嵌入式硬件平台选型要点 性能需求:CPU主频、指令集、浮点运算能力。 存储需求:RAM大小、Flash大小、存储器类型(SRAM, DRAM, Nor Flash, Nand Flash)。 接口需求:GPIO、UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、CAN、ADC、DAC等。 功耗与散热要求。 成本与开发周期。 开发工具与生态系统支持。 2.4 典型嵌入式硬件开发板介绍 STM32系列开发板:广泛应用于消费电子和工业控制。 ESP32系列开发板:集成Wi-Fi和蓝牙,适合物联网应用。 Raspberry Pi系列:强大的通用计算能力,适合原型开发和教育。 NXP i.MX系列:高性能处理器,应用于汽车电子和工业应用。 第三章:嵌入式存储器与接口技术 高效的存储器管理和丰富的接口设计是嵌入式系统实现各种功能的关键。本章将详细介绍嵌入式系统中常见的存储器类型及其访问方式,以及各种通信接口的标准和应用。 3.1 嵌入式存储器详解 片内存储器: ROM/Flash(程序存储):NOR Flash vs NAND Flash,其特性、应用及编程方式。 RAM(数据存储):SRAM vs DRAM,各自的优势与劣势。 片外存储器: SDRAM/DDR SDRAM:接口标准、时序、驱动与控制。 EEPROM/SPI Flash:用于存储配置信息、少量数据。 SD卡/eMMC:大容量存储解决方案。 存储器映射与地址分配。 3.2 串行通信接口 UART(通用异步收发传输器): 工作原理、波特率、数据格式、应用场景(调试、模块通信)。 SPI(串行外设接口): 主从模式、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)、多主/多从配置、应用(传感器、ADC/DAC、Flash)。 I2C(集成电路总线): 主从模式、总线仲裁、地址分配、数据传输方式、应用(传感器、RTC、EEPROM)。 3.3 并行通信接口 GPIO(通用输入/输出): 配置、输入/输出模式、中断、上下拉电阻。 Parallel Interface(并行接口): 传统数据传输方式,如LCD、摄像头接口。 3.4 其他常用通信接口 USB(通用串行总线): Device、Host、OTG模式,USB协议概述,应用(外设连接、调试)。 Ethernet(以太网): MAC/PHY层,TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现。 CAN(控制器局域网): 实时性、可靠性,总线拓扑,在汽车电子和工业自动化中的应用。 ADC(模数转换器)与DAC(数模转换器): 分辨率、采样率、参考电压,应用(传感器信号采集、音频输出)。 第四章:嵌入式操作系统(EOS) 对于复杂的嵌入式系统,使用嵌入式操作系统(EOS)能够极大地简化开发,提高系统的并发处理能力和资源管理效率。本章将介绍EOS的基本概念、常用RTOS的特点以及移植和应用。 4.1 嵌入式操作系统概述 EOS的必要性与作用:任务调度、进程管理、内存管理、设备管理、通信机制。 实时操作系统(RTOS)的概念:任务、线程、优先级、抢占式调度、非抢占式调度。 微内核与宏内核架构。 4.2 常用嵌入式操作系统介绍 FreeRTOS: 轻量级、广泛应用的开源RTOS,特性、API详解、生态系统。 RT-Thread: 国内流行的开源RTOS,微内核设计,丰富的组件和软件包。 uC/OS-III: 成熟、可靠的商业RTOS,广泛应用于航空航天和医疗设备。 Linux in Embedded Systems: 嵌入式Linux的优势(强大的驱动支持、丰富的应用软件)、内核配置、根文件系统构建。 VxWorks: 高端RTOS,应用于实时性要求极高的领域。 4.3 RTOS核心概念与API 任务管理: 任务创建、删除、挂起、恢复、优先级设置。 任务调度: 优先级调度、时间片轮转调度。 任务间通信: 消息队列、信号量、互斥锁、事件标志组。 内存管理: 静态内存分配、动态内存分配。 定时器管理: 软件定时器。 4.4 嵌入式Linux系统移植与配置 交叉编译环境的搭建。 Bootloader(如U-Boot)的配置与烧录。 Linux内核的编译与配置(Device Tree)。 根文件系统的构建(BusyBox, Yocto Project)。 嵌入式Linux的驱动开发简介。 第五章:嵌入式软件开发与调试 本章将聚焦于嵌入式软件的开发流程、常用工具以及调试技巧,帮助读者高效地编写、测试和优化嵌入式代码。 5.1 嵌入式开发工具链 集成开发环境(IDE): Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE, VS Code (配合插件)。 编译器与链接器: GCC for ARM, Clang。 调试器: JTAG/SWD接口,GDB,OpenOCD。 代码版本控制: Git。 5.2 C/C++在嵌入式开发中的应用 嵌入式C语言特性:指针、位操作、结构体、联合体、宏。 嵌入式C++的应用:面向对象设计,STL在嵌入式中的使用。 嵌入式汇编语言的必要性与应用。 5.3 嵌入式驱动程序开发 驱动程序的作用与分层。 硬件抽象层(HAL)的设计。 设备模型与接口。 中断处理程序的设计。 5.4 嵌入式软件调试技术 仿真器/调试器调试: 断点、单步执行、变量查看、内存查看。 串口打印调试: UARTprintf, log输出。 逻辑分析仪与示波器: 硬件信号调试。 代码覆盖率分析与性能分析。 内存泄漏与栈溢出检测。 5.5 嵌入式系统性能优化 代码优化:算法选择、循环优化、函数调用优化。 内存优化:数据结构选择、减少内存碎片。 功耗优化:低功耗模式、动态电压频率调整。 实时性优化:任务优先级配置、中断响应时间。 第六章:嵌入式系统设计实例 理论结合实践是学习嵌入式系统的最佳途径。本章将通过几个典型的嵌入式系统设计实例,引导读者将所学知识应用到实际开发中。 6.1 智能家居环境监测系统 硬件选型:ESP32/STM32,温湿度传感器(DHT22),空气质量传感器(MQ系列),LCD显示屏。 软件设计:FreeRTOS任务调度,传感器数据采集与处理,LCD数据显示,Wi-Fi通信(可选)。 6.2 基于STM32的电机控制系统 硬件选型:STM32F4系列,PWM发生器,编码器,电机驱动模块。 软件设计:RTOS任务,PID控制算法实现,编码器读取,PWM输出控制,安全保护机制。 6.3 嵌入式Linux下的网络摄像头应用 硬件选型:Raspberry Pi/ARM Linux开发板,USB摄像头。 软件设计:Linux驱动安装,V4L2框架,MJPEG/H.264视频编码,HTTP/RTSP流媒体服务器搭建。 6.4 物联网数据采集与上云平台 硬件选型:ESP32/STM32,各类传感器,LoRa/NB-IoT模块。 软件设计:MQTT协议,与阿里云/腾讯云/AWS IoT平台对接,数据格式化与传输。 第七章:嵌入式系统的未来发展趋势 本章将展望嵌入式系统的未来发展方向,帮助读者把握行业动态,为职业发展做好规划。 7.1 物联网(IoT)与边缘计算 海量连接与数据处理挑战。 边缘计算的兴起与应用。 7.2 人工智能(AI)在嵌入式系统中的应用 嵌入式AI芯片与算法优化。 智能语音识别、图像识别在嵌入式设备中的落地。 7.3 安全性与可靠性 嵌入式系统的安全漏洞与防护。 功能安全与容错技术。 7.4 低功耗与绿色计算 更高能效比的处理器与电源管理技术。 7.5 软件定义硬件与模块化设计 提升开发灵活性与可维护性。 结语 嵌入式系统是一个充满活力和创新潜力的领域,它将继续引领技术革新的浪潮。本书旨在为读者提供一个扎实的基础和广阔的视野,希望通过本书的学习,您能够自信地投身于嵌入式系统的开发实践,创造出更多具有价值的产品和解决方案。持续的学习、不断地实践,将是您在这条道路上不断前进的基石。

用户评价

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这本书的排版和配图质量,在同类技术书籍中绝对是顶尖的。对于理解复杂的硬件结构,清晰的电路图和时序图是不可或缺的,而这本书在这方面做得极为出色。每一个关键模块的内部结构,比如中断控制器或者DMA(直接内存访问)通道,都有专门的示意图进行拆解和标注,即便是一些关键信号线的电平变化,也用精细的时序图清晰地展示了出来,这对于理解异步事件的发生至关重要。另外,它的代码示例非常注重可移植性和规范性,使用了大量的注释来解释每一行代码背后的设计意图,而不是仅仅告诉你“这段代码是干什么的”。这种对工程质量的重视,使得我们不仅学到了技术,更学到了一种良好的编程习惯,避免了写出那种只有自己能看懂的“意大利面条式”代码。

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入手这本《嵌入式系统设计与实践》后,我简直有种拨云见日的感觉。虽然我之前接触过一些C语言的基础,但面对实际的硬件操作,总是束手无策。这本书的厉害之处在于,它没有一上来就抛出复杂的理论公式,而是从最基础的I/O端口操作讲起,图文并茂地展示了如何点亮第一个LED灯。那种亲手实现的成就感,是看再多理论书籍也体会不到的。作者的叙述风格非常贴近初学者,很多晦涩难懂的概念,都被他用生活中的例子生动地解释了,比如用自来水龙头比喻寄存器的读写控制,简直太形象了!而且,它对开发环境的搭建也给出了详尽的步骤,即便是对Linux命令行不太熟悉的读者,也能顺利地跟着操作下来。书中对于中断处理的讲解尤其深入,从硬件触发到软件响应的整个流程,逻辑清晰,让人茅塞顿开,为后续学习更复杂的实时系统打下了坚实的基础。这本书更像是一位耐心的导师,而不是冷冰冰的教材,极大地激发了我对底层开发的兴趣。

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这本书的深度和广度远超我的预期,它完全不像一本入门级的读物。我特别欣赏作者在讲解定时器和PWM(脉冲宽度调制)部分时所展现出的专业水准。他不仅教会了我们如何设置不同的定时模式,更重要的是,他深入剖析了不同模式下对系统时钟源的依赖关系和精度损失,这一点对于需要精确控制电机或信号输出的工程应用至关重要。书中还包含了一整章关于ADC(模数转换器)的实战案例,从采样理论到噪声滤波的各种技巧,都有详尽的算法描述和代码实现。我曾尝试用它提供的思路去优化我项目中的一个温湿度采集模块,结果数据稳定性有了显著提升。对于那些想要从“会用”迈向“精通”的进阶学习者来说,这本书简直是一本宝典,其中的调试技巧和常见陷阱分析,都是作者多年实践经验的结晶,非常实在,完全避免了我在踩坑的路上浪费太多时间。

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说实话,我之前买过几本号称是“快速入门”的微控制器书籍,结果大部分内容都是东拼西凑的API函数手册,读完后依然两眼一抹黑。但这本《嵌入式系统设计与实践》完全走的是另一条路线。它花了大量篇幅来构建一个完整的系统级思维框架。比如,在讲解通信协议(如UART和SPI)时,它没有孤立地介绍接口本身,而是将它们嵌入到一个“数据采集与传输”的场景中,让我们理解为什么需要这种通信方式,以及在这种场景下如何选择合适的波特率和校验方式。最让我惊喜的是,它还涉及到了简单的嵌入式操作系统的概念——尽管只是概念性的引入,但已经为我后续接触RTOS(实时操作系统)铺平了道路。阅读过程中,我感觉自己不仅仅是在学习一个芯片的使用手册,而是在学习如何像一个真正的嵌入式工程师那样去思考和设计一个稳定可靠的软硬件结合体。

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我必须得说,这本书在资源整合方面做得非常到位,它极大地缩短了知识获取的路径。很多时候,学习一个新的微控制器,我们常常需要在官方数据手册、开发板指南和网上论坛之间来回切换,效率极低。而这本书几乎是将所有初学者必须掌握的关键信息都整合到了一个体系内。特别是关于存储器的组织结构和内存映射的讲解,它细致地划分了RAM、Flash和EEPROM各自的用途和读写限制,并给出了在程序编译和加载过程中,不同段(如`.text`, `.data`, `.bss`)是如何被分配和初始化的详细流程图。这种自顶向下的结构梳理,让我对整个程序的生命周期有了连贯的认知。对于我们这些资源有限的自学者来说,这种高度提炼和系统化的知识呈现,无疑是最高效的学习方式。

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