PIC微控製器設計（原書第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 馬丁P.貝茨 著，許輝 等 譯

圖書標籤:

• PIC單片機
• 嵌入式係統
• 微控製器
• 電子設計
• C語言
• 匯編語言
• 硬件設計
• 電路設計
• 單片機應用
• 電子工程

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111533900

版次：1

商品編碼：11942270

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國外電子與電氣工程技術叢書

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：357

內容簡介

　　本書係統介紹瞭基於PIC單片機設計微控製係統的基本方法。首先重點介紹PIC16F84A芯片的基本結構和編程技術；其次介紹瞭如何使用免費的PIC單片機開發軟件MPLABIDE，以及ProteusVSM交互式電子設計軟件，開發自己的應用程序並對功能進行仿真；後重點介紹瞭基本接口、電機驅動、溫度控製和一般控製係統的設計方法，並提供瞭相應的完整的軟件代碼示例。本書可作為電類專業微處理器課程的本科生教材，還可作為微控製器愛好者和專業工程師的參考書籍。

目錄

譯者序
第3版序
第3版前言
第一部分　入門
第1章　計算機係統2
1.1　個人計算機係統3
1.2　文字處理器的操作7
1.3　微處理器係統9
1.4　微控製器的應用12
第2章　微控製器的操作20
2.1　微控製器的架構21
2.2　程序操作25
第3章　簡單的PIC應用35
3.1　硬件設計36
3.2　程序執行39
3.3　程序BIN141
3.4　匯編語言43
第4章　PIC程序開發49
4.1　程序開發50
4.2　程序設計52
4.3　程序編輯53
4.4　程序結構57
4.5　程序分析58
4.6　程序匯編62
4.7　程序仿真65
4.8　程序下載68
4.9　程序測試71
第二部分　PIC微控製器
第5章　PIC架構74
5.1　框圖76
5.2　程序執行77
5.3　文件寄存器的設置78
第6章　編程技術86
6.1　程序時序圖87
6.2　硬件計數/定時器88
6.3　中斷92
6.4　寄存器操作98
6.5　特殊功能105
6.6　匯編僞指令107
6.7　僞指令112
6.8　數值類型112
6.9　數據錶114
第7章　PIC開發係統117
7.1　在綫編程118
7.2　PICkit2演示係統119
7.3　PIC 16F690 芯片120
7.4　測試程序121
7.5　模擬輸入123
7.6　仿真測試124
7.7　硬件測試125
7.8　其他PIC演示套件125
7.9　在綫調試127
7.10　在綫仿真129
第三部分　PIC應用
第8章　應用設計132
8.1　設計規範133
8.2　硬件設計135
8.3　軟件設計137
8.4　程序實現142
第9章　程序調試148
9.1　語法錯誤149
9.2　邏輯錯誤151
9.3　測試計劃157
9.4　交互式調試159
9.5　硬件測試163
第10章　硬件原型設計165
10.1　硬件設計166
10.2　硬件結構167
10.3　Dizi84闆的設計172
10.4　Dizi84闆的應用176
第11章　PIC電動機應用192
11.1電動機控製193
11.2電動機應用闆MOT2194
11.3電動機控製方法197
11.4MOT2的測試程序198
11.5閉環速度控製203
11.6電動機控製模塊209
第四部分　微控製器係統
第12章　更多的PIC微控製器216
12.1共同特徵218
12.2器件選擇222
12.3外設接口227
12.4串口230
第13章　更多的PIC應用236
13.1TEMCON2溫度控製器237
13.2簡化的溫度控製器252
13.3PIC的C語言編程254
第14章　更多的控製係統259
14.1其他微控製器260
14.2微處理器係統262
14.3控製技術266
14.4控製係統設計273
第五部分　附錄
附錄A　二進製數278
附錄B　微電子器件290
附錄C　數字係統305
附錄D　Dizi84演示闆317
附錄E　Dizi690演示闆334
習題參考答案350

前言/序言

　　第3版前言　　微控製器是目前許多電子産品的核心。手機、微波爐、數字電視、信用卡、互聯網和其他許多現有的技術都依靠這些小而不顯眼的設備，使這一切成為可能。　　本書嘗試嚮初學者介紹這種無處不在而又復雜的技術。從標準的PC開始，講述基本概念和術語：微處理器係統、存儲器、輸入和輸齣以及一般的數字係統概念。然後，我們將繼續學習PIC微控製器（MCU）。在小規模的工業應用市場上它占主導地位，其製造商為Microchip Technology公司。　　我們將從研究一個商業上不再重要，但比較簡單，且擁有少量高級功能的芯片PIC 16F84A開始。它是第一個具有閃存程序存儲器和記憶棒的小型微控製器之一，這些功能使得它可以很容易重新編程，因此它非常適閤學習者和電子産品愛好者使用。我們將學習如何連接此芯片和在芯片上編程，並且設計簡單的應用，如輸齣讓LED閃爍。此外，還會介紹仿真軟件使得設計過程更容易、更有趣。然後，我們將繼續介紹PIC 16F690芯片，它是PIC領域中功能較多，最具代錶性的産品。在實際應用（如汽車發動機控製或通信係統）中，使用的許多單片機都比較強大，但操作原理是一樣的。其他類型的控製技術將與本書介紹的微控製器進行比較分析。　　本書采用的大部分例子都與電動機控製有關，因為電動機控製是一個非常常見的應用程序（磁盤驅動器、洗衣機、輸送機等）。小型直流電動機價格低廉，通過一個簡單的電流驅動接口可以很容易地連接到PIC芯片上。電動機的響應可能很復雜，但是很容易被觀察到，這都錶明它是與實時係統控製相關的問題。電動機還提供瞭一個與更多工程領域的鏈接，如機電一體化、機器人、數控機床和工業係統，這些知識對該學科的學生和工程師都非常有用。　　區分微處理器和微控製器最大的問題是要充分理解它們的工作原理，需要同時瞭解兩者的硬件和軟件。因此，我們要圍繞這個主題，從不同角度瞭解係統，直到建立一個閤理的認知水平。本書包括基本的硬件設計、接口、程序開發、調試、測試，並使用一係列簡單的例子進行分析。數字係統、數字化的原則和微處理器的係統概念，以及係統設計練習，這些基本概念會在附錄中介紹，以供不具備這種必要背景的讀者參考。附錄E介紹瞭使用Proteus VSM電子設計套件進行設計的整個過程。　　在每章開始有個該章重點，以使該章的內容一目瞭然。在每章最後列齣一組問題，用於學生的自我評估和正式測試（答案在本書末），根據需要，建議實踐活動可以演變為實際評估。本書的風格可供寫實際評估技術報告的學生作為一個模型藉鑒。應用程序開發的各個階段應清楚地標明以下情況：規範、設計、實現和測試。　　每章的內容既兼顧瞭整本書的連續性，又允許每個章節可以獨立閱讀。因此在章節之間會有少量重復內容，這有助於讀者學習。主體總是龐大而復雜，因此在這類書裏到底應該包含什麼總是很難決定。我的原則是始終保持簡單，我希望我的選擇將幫助讀者開始瞭解微控製器的奇妙世界，對開發的實際應用有閤理的理解，進而可以從事微控製器的設計和應用。然而，對微控製器的理解是任何電氣工程師必不可少的基礎，因為該技術是現在大多數電子産品和工業係統的核心。

《嵌入式係統設計精要：基於PIC微控製器的實踐指南》 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的嵌入式係統設計入門與進階的實踐指南，重點聚焦於當今工業界廣泛應用的PIC微控製器係列。通過詳實的理論闡述、豐富的實踐案例以及清晰的代碼示例，本書將帶領讀者從零開始，一步步掌握嵌入式係統開發的各個關鍵環節，最終能夠獨立完成復雜的嵌入式産品設計與實現。 核心內容概覽： 本書內容結構緊湊，邏輯清晰，從基礎理論到高級應用，層層遞進，確保讀者能夠係統性地構建對嵌入式係統設計乃至PIC微控製器開發的全麵認知。 第一部分：嵌入式係統基礎理論與PIC微控製器概述 在正式進入PIC微控製器的細節之前，本書將首先為讀者建立起堅實的嵌入式係統基礎理論框架。這部分內容將涵蓋： 嵌入式係統的概念與特徵： 深入剖析嵌入式係統在現代科技中的定位、核心特徵（如專用性、實時性、集成度高、功耗低等），以及其在不同領域的應用場景（如消費電子、工業控製、汽車電子、醫療設備、物聯網等）。通過對比通用計算機係統，突齣嵌入式係統的獨特性與挑戰。 微控製器（MCU）基礎： 詳細介紹微控製器的基本組成部分，包括中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM/Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、定時器/計數器、中斷控製器、串行通信接口（UART、SPI、I2C等）以及模數轉換器（ADC）、數模轉換器（DAC）等常用外設。闡述微控製器的工作原理，數據流的産生與處理過程。 PIC微控製器傢族概覽： 介紹Microchip Technology公司推齣的PIC微控製器係列産品的曆史沿革、主要傢族（如PIC10、PIC12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC、PIC32等）的特點、性能差異與適用領域。重點解讀不同傢族在CPU架構（如8位、16位、32位）、指令集、存儲器類型、外設配置、封裝方式等方麵的區彆，幫助讀者根據項目需求選擇閤適的PIC係列。 開發環境與工具鏈： 詳細介紹開發PIC微控製器所需的軟硬件工具，包括集成開發環境（IDE）如Microchip MPLAB X IDE，編譯器（如XC8、XC16、XC32），調試器/編程器（如PICkit、ICD），以及仿真器。指導讀者如何安裝、配置和使用這些工具，為後續的開發實踐打下基礎。 第二部分：PIC微控製器核心硬件與編程基礎 這一部分將深入探討PIC微控製器的內部硬件架構，並引入C語言作為主要的開發語言，使讀者能夠直接控製硬件資源。 PIC微控製器核心架構解析： CPU與指令集： 深入講解PIC係列微控製器的CPU架構，包括數據通路、寄存器組織、堆棧機製等。詳細介紹PIC指令集的基本類型、尋址方式、指令執行流程，以及如何利用匯編語言輔助理解和優化C語言代碼。 存儲器組織與管理： 闡述PIC微控製器的程序存儲器（Flash）、數據存儲器（RAM、EEPROM）的組織方式、讀寫機製，以及特殊功能寄存器（SFRs）的概念與作用。講解程序如何加載到Flash中，數據如何在RAM中進行操作，以及EEPROM在非易失性數據存儲中的應用。 中斷係統： 詳細講解PIC微控製器的中斷機製，包括中斷源、中斷嚮量、中斷優先級、中斷使能/禁止、中斷服務程序（ISR）的設計與編寫。強調中斷在實現實時響應和提高係統效率中的關鍵作用。 GPIO（通用輸入/輸齣）端口編程： 端口配置： 講解TRIS寄存器、PORT寄存器、LAT（Output Latch）寄存器等用於控製GPIO方嚮、輸齣狀態和讀入值的關鍵寄存器。 基本輸入輸齣： 通過具體的LED點亮、按鍵檢測等實例，演示如何配置GPIO端口作為輸入或輸齣，實現最基本的硬件控製。 電平轉換與驅動能力： 討論GPIO的電平特性（TTL/CMOS兼容）、灌電流與拉電流能力，以及如何正確連接外部電路，避免硬件損壞。 定時器/計數器應用： 定時器工作原理： 詳細介紹PIC微控製器內置的各種定時器（如Timer0、Timer1、Timer2等）的工作模式、預分頻器、周期匹配、溢齣中斷等概念。 延時與定時： 通過編寫定時器中斷服務程序，實現精確的軟件延時，以及周期性的定時任務。 脈衝寬度調製（PWM）： 講解如何利用定時器生成PWM信號，用於控製電機速度、LED亮度等模擬量的輸齣。 串行通信接口（UART、SPI、I2C）： UART（通用異步收發傳輸器）： 詳細介紹UART的工作原理，包括波特率、數據位、停止位、校驗位等參數的設置。演示如何利用UART實現與PC或其他設備的串行通信，進行數據交互和調試。 SPI（串行外設接口）： 講解SPI協議的主從模式、時鍾同步、數據傳輸時序，以及其在連接傳感器、存儲器、顯示屏等外設中的廣泛應用。 I2C（集成電路互聯總綫）： 介紹I2C總綫的工作方式，包括主設備、從設備、地址機製、 ACK/NACK握手信號。演示如何利用I2C與各種I2C接口的傳感器、EEPROM等設備進行通信。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）： ADC原理與應用： 詳細講解ADC的工作原理，包括采樣、量化、編碼過程。介紹ADC的通道選擇、轉換時鍾、參考電壓、分辨率等參數的設置。通過讀取模擬傳感器（如溫度傳感器、光敏電阻）的電壓信號，實現對模擬量的采集與處理。 DAC原理與應用（若PIC支持）： 介紹DAC的工作原理，將數字量轉換為模擬電壓輸齣，用於生成音頻信號、控製模擬電路等。 第三部分：高級嵌入式係統設計技術 在掌握瞭PIC微控製器的基礎硬件和編程技能後，本書將進一步引導讀者探索更高級的設計技術，以應對更復雜的應用需求。 外部中斷與優先級管理： 深入探討外部中斷的觸發方式（上升沿、下降沿、電平觸發），以及如何靈活配置中斷優先級，確保關鍵事件能夠得到及時響應。 實時操作係統（RTOS）概念與應用（可選，或介紹簡易多任務）： 引入實時操作係統的基本概念，如任務、調度、同步、通信。探討在資源受限的嵌入式環境中，如何利用RTOS（如FreeRTOS）來管理復雜的多任務並發執行，提高係統的可維護性和可擴展性。本書可能還會介紹如何在沒有RTOS的情況下，通過狀態機、協作式多任務等方式實現類似效果。 電源管理與低功耗設計： 講解PIC微控製器提供的各種低功耗模式（如Sleep、Idle模式），以及如何通過閤理的軟件設計和硬件配置來延長電池壽命，實現節能應用。 通信協議與網絡集成： 嵌入式網絡基礎： 介紹嵌入式係統在網絡通信中的角色，如TCP/IP協議棧的基本概念。 特定通信接口（如CAN、Ethernet、USB）： 針對PIC係列支持的特定通信協議，如CAN總綫（在汽車電子中非常重要）、Ethernet（用於網絡連接）、USB（用於數據傳輸或設備連接），提供詳細的原理介紹和編程實例。 無綫通信模塊接口（如Wi-Fi、Bluetooth）： 演示如何通過SPI、UART等接口與外部無綫通信模塊（如ESP8266、HC-05/06）進行通信，實現無綫數據傳輸和網絡接入。 故障檢測與處理： 討論在嵌入式係統中，如何設計魯棒的錯誤檢測機製（如看門狗定時器）、異常處理流程，以及代碼的健壯性設計，提高係統的可靠性。 嵌入式係統調試技巧： 介紹使用仿真器、邏輯分析儀、示波器等工具進行嵌入式係統調試的常用方法和技巧，幫助讀者快速定位和解決問題。 第四部分：典型應用實例與項目實踐 本書最顯著的特點之一在於其豐富的、貼近實際的案例研究。這些案例將貫穿全書，並在本部分進行係統性的整閤與深化。 案例一：智能傢居設備（如溫濕度監測與控製） 使用ADC讀取溫濕度傳感器數據。 利用LCD/OLED顯示實時數據。 通過UART與上位機通信，發送數據或接收控製指令。 結閤定時器和GPIO控製繼電器，實現對風扇、加熱器的開關控製。 案例二：小型機器人控製 利用PWM控製直流電機速度與方嚮。 通過ADC讀取紅外傳感器或超聲波傳感器進行避障。 集成SPI/I2C通信，連接陀螺儀或加速度計實現姿態感知。 案例三：數據采集與存儲係統 高頻率ADC采樣。 利用SPI接口連接SD卡模塊，實現數據的持久化存儲。 設計文件係統接口（可能需要簡單的文件管理庫）。 案例四：無綫傳感器網絡節點（簡易版） 集成低功耗設計。 通過UART與藍牙/Wi-Fi模塊通信，將采集到的數據無綫傳輸到網關或雲端。 學習方法與本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 本書強調“做中學”的理念，每一項技術講解後，都會配以詳細的硬件連接圖、清晰的C語言代碼示例，並指導讀者如何在真實硬件上運行和調試。 循序漸進的學習路徑： 從最基礎的硬件操作到復雜的係統設計，內容編排符閤邏輯，易於初學者理解和掌握。 豐富的實戰經驗傳授： 作者將把自己在嵌入式領域多年的實踐經驗融入到書中，分享許多調試技巧、優化方法和注意事項，避免讀者走彎路。 麵嚮工業應用的視角： 本書所介紹的技術和案例，均來源於實際的工業應用場景，旨在培養讀者解決實際工程問題的能力。 鼓勵創新與探索： 在掌握基本技能後，本書鼓勵讀者根據自己的興趣和項目需求，對現有案例進行擴展和創新，激發學習的積極性。 適用讀者對象： 電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的在校學生。 希望進入嵌入式開發領域的初學者。 有一定編程基礎，但缺乏微控製器開發經驗的工程師。 對智能硬件、物聯網、機器人技術感興趣的創客和愛好者。 需要深入瞭解PIC微控製器及其應用開發的專業技術人員。 本書目標： 通過學習本書，讀者將能夠： 深刻理解嵌入式係統的設計原理與開發流程。 熟練掌握PIC係列微控製器的硬件特性與編程方法。 獨立完成從需求分析、硬件選型、軟件設計到係統實現的完整嵌入式項目。 具備分析和解決嵌入式係統開發過程中常見問題的能力。 為進一步深入研究特定領域的嵌入式應用（如物聯網、嵌入式Linux、DSP等）打下堅實的基礎。 本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本引導讀者踏入精彩的嵌入式係統設計世界的實踐嚮導。我們相信，通過係統的學習和大量的動手實踐，您將能夠自信地駕馭PIC微控製器，創造齣具有創新性和實用價值的嵌入式産品。

評分☆☆☆☆☆

可以說，《PIC微控製器設計（原書第3版）》這本書，是讓我對PIC微控製器産生瞭真正“敬畏”的一本書。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一部“武功秘籍”。作者對於PIC架構的理解，已經達到瞭爐火純青的地步，並且能夠將這些深奧的知識，以一種循序漸進、深入淺齣的方式呈現給讀者。書中的一些章節，比如關於中斷優先級管理和低功耗模式的講解，我都覺得是點睛之筆。這些內容雖然不屬於最基礎的範疇，但對於設計高效、可靠的嵌入式係統至關重要。作者並沒有迴避這些技術難點，而是通過精闢的分析和詳實的例證，讓讀者能夠真正掌握它們。讀完這本書，我感覺自己對PIC微控製器的理解，已經上升到瞭一個全新的高度，為我今後的嵌入式開發之路打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到《PIC微控製器設計（原書第3版》後，我最深刻的體會就是它的實用性。這本書沒有空談理論，而是將知識點與實際操作緊密結閤。每一個章節的講解都伴隨著精心設計的實驗，這些實驗難度適中，能夠幫助讀者鞏固所學知識，並親身體驗微控製器的強大功能。我尤其推崇書中對ADC和PWM模塊的深入剖析，通過這些實例，我不僅學會瞭如何讀取模擬信號和生成脈衝寬度調製信號，還理解瞭它們在實際應用中的關鍵作用，比如電機控製和LED亮度調節。書中的硬件連接圖清晰明瞭，配閤代碼注釋，即使是初學者也能快速上手。更重要的是，這本書提供的不僅僅是“菜譜”，更是“烹飪的哲學”。它教會瞭我如何分析問題，如何設計解決方案，以及如何在遇到睏難時進行調試。這對於我這樣的技術探索者來說，無疑是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我隻能說，是我在電子設計領域遇到的“寶藏”。《PIC微控製器設計（原書第3版）》的作者在內容的編排上，簡直是功力深厚。它不像市麵上很多教材那樣，上來就拋齣一大堆枯燥的指令集和寄存器配置，而是從一個宏觀的視角，讓你理解PIC微控製器在整個嵌入式係統中的定位和作用。隨後，作者會巧妙地將各個模塊的講解融入到實際的應用場景中，比如在講解定時器時，會立刻引齣如何用定時器實現精確延時，或者如何用它來控製LED閃爍的頻率。這種“學以緻用”的方式，極大地提升瞭學習的效率和趣味性。而且，書中對一些常見問題的排查和解決方法也做瞭詳細的說明，這對於我這種經常會“踩坑”的新手來說，簡直是救星。每一次遇到難題，翻翻這本書，總能找到靈感或者直接的解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我眼前一亮！作為一個對嵌入式係統初有涉獵的愛好者，我之前嘗試過幾本入門書籍，但總感覺要麼過於理論化，要麼跳躍性太強，學起來磕磕絆絆。直到我翻開《PIC微控製器設計（原書第3版）》，那種豁然開朗的感覺撲麵而來。作者的講解思路非常清晰，從最基礎的概念講起，循序漸進地引導讀者進入PIC微控製器的世界。書中大量的實例代碼，不僅僅是功能的羅列，而是真正能幫助我理解“為什麼這麼做”的原理。我特彆喜歡其中關於GPIO口配置和中斷處理的部分，講解得既詳細又易於消化，讓我不再對這些基礎但至關重要的概念感到畏懼。而且，書中還涉及瞭一些更高級的應用，比如與外部傳感器通信、使用SPI和I2C協議等，這些內容讓我看到瞭PIC微控製器在實際項目中的強大潛力，也激發瞭我進一步學習的動力。這本書不僅僅是教你如何編寫代碼，更是幫助你建立起一套完整的嵌入式係統設計思維，這對我來說是無價的。

評分☆☆☆☆☆

《PIC微控製器設計（原書第3版）》這本書，給我的感覺是“有溫度”。作者在撰寫時，顯然是站在讀者的角度，去思考如何纔能讓學習過程更加順暢。書中的語言風格通俗易懂，避免瞭過多的專業術語堆砌，即使是第一次接觸PIC微控製器，也能輕鬆理解。我特彆欣賞作者在講解一些核心概念時，會用生動形象的比喻來解釋，比如用“水龍頭”來比喻GPIO的輸齣，用“時鍾”來比喻定時器的作用，這些都讓原本抽象的知識變得具體可感。而且，書中的項目案例也都非常有實際意義，比如用PIC實現一個簡單的溫度傳感器數據采集係統，或者一個基礎的LED點陣屏顯示控製。這些項目不僅能讓我學到知識，還能讓我快速獲得成就感，這對於保持學習的積極性至關重要。