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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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040256437

商品编码：29424831761

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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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
0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
1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
2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
3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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嵌入式系统开发与实践：从原理到应用 一、 理论基石：深入理解微控制器核心 本书旨在为读者构建一个扎实的嵌入式系统理论基础，重点剖析微控制器的核心工作原理。我们将从数字电路和模拟电路的基础知识入手，回顾逻辑门、触发器、时序电路等基本构建模块，为理解微控制器的内部结构打下坚实基础。 接着，本书将深入探讨微控制器（MCU）的体系结构。我们将详细解析CPU（中央处理器）的指令集、流水线技术、中断机制以及存储器管理单元（MMU）等关键组成部分，理解它们如何协同工作，执行程序指令。同时，我们还会关注不同类型MCU（如ARM Cortex-M系列、AVR系列、PIC系列等）在架构上的差异和优势，帮助读者根据实际需求选择合适的微控制器平台。 时钟系统是MCU稳定运行的命脉，本书将对其工作原理进行详尽讲解，包括晶振、PLL（锁相环）倍频以及时钟树的配置，确保读者理解如何优化时钟频率以平衡性能与功耗。 中断系统是嵌入式系统实现实时响应的关键。我们将深入剖析中断向量表、中断优先级、中断嵌套等概念，并详细介绍如何编写高效的中断服务程序（ISR），确保系统能够快速响应外部事件。 内存管理是嵌入式系统设计中不可忽视的一环。本书将讲解MCU内部RAM、ROM、Flash等存储器的类型、特点及其访问方式，同时还会探讨外部存储器的扩展，如SDRAM、NOR/NAND Flash等，以及相应的接口技术。 外设接口是MCU与外界交互的桥梁。我们将系统性地介绍MCU常见的接口技术，包括： 通用输入输出（GPIO）： 讲解GPIO的配置、读写操作、复用功能以及上拉/下拉电阻的应用。 串行通信接口： 详细介绍UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等接口的工作原理、通信协议、时序图以及实际应用场景。 并行通信接口： 讲解如Parallel Port等接口，虽然在现代嵌入式系统中应用较少，但了解其原理有助于理解数据传输的另一种方式。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 深入解析ADC的采样、量化、编码过程，不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的特点，以及DAC的工作原理，为连接模拟传感器和执行器奠定基础。 定时器/计数器： 讲解定时器的工作模式（如定时、计数、PWM输出）、预分频器、重载值等，以及其在延时、周期测量、波形生成等方面的应用。 脉冲宽度调制（PWM）： 详细介绍PWM的生成原理、占空比、周期控制，以及在电机调速、LED亮度调节等方面的应用。 中断控制器： 深入讲解中断控制器的功能，包括中断源的屏蔽、优先级管理、中断状态的查询与清除等，确保中断系统的有效管理。 二、 软件开发：从汇编到高级语言的进阶 本书将带领读者逐步掌握嵌入式系统的软件开发流程。我们从最底层的汇编语言入手，讲解汇编指令的格式、寻址方式、寄存器操作等，帮助读者理解微控制器执行指令的微观过程，这对于深入理解程序运行和进行性能优化至关重要。 接着，我们将重点转向C语言，这是嵌入式开发中最常用的高级编程语言。本书将强调C语言在嵌入式开发中的特性，如指针的应用、位操作、结构体与联合体的使用、内存的静态与动态分配等。我们将通过大量示例程序，演示如何使用C语言来控制MCU的硬件外设，实现各种功能。 对于有一定C语言基础的读者，本书将进一步介绍嵌入式C语言的高级特性，例如： 内存模型与关键字： 讲解`static`、`const`、`volatile`、`inline`等关键字的含义及其在嵌入式开发中的作用，特别是在访问硬件寄存器和处理并发时。 中断服务程序的编写： 详细介绍ISR的编写规范，包括如何最小化ISR执行时间、避免使用耗时操作、如何安全地读写共享变量等。 临界区与互斥： 讲解如何通过禁用中断或使用信号量等机制来保护共享资源，避免并发访问导致的数据错误。 嵌入式实时操作系统（RTOS）入门： 介绍RTOS的基本概念，如任务、调度、信号量、消息队列、互斥锁等，并演示如何在实际项目中应用RTOS来管理复杂的多任务系统，提高系统的可维护性和实时性。我们将重点介绍一款或几款主流的嵌入式RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread等）的API使用和基本原理。 此外，本书还将触及嵌入式开发中的一些其他重要方面： 编译器与调试器： 介绍常用的嵌入式开发工具链，包括交叉编译器（如GCC for ARM）、链接器脚本的编写，以及如何使用JTAG/SWD等调试接口配合调试器（如GDB、Keil MDK Debugger、IAR Embedded Workbench Debugger）进行代码调试、断点设置、变量监视和内存查看。 代码优化： 探讨代码优化技术，包括编译器的优化选项、算法优化、数据结构选择以及汇编语言的辅助应用，以在有限的硬件资源下实现最佳的性能和功耗。 代码移植与跨平台开发： 讨论在不同MCU平台之间移植代码的策略和技巧，以及如何编写具有一定可移植性的通用代码。 三、 硬件设计与集成：构建完整的电子产品 本书将引导读者掌握嵌入式系统的硬件设计与集成流程，从而将理论知识转化为实际可工作的电子产品。 电路原理图设计： 介绍通用的电路原理图设计规则和工具（如Altium Designer、Eagle等），重点讲解如何根据MCU的数据手册和外围器件的规格书，绘制出清晰、准确的原理图。我们将涵盖电源管理电路（包括稳压、滤波）、时钟电路、复位电路、晶振电路、调试接口电路、以及与MCU外设相连的传感器和执行器的接口电路设计。 PCB（印刷电路板）设计基础： 讲解PCB设计的流程，包括元器件封装库的创建、PCB布局（Component Placement）的原则（如信号完整性、散热考虑、电源分配）、布线（Routing）的技巧（如差分走线、等长走线、GND平面处理）以及PCB生产前的DRC（设计规则检查）和LVS（版图一致性检查）。 电源系统设计： 详细介绍嵌入式系统常用的电源方案，包括线性稳压器（LDO）和开关稳压器（DC-DC Converter）的选择与设计，以及电源噪声的抑制和滤波技术。 传感器与执行器选型与接口： 讲解如何根据产品需求选择合适的传感器（如温度、湿度、光照、加速度、距离传感器等）和执行器（如电机、舵机、继电器、LED等），并详细介绍它们与MCU的接口电路设计，包括信号调理、电平匹配、驱动电路设计等。 通信模块集成： 介绍如何在嵌入式系统中集成常见的无线通信模块，如蓝牙（Bluetooth）、Wi-Fi、Zigbee、LoRa等，以及有线通信接口，如Ethernet。我们将讲解模块的选型、接口连接、驱动程序开发和通信协议的应用。 人机交互界面设计： 探讨嵌入式产品中的人机交互（HMI）设计，包括按键、LED指示灯、LCD显示屏、OLED显示屏、触摸屏等的使用与控制，以及简单的图形用户界面（GUI）的开发。 系统集成与调试： 讲解如何将设计好的软硬件模块进行集成，并进行系统级的调试。我们将介绍常用的系统联调方法，如分步调试、逻辑分析仪的使用、示波器测量等，以及如何定位和解决集成过程中出现的软硬件问题。 四、 实际项目应用与案例分析 理论与实践相结合是本书的核心理念。在讲解完基础理论和开发方法后，本书将通过多个贴近实际应用的案例，巩固读者的知识和技能。这些案例将涵盖不同领域的嵌入式产品开发，例如： 智能家居设备： 如温湿度监控与调节系统、智能照明控制、家电远程控制等。 物联网（IoT）应用： 如基于某款MCU的传感器数据采集与上传平台，实现远程监控和数据分析。 消费电子产品： 如简易的MP3播放器、电子相框、智能手表等。 工业控制仪表： 如简单的PLC（可编程逻辑控制器）功能模拟、数据采集与显示仪表等。 每个案例都将详细展示从需求分析、硬件选型、电路设计、PCB布局、软件编码、系统调试到最终产品实现的全过程。通过对这些案例的深入剖析，读者将能够： 理解不同MCU平台在不同项目中的优势与劣势。 掌握针对特定应用场景进行软硬件协同设计的技巧。 学习如何进行功耗优化和成本控制。 培养解决实际嵌入式系统开发问题的能力。 本书旨在培养读者独立进行嵌入式系统设计与开发的能力，使其能够快速适应不断变化的嵌入式技术领域，并创造出具有创新性和实用性的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直太棒了！我是一名正在学习应用电子技术专业的学生，一直以来都对单片机特别感兴趣，但总觉得市面上的一些教材要么过于理论化，要么例子不够贴近实际。这本《单片机电子产品设计》真是解决了我的大问题！它的内容组织非常清晰，从最基础的单片机原理讲起，循序渐进地深入到各种实际应用的设计。书中的案例设计非常实用，涵盖了从简单的LED闪烁到稍微复杂一点的仪器仪表控制，甚至还有一些物联网相关的初步尝试。最让我惊喜的是，作者在讲解每一个设计项目时，都详细列出了所需的元器件清单、电路原理图以及详细的程序代码。这对于初学者来说简直是福音，可以直接跟着做，边做边学，很快就能建立起完整的知识体系。而且，书中的语言非常通俗易懂，即使是对电子电路不太熟悉的同学，也能很快理解。我特别喜欢它在讲解程序代码时，会给出详细的注释，解释每一行代码的作用，这样我就可以理解背后的逻辑，而不是死记硬背。这本书不仅让我掌握了单片机的基本操作，更重要的是，它激发了我独立设计和解决问题的能力。我现在已经开始尝试修改书中的一些例子，加入自己的创意，感觉自己真的能做出一些有意思的电子产品了！强烈推荐给所有应用电子技术专业的同学，尤其是对单片机设计感兴趣的！

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始抱着试试看的心态来读这本书，因为我一直觉得单片机设计离我有点遥远，总感觉是那种需要深厚功底才能触及的领域。但读了这本书之后，我完全改变了看法！它彻底颠覆了我对单片机的刻板印象。这本书在理论讲解上做得非常到位，比如对CPU的工作原理、存储器结构、中断系统等等，都解释得非常清晰透彻，而且用了很多图示来辅助理解，这点对于我这种视觉型学习者来说太友好了。更难得的是，它没有停留在纯理论层面，而是紧密结合实际应用，让我看到这些理论是如何转化为一个个生动的电子产品的。比如，书中关于接口电路设计的章节，讲解得非常细致，包括各种常用接口的电气特性、连接方式以及在实际设计中需要注意的细节，这对于避免我以后在实际项目中踩坑非常有帮助。而且，书中给出的程序代码，不仅功能齐全，而且结构清晰，注释详细，很容易读懂和修改，我甚至可以从中学习到很多编程技巧。总而言之，这本书让我感觉到单片机设计并不是高不可攀的，而是可以通过系统的学习，并且付诸实践，最终能够掌握的一门技术。它让我对未来的电子产品设计充满了信心！

评分☆☆☆☆☆

我是一名对DIY电子小玩意儿非常着迷的爱好者，虽然不是科班出身，但一直想系统地学习单片机。这本书我是在网上偶然看到的，被它的名字吸引了。拿到书后，我发现它确实非常适合我这样的业余爱好者。虽然书中提到的“应用电子技术专业”听起来有点高大上，但它的内容组织非常友善，不会让你感到畏惧。它从最基本的一些概念开始，比如什么是单片机，它有什么用，然后一步步教你如何连接硬件，如何编写程序。书中的例子都非常有趣，比如制作一个智能小夜灯，或者一个简易的温度计。我最喜欢的是，书中很多例子都用到了非常常见的电子元器件，很容易在电子市场买到，而且价格也不贵。而且，作者在讲解程序的时候，会用一些非常形象的比喻，让我这个编程新手也能够轻松理解。我跟着书中的步骤，成功地搭建了自己的第一个单片机控制系统，那种成就感真的太棒了！这本书不仅教会了我技术，更重要的是，它点燃了我对电子创造的热情。我开始在书本的基础上，尝试加入一些自己的想法，比如让小夜灯的亮度可以调节，或者让温度计显示出来的数据更精确。我真的觉得，只要有心，任何人都可以通过这本书，踏上单片机设计的奇妙旅程！

评分☆☆☆☆☆

作为一名有几年工作经验的电子工程师，我一直在寻找一本能够快速回顾和更新单片机设计知识的书籍，毕竟技术更新迭代太快了。这本《单片机电子产品设计》给我带来了意想不到的惊喜。虽然书名是针对专业学生的，但其内容的深度和广度，以及贴近实际工程应用的特点，让我这样的在职工程师也受益匪浅。我尤其欣赏它在各个章节中对设计思路的阐述，不仅仅是给出“怎么做”，更重要的是解释“为什么这么做”。比如在某个控制系统设计章节，作者详细分析了不同控制算法的优缺点，以及在特定应用场景下的选择依据，这对于优化设计方案、提高产品性能至关重要。书中提供的电路图和PCB布局建议也非常专业，考虑到了实际生产中的一些细节问题，比如信号干扰、电源分配等等。更重要的是，书中涉及的一些高级应用，比如数据采集与处理、通信接口设计，都有非常详尽的介绍，并且提供了完整的参考代码，这极大地缩短了我的开发周期。我发现，通过阅读这本书，我能够更系统地梳理我在实际工作中遇到的各种问题，并且从中找到更优的解决方案。它不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，能够在我遇到瓶颈时，给我指点迷津。这本书的印刷质量也很不错，纸张厚实，图片清晰，阅读体验非常好。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常翔实，尤其是对于那些想要深入了解单片机内部工作原理的读者来说，简直是宝藏。我之前接触过一些单片机应用的书籍，但大多停留在表面，或者只侧重于某个具体的应用。而这本书则从更宏观的角度，系统地阐述了单片机在电子产品设计中的核心地位和关键技术。我尤其欣赏书中在讲解数据手册（Datasheet）阅读和分析的部分，这对于工程师来说是一项非常重要的基础技能，而这本书的讲解非常到位，让我能够更高效地从海量的数据中提取出我需要的信息。此外，书中对不同类型单片机（例如8位、16位、32位）的特点、优势以及适用场景的对比分析，也让我对单片机的选型有了更深的认识，避免了盲目选择。在实际项目开发方面，书中关于电源设计、信号完整性、EMC/EMI等方面的讨论，虽然篇幅不算特别长，但却点出了很多关键的设计要点，这对于开发出稳定可靠的电子产品至关重要。这本书不仅是一本技术指南，更是一本思想的启迪。它让我意识到，单片机电子产品设计不仅仅是写代码和连线，更是一个综合性的工程问题，需要从多个维度去考量和设计。