单片机电子产品设计(应用电子技术专业) 9787040256437 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张溪 著

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• 9787040256437
• 高等教育出版社

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040256437

商品编码：29424598128

包装：平装

出版时间：2008-12-01

基本信息

书名：单片机电子产品设计(应用电子技术专业)

定价：21.20元

作者：张溪

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-12-01

ISBN：9787040256437

字数：340000

页码：217

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书以目前应用广泛的MCS-51系列单片机应用技术为主线，系统介绍了其内部结构、功能、指令系统、定时器/计数器、中断系统等相关基础知识。本书结合单片机应用项目，从单片机典型单元电路分析和外围设备的应用入手，到后应用项目设计的完成，每步都精心设计，内容从易到难。本书根据高职高专教育的特点，融入了大量源自生产实践的综合项目设计实例，注重“做中学、学中做”，其目的在于拓宽学生的知识面和提高学生综合开发单片机产品的能力，为后续课程的学习、毕业设计及毕业后工作提供良好的模拟训练。本书适用于高职高专、成人教育及在职工程技术人员学习和参考，也可供大学生参加电子设计竞赛时参考或自学。

目录

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第1章 MCS-51系列单片机基本知识
1.1 什么是单片机
1.2 单片微型计算机及单片微型计算机系统
1.2.1 微型计算机
1.2.2 微型计算机系统
1.2.3 单片微型计算机
1.2.4 单片机应用系统及组成
1.3 MCS-51系列单片机分类
1.4 MCS-51系列单片机的内部结构及引脚
1.4.1 MCS-51系列单片机的内部组成
1.4.2 MCS-51系列单片机的引脚
1.5 MCS-51系列单片机的内部数据存储器
1.5.1 内部数据存储器低128单元
1.5.2 内部数据存储器高128单元
1.6 MCS-51系列单片机的内部程序存储器
第2章 MCS-51系列单片机的I/O接口部件
2.1 P0口
2.2 P1口
2.3 P2口
2.4 P3口
2.5 P0、P1、P2、P3口作为I/O接口使用实例
2.5.1 驱动LED实例
2.5.2 驱动继电器实例
2.5.3 光电耦合器件的接口电路
2.6 单片机小系统
2.7 系统的扩展
2.7.1 RAM扩展
2.7.2 I/O接口扩展
2.8 MCS-51系列单片机教学实验电路板
2.8.1 实验电路板简介
2.8.2 实验项目
第3章 MCS-51系列单片机指令系统
3.1 指令系统的基本概念
3.1.1 指令的基本格式
3.1.2 MCS-51系列单片机指令系统中的常用符号说明
3.1.3 MCS-51系列单片机指令系统的分类
3.1.4 寻址方式
3.2 MCS-51系列单片机指令系统
3.2.1 数据传送类指令
3.2.2 算术运算类指令
3.2.3 逻辑运算及移位指令
3.2.4 位操作类指令
3.2.5 控制转移类指令
第4章 汇编语言程序设计与仿真
4.1 伪指令
4.2 汇编语言程序设计
4.2.1 简单程序设计
4.2.2 分支程序设计
4.2.3 循环程序设计
4.2.4 查表程序设计
4.2.5 散转程序设计
4.2.6 子程序设计
4.3 汇编语言程序的仿真与调试
4.4 汇编语言程序的结构
第5章 中断系统及定时器/计数器
5.1 8051单片机的中断系统
5.1.1 中断概述
5.1.2 中断源和中断控制器
5.1.3 中断处理流程
5.1.4 中断优先控制和中断嵌套
5.1.5 中断系统的应用
5.2 8051单片机的定时器/计数器
5.2.1 定时方法概述
5.2.2 8051单片机的定时器/计数器的结构和工作原理
5.2.3 定时器/计数器的控制寄存器
5.2.4 定时器/计数器工作方式
5.2.5 定时器/计数器的应用
第6章 串行接口与通信基础
6.1 串行通信基本知识
6.1.1 数据通信的基本概念
6.1.2 串行通信的方向
6.1.3 串行通信的同步方式
6.1.4 串行通信硬件电路
6.1.5 串行通信主要寄存器与设置
6.2 串行通信的应用
第7章 STC89C52单片机主要扩展部件的应用
7.1 STC89C52单片机定时器/计数器2的操作
7.1.1 捕获模式
7.1.2 自动重装模式(递增/递减计数器)
7.1.3 波特率发生器模式
7.1.4 波特率公式汇总
7.1.5 定时器/计数器2的设置
7.1.6 可编程时钟输出
7.2 STC89C52单片机的ISP/IAP应用
第8章 串行RAM接口技术
第9章 MCS-51系列单片机人机交互设计
9.1 键盘接口技术
9.1.1 按键的机械特性
9.1.2 按键电路与程序设计
9.2 显示器接口技术
9.2.1 LED数码管显示技术
9.2.2 LCD液晶显示技术
第10章 城市交道口交通灯控制系统
10.1 交通灯控制规则
10.1.1 4种通行方式
10.1.2 功能要求
10.1.3 控制状态分解
10.2 项目要求
10.3 方案设计
10.3.1 方案一的实现
10.3.2 方案二的实现
10.4 设计总结报告
10.5 项目完成评价标准
第11章 水温控制系统的设计
11.1 项目要求
11.2 设计方案
11.2.1 传感器检测电路设计
11.2.2 A/D转换器电路设计
11.2.3 单片机控制电路设计
11.2.4 加热控制电路设计
11.2.5 电源电路设计
11.3 设计方案二
11.3.1 传感器检测电路设计
11.3.2 单片机控制与显示电路设计
11.3.3 加热控制电路设计
11.3.4 电源电路设计
11.4 设计总结报告
11.5 项目完成评价标准
第12章 汽车倒车雷达系统的设计
12.1 项目要求
12.2 方案论证
12.3 超声波传感器检测电路
12.3.1 T/R-40-××系列通用型超声波发射/接收传感器
12.3.2 超声波发射电路
12.3.3 超声波检测接收电路
12.4 单片机控制电路
12.5 电源电路
12.6 控制程序设计
12.7 设计总结报告及项目评价标准
第13章 万年历的设计
13.1 项目要求
13.2 方案论证
13.3 系统硬件电路的设计
13.3.1 时钟电路设计
13.3.2 显示电路设计
13.4 程序设计
13.4.1 系统主程序
13.4.2 时间调整程序
13.5 调试及性能分析
13.6 控制源程序清单
13.7 设计总结报告及项目评价标准
附录1 MCS-51系列单片机汇编指令表
附录2 ASCII编码表
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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嵌入式系统硬件设计导论 本书旨在为应用电子技术专业的学生提供一个全面且深入的嵌入式系统硬件设计基础。在信息技术飞速发展的今天，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到工业自动化，从汽车电子到医疗设备，其应用领域之广泛，技术更新之迅速，都对相关专业人才提出了更高的要求。本书将引导读者从宏观视角理解嵌入式系统的构成，再逐步深入到各个关键硬件模块的设计与实现，最终使读者具备独立设计和开发嵌入式硬件系统的能力。 第一章 嵌入式系统概述与硬件基础 本章将首先对嵌入式系统进行概念性界定，阐述其与通用计算机系统的区别与联系，并重点介绍嵌入式系统的典型应用领域，帮助读者建立对嵌入式系统广泛应用场景的认知。随后，我们将回顾和梳理嵌入式系统硬件设计所需的基础知识，包括但不限于： 数字电路基础： 逻辑门、组合逻辑、时序逻辑、寄存器、计数器、时钟信号等核心概念的复习与深化，强调这些基础在嵌入式硬件设计中的应用。 模拟电路基础： 放大器、滤波器、稳压器、传感器接口电路等基本模拟电路模块的原理与设计，理解模拟信号在嵌入式系统中的采集与处理。 微处理器与微控制器： 介绍不同类型的处理器架构（如ARM、RISC-V等），以及微控制器（MCU）作为嵌入式系统核心的特性，为后续章节深入讲解MCU内部结构和外设做好铺垫。 存储器系统： 讲解RAM、ROM、Flash等不同类型存储器的原理、接口方式及在嵌入式系统中的选择与应用，理解程序和数据的存储机制。 总线与接口技术： 介绍嵌入式系统中常用的总线协议，如I2C、SPI、UART、USB、CAN等，理解不同总线的工作原理、电气特性及应用场景，为外设连接和数据通信打下基础。 第二章 微控制器（MCU）选型与核心模块解析 微控制器是嵌入式系统的“大脑”，本章将详细指导读者如何根据项目需求选择合适的MCU。我们将分析不同MCU系列（如STM32、ESP32、AVR等）的特点，从性能、功耗、接口资源、开发生态、成本等多个维度进行对比评估。 在选定MCU后，本章将深入解析MCU的核心组成部分： CPU内核： 讲解指令集架构（ISA）、流水线、中断机制、DMA控制器等，理解CPU如何执行程序指令和处理外部事件。 内存（RAM/ROM/Flash）： 详细介绍MCU内部的存储器结构，包括SRAM、Flash（程序存储）、EEPROM（配置存储）等，以及它们的工作方式和容量对系统设计的影响。 时钟系统： 阐述MCU内部时钟源（晶振、RC振荡器）、PLL（锁相环）的工作原理，以及时钟分频与倍频的设置，强调时钟对系统运行速度和功耗的重要性。 复位与电源管理： 讲解不同复位方式（上电复位、外部复位、看门狗复位）的原理和作用，以及MCU的低功耗模式和电源管理策略。 第三章 MCU外设接口设计与应用 MCU强大的功能很大程度上体现在其丰富的外设接口上。本章将逐一讲解主流的MCU外设接口，并结合实际应用案例进行演示： 通用输入输出（GPIO）： 详细介绍GPIO的配置（输入、输出、推挽、开漏）、上拉/下拉电阻的使用，以及在按键检测、LED控制等简单应用中的实现。 定时器/计数器（Timer/Counter）： 讲解定时器的多种工作模式（定时、计数、PWM生成、输入捕获），及其在延时、脉冲测量、PWM调速、呼吸灯等场景的应用。 中断系统： 深入理解中断的产生、优先级、中断向量表、中断服务程序（ISR）的编写，掌握如何利用中断实现高效的事件响应，避免轮询带来的资源浪费。 串行通信接口： UART（通用异步收发传输器）： 讲解波特率、数据位、停止位、校验位的设置，以及其在与PC、蓝牙模块、GPS模块等通信中的应用。 SPI（串行外设接口）： 介绍主从模式、时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）的配置，以及在连接ADC、DAC、Flash、SD卡等高速外设中的优势。 I2C（集成电路总线）： 讲解主从设备地址、ACK/NACK机制、多主设备机制，以及在连接传感器、EEPROM、OLED显示屏等设备中的便捷性。 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 讲解ADC的采样率、分辨率、参考电压，以及在采集模拟传感器信号（温度、湿度、光照等）时的设计要点。介绍DAC在产生模拟输出信号方面的应用。 其他常用外设： 如看门狗（Watchdog Timer）用于系统看门狗复位，实时时钟（RTC）用于时间保持等。 第四章 传感器接口与信号调理 传感器是嵌入式系统感知外部环境的关键。本章将重点关注如何高效、准确地连接和处理来自各种传感器的信号。 传感器类型与原理： 介绍各类常用传感器的基本工作原理，如电阻式、电容式、霍尔效应、压电效应、光电效应等，以及它们输出信号的特点（模拟电压、电流、数字信号等）。 传感器接口电路设计： 针对不同类型的传感器，设计相应的接口电路，包括： 电阻/电容信号的采集： 如应变片、湿度传感器，可能需要惠斯通电桥或电容测量电路。 电压/电流信号的采集： 直接连接ADC，或通过运放进行放大/衰减。 数字传感器接口： 通过I2C、SPI等协议直接读取数据。 信号调理技术： 讲解信号调理电路的设计，以提高信号质量和MCU采集精度： 滤波电路： 低通、高通、带通滤波器，用于去除噪声和干扰。 放大电路： 运算放大器（Op-amp）的应用，用于放大微弱信号。 阻抗匹配： 确保信号在传输过程中能量损耗最小。 电平转换： 应对不同逻辑电平的设备连接。 第五章 执行器控制与驱动电路设计 嵌入式系统除了感知环境，还需要能够驱动执行器来完成特定的任务。本章将探讨如何设计可靠的执行器驱动电路。 常用执行器类型： 介绍电机（直流电机、步进电机、伺服电机）、继电器、电磁阀、LED阵列、蜂鸣器等。 电机驱动： 直流电机驱动： H桥电路的设计，PWM调速，电流检测。 步进电机驱动： 步进电机驱动器IC的应用，全步/半步/微步模式。 伺服电机控制： PWM信号生成，角度控制。 继电器与电磁阀驱动： 隔离驱动设计，防止MCU损坏，考虑线圈的瞬态电压。 LED与显示驱动： 动态扫描显示，LED驱动IC的应用。 功率驱动电路设计： 晶体管（BJT、MOSFET）作为开关元件的应用，达林顿管、功率MOSFET的选择与驱动。 过流保护与反向电动势保护： 设计保护电路，确保执行器和MCU的安全。 第六章 电源管理与功耗优化 在许多嵌入式应用中，低功耗是至关重要的设计指标，尤其是在电池供电的设备中。本章将深入探讨电源管理策略和功耗优化技术。 电源系统架构： 介绍不同类型的电源（电池、AC/DC适配器），稳压器（线性稳压器LDO、开关稳压器DC-DC）的选择与应用。 低功耗设计策略： MCU低功耗模式： 深度睡眠、空闲模式的应用。 时钟门控： 关闭不使用的时钟源。 外设功耗管理： 选择低功耗外设，合理配置外设工作状态。 器件选型： 选择低静态电流的元器件。 电池供电设计： 电池类型选择（锂电池、NiMH电池等）、充电管理、电量监测。 功耗测量与分析： 使用万用表、示波器或专用功耗分析仪测量系统各部分的功耗，找出功耗瓶颈。 第七章 PCB布局布线与EMC/EMI设计 硬件设计完成后，PCB（Printed Circuit Board）布局布线至关重要，它直接影响到电路的稳定性和性能，以及电磁兼容性。 PCB设计流程概览： 原理图导入、元器件封装、PCB布局、布线、覆铜、DRC（设计规则检查）。 关键元器件的布局原则： CPU、晶振、电源、大电流器件、敏感信号的处理。 信号布线技巧： 差分信号、高速信号、低速信号的布线策略，走线长度匹配，避免串扰。 电源与地线设计： 独立的地线/电源层，去耦电容的放置，接地方式的选择（单点接地、多点接地）。 EMC/EMI（电磁兼容性/电磁干扰）基础： 干扰源、耦合途径、敏感设备。 EMC/EMI设计实践： 屏蔽、滤波、接地、走线优化，减少辐射和传导干扰。 第八章 嵌入式硬件调试与测试 成功的硬件设计离不开有效的调试和测试。本章将介绍常用的硬件调试工具和方法。 常用调试工具： 万用表： 电压、电流、电阻的测量。 示波器： 波形观察、时序分析、信号完整性检查。 逻辑分析仪： 多通道数字信号采集与分析，协议解码。 JTAG/SWD调试器： 在线仿真、断点设置、变量查看、内存读写。 硬件调试方法： 逐步验证： 从简单模块开始，逐一验证功能。 替换法： 怀疑某个元器件故障时，尝试替换。 信号跟踪： 沿着信号路径，观察信号变化。 软件辅助调试： 通过LED闪烁、UART输出调试信息等方式。 硬件测试方法： 单元测试： 对单个模块或功能进行测试。 集成测试： 对多个模块组合后的系统进行测试。 系统测试： 在实际工作环境下对整个系统进行测试。 高低温测试、振动测试、可靠性测试。 第九章 嵌入式系统实例分析与项目实践 为了巩固所学知识，本章将通过几个典型的嵌入式产品设计案例，引导读者将理论知识应用于实际项目。 智能家居控制节点设计： 如智能灯光控制器、温湿度监测器等，涉及传感器采集、无线通信（如Wi-Fi, Zigbee）、执行器控制。 工业数据采集模块设计： 如PLC接口扩展、现场传感器数据采集，需要考虑抗干扰能力、通信协议（如Modbus）、数据存储。 便携式测量仪器设计： 如简易数字示波器、信号发生器，需要考虑ADC/DAC性能、用户界面、电源管理。 通过这些实例的分析，读者将学习到如何从需求分析、方案设计、元器件选型、原理图绘制、PCB设计、程序开发到最终调试测试的完整流程，并有机会进行实际的项目设计与制作。 本书的编写风格力求清晰易懂，理论与实践相结合，旨在培养读者扎实的嵌入式系统硬件设计功底，为未来在相关领域从事研发、设计、应用等工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和书名给我一种既专业又亲切的感觉。高等教育出版社的名字，让这本书自带一种权威性，相信里面的内容一定是经过精心打磨、值得信赖的。我特别关注“单片机电子产品设计”这个方向，因为这是应用电子技术专业的核心技能之一。能够有一本专注于这个领域的书籍，让我感到非常兴奋。我期待这本书能够清晰地阐述单片机的工作原理，深入浅出地讲解各种常用的单片机型号，并且提供丰富的实际项目案例，帮助我将理论知识转化为实际的设计能力。一本好的教材，应该是能够引导读者从入门到精通，解决实际应用中的各种难题，而这本书，似乎正具备这样的潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的ISBN号，9787040256437，是一个非常独特的标识。高等教育出版社的招牌，也让人对其内容的权威性和专业性有了初步的判断。我一直认为，一本好的技术书籍，不仅要有扎实的理论基础，更要有丰富的实践经验和前沿的技术视野。这本书的命名方式，尤其是“单片机电子产品设计”这一核心概念，表明它专注于一个非常实用且重要的领域。应用电子技术专业作为背景，则暗示了这本书的内容会与我们实际的学习和工作紧密相关，能够帮助我们解决实际问题，提升专业技能。我对这本书能够提供系统性的知识体系和高质量的案例分析抱有很高的期望，希望能从中学习到如何设计出功能强大、性能稳定的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，可以说是及时雨。作为一名正在学习应用电子技术的学生，我一直对单片机的应用充满好奇，但市面上相关的书籍要么过于理论化，要么内容不够系统。这本书的出版，正好填补了这一空白。它的标题就非常吸引人，直接指出了学习的重点和应用的方向，这对于我们这些希望将理论知识与实际应用相结合的学生来说，无疑是一份宝贵的资源。我尤其看重其“应用电子技术专业”的定位，这意味着它不会仅仅停留在原理的讲解，而是会深入到实际的产品设计和开发过程中，这正是我所需要的。高质量的出版商，如高等教育出版社，通常会保证书籍的学术严谨性和内容的前沿性，这让我对这本书的内容质量充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大方，一看就是出自名家之手。书名“单片机电子产品设计”直接点出了核心内容，而“应用电子技术专业”则清晰地定位了读者群体。9787040256437这个ISBN号，仿佛是这本书独一无二的身份标识，让人在浩瀚的书海中能精准地找到它。高等教育出版社的出品，本身就意味着这是一本经过严格审核、内容扎实的学术著作。翻开扉页，油墨的清香扑面而来，仿佛预示着一场知识的盛宴即将开启。我迫不及待地想要深入其中，探索单片机在现代电子产品设计中的奥秘。从书的装帧、排版来看，都体现了出版方的专业和用心，让人在阅读之前就倍感期待。封面的配色也很符合电子技术类书籍的调性，沉稳又不失活力，让人觉得这本书一定蕴含着丰富的技术知识和实践经验。

评分☆☆☆☆☆

从书籍的目录来看，这本书的结构非常清晰，循序渐进，从基础概念到高级应用，涵盖了单片机电子产品设计的方方面面。开头部分应该会详细介绍单片机的基本原理、架构和发展历程，为读者打下坚实的理论基础。随后，很可能深入讲解具体的单片机型号、开发工具和编程语言，让读者能够掌握实际操作技能。我期待的部分是关于实际产品设计的案例分析，这部分内容往往是最具价值的，能够帮助读者理解如何将所学知识转化为实际产品，并解决开发过程中可能遇到的各种问题。书中提到“应用”，让我相信它不会是纸上谈兵，而是注重实践和创新，这对于培养合格的电子技术人才至关重要。