数字电子与微型计算机原理(非电类) 9787113169039 中国铁道出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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任天平 著

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• 9787113169039
• 中国铁道出版社
• 高等教育

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出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113169039

商品编码：29514922277

包装：平装

出版时间：2013-10-01

基本信息

书名：数字电子与微型计算机原理(非电类)

定价：38.00元

作者：任天平

出版社：中国铁道出版社

出版日期：2013-10-01

ISBN：9787113169039

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《数字电子与微型计算机原理（非电类十二五高等学校机械类专业规划教材）》既可作为高等学校工科机械类相关专业本科生的教材，也可作为相关专业研究生及从事科研及工程技术人员的自学参考书。

目录

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章 微型计算机基础
　1．1 电子技术基础
　1．1．1 半导体器件与基本门电路
　1．1．2 数字逻辑应用
　1．2 数字电路与微型计算机
　1．2．1 总线结构
　1．2．2 微型计算机的简化结构
　1．3 计算机中数的表示方法及运算
　1．3．1 计算机中的数制
　1．3．2 计算机中数的表示方法
　1．3．3 计算机中数的运算
　1．3．4 计算机中常用编码
　1．4 微型计算机的发展及基本工作原理
　1．4．1 计算机的发展
　1．4．2 微型计算机的分类及应用
　1．4．3 微型计算机系统的组成
　1 4．4 微型计算机的工作原理
　1．4．5 微型计算机的主要性能指标
　习题1
第2章 微处理器
　2．1 8086CPU结构
　2．1．1 8086CPU的功能结构
　2．1．2 8086CPU的寄存器结构
　2．1．3 8086CPU的引脚信号与功能
　2．1．4 8086CPU的系统配置
　2．1．5 8086CPU的工作时序
　2．2 8086CPU对存储器的管理
　2．2．1 存储器的分段管理方式
　2．2．2 8086存储器的分体结构
　2．2．3 堆栈
　2．3 CPU新技术
　习题2
第3章 存储器
　3．1 存储器系统概述
　3．1．1 存储器的分类
　3．1．2 存储器的技术指标
　3．2 半导体存储器的工作原理
　3．2．1 读写存储器
　3．2．2 只读存储器
　3．3 存储器的译码与扩展
　3．3．1 存储器与CPU连接时应考虑的问题
　3．3．2 存储器的地址译码方法
　3．3．3 存储器的扩展
　3．4 存储器的体系结构
　3．4．1 存储器的体系结构
　3．4．2 高速缓冲存储器
　3．4．3 虚拟存储器
　习题3
第4章 8086的指令系统
　4．1 寻址方式
　4．1．1 数据寻址方式
　4．1．2 转移地址寻址方式
　4．2 8086的指令系统
　4．2．1 数据传送指令
　4．2．2 算术运算指令
　4．2．3 逻辑运算与移位指令
　4．2．4 串操作指令
　4．2．5 转移指令
　4．2．6 循环控制指令
　4．2．7 中断控制指令
　4．2．8 处理器控制指令
　4．2．9 其他控制指令
　习题4
第5章 汇编语盲程序设计
　5．1 概述
　5．2 8086／8088汇编语言语法
　5．2．1 汇编语言的格式
　5．2．2 汇编语言的基本语法
　5．3 伪指令语句
　5．3．1 符号定义语句
　5．3．2 数据定义语句
　5．3．3 段定义语句
　5．3．4 过程定义语句
　5．3．5 其他伪指令语句
　5．3．6 简化段定义
　5．4 汇编语言程序的结构与调试
　5．4．1 8086／8088汇编语言程序实例
　5．4．2 汇编语言程序格式
　5．4．3 8086／8088汇编语言程序调试与运行
　5．5 系统功能调用
　5．5．1 概述
　5．5．2 DOS系统功能调用
　5．5．3 BIOS中断调用
　5．6 汇编语言程序设计与举例
　5．6．1 汇编语言程序设计的基本方法
　5．6．2 顺序结构程序设计
　5．6．3 分支结构程序设计
　5．6．4 循环结构程序设计
　5．6．5 子程序设计
　习题5
第6章 微型计算机的I／o接口技术
　6．1 概述
　6．1．1 微型计算机接口技术的作用与基本任务
　6．1．2 微型计算机接口技术的层次
　6．1．3 微型计算机接口技术的基本概念
　6．1．4 微型计算机接口技术的发展概况
　6．2 I／0地址空间
　6．3 I／0端口
　6．3．1 I／0端口
　6．3．2 I／O端口共用技术
　6．3．3 I／O端口地址编址方式
　6．3．4 独立编址方式的I／0端口访问
　6．4 I／O端口地址分配及选用的原则
　6．4．1 PC微型计算机I／0地址的分配
　6．4．2 现代微型计算机I／O地址的分配
　6．4．3 I／0端口地址选用的原则
　6．5 I／O端口地址译码
　6．5．1 I／0地址译码的方法
　6．5．2 I／0地址译码电路的输入与输出信号线
　6．6 并行传送接口
　6．6．1 并行接口的特点
　6．6．2 并行接口电路的结构形式
　6．6．3 可编程并行接口芯片82C55A
　6．6．4 82C55A的0方式及其应用
　6．6．5 82C55A的1方式及其应用
　6．7 定时／计数技术
　6．7．1 定时、计数及二者的关系
　6．7．2 微型计算机系统中的定时类型
　6．7．3 外部定时方法及硬件定时器
　6．7．4 可编程定时／计数器82C54A
　6．7．5 定时／计数器的应用
　习题6
第7章 总线技术
　7．1 总线的作用及组成
　7．1．1 总线的作用
　7．1．2 总线的组成
　7．2 总线标准及总线的性能参数
　7．3 总线传输操作过程
　7．4 总线与接口的关系
　7．5 ISA总线
　7．5．1 ISA总线的特点
　7．5．2 ISA总线的信号线定义
　7．5．3 ISA总线与I／0设备接口的连接
　7．6 现代微型计算机总线技术的新特点
　7．6．1 多总线技术
　7．6．2 总线的层次化结构
　7．6．3 总线桥
　7．6．4 多层总线下接口与总线的连接
　7．6．5 层次化总线结构对接口技术的影响
　习题7
第8章 中断技术
　8．1 中断
　8．2 中断类型
　8．2．1 硬中断
　8．2．2 软中断
　8．3 中断号
　8．3．1 中断号与中断号的获取
　8．3．2 中断响应周期
　8．3．3 中断号的分配．
　8．4 中断触发方式与中断排队方式
　8．5 中断向量与中断向量表
　8．5．1 中断向量与中断向量表
　8．5．2 中断向量表的填写
　8．6 中断处理过程
　8．6．1 可屏蔽中断的处理过程
　8．6．2 不可屏蔽中断和软件中断的处理过程
　8．7 中断控制器
　8．7．1 82C59A外部特性和内部寄存器
　8．7．2 82(：59A端口地址
　8．7．3 82C59A的l丁作方式
　8．7．4 82C59A的编程命令
　8．7．5 82C59A对中断管理的作用
　习题8
第9章 数一模、模一数转换器的接口
　9．1 D／A转换器接口
　9．1．1 D／A转换器的工作原理
　9．1 2 D／A转换器的性能指标
　9．1．3 D／A转换芯片
　9．2 A／D转换器接口
　9．2．1 A／D转换器的工作原理
　9．2．2 A／D转换器的性能指标
　9．2．3 A／D转换芯片
　9．2．4 A／D转换器接口
　9．3 多路模拟开关及采样保持电路
　9．3．1 多路模拟开关
　9．3．2 采样一保持电路
　9．3．3 A／D转换电路地线连接
　习题9
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式系统设计与开发实战》 概述 《嵌入式系统设计与开发实战》是一本面向非电子类专业读者，旨在系统性地介绍嵌入式系统原理、设计流程、关键技术以及实战开发方法的综合性教材。本书跳脱了传统电子技术书籍的深奥理论，从应用导向出发，深入浅出地讲解嵌入式系统如何赋能现代生活，并在实际项目中逐步引导读者掌握嵌入式系统的设计与开发技能。本书不涉及“数字电子”的底层逻辑门电路、逻辑代数等内容，也不局限于“微型计算机”的通用架构原理，而是将重点放在了如何利用现有的微处理器（通常是嵌入式处理器）为特定应用场景构建软硬件一体化解决方案。 内容亮点与结构安排 本书的结构设计兼顾了理论的系统性和实践的针对性，力求让读者在理解基本概念的同时，能够快速上手进行项目开发。 第一部分：嵌入式系统概览与核心概念 1. 嵌入式系统入门： 详细阐述嵌入式系统的定义、特点、发展历程及其在物联网、工业控制、智能家居、医疗设备、汽车电子等各行各业的广泛应用。重点在于让读者建立对嵌入式系统“是什么”以及“能做什么”的直观认识。 2. 嵌入式系统的组成要素： 硬件平台： 微处理器/微控制器（MCU/MPU）： 介绍嵌入式系统中常用处理器的类型、基本架构（如ARM Cortex-M/A系列），以及它们与通用CPU的区别。重点在于理解它们作为“大脑”如何执行指令，以及其在功耗、性能、外设集成等方面的考量。（此处避免深入到数字逻辑门电路、逻辑门组合等理论，而是侧重于处理器功能和选型）。 存储器： 讲解RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、Flash存储器等在嵌入式系统中的作用，以及它们如何存储程序和数据。 输入/输出（I/O）接口： 介绍GPIO（通用输入输出）、UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等常用通信接口的功能和应用场景，重点在于理解这些接口如何实现嵌入式设备与外部传感器、执行器、其他设备进行数据交互。 其他关键组件： 如时钟、电源管理单元、定时器、中断控制器等，简述其作用，强调它们如何协同工作确保系统稳定运行。 软件系统： 嵌入式操作系统（RTOS）： 详细介绍实时操作系统（RTOS）的概念、重要性以及其与通用操作系统的区别。深入讲解任务调度、进程间通信（IPC）、中断处理、内存管理等RTOS核心机制，并以FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS为例，讲解其API使用和移植方法。 驱动程序： 讲解硬件驱动程序的作用，以及如何编写和调试针对特定硬件的驱动，使应用程序能够访问和控制硬件资源。 应用软件： 介绍如何开发面向具体应用需求的嵌入式应用程序，包括用户界面设计、算法实现、数据处理等。 3. 嵌入式软件开发流程： 需求分析与系统设计： 如何根据项目需求定义嵌入式系统的功能、性能、功耗等指标，并进行初步的软硬件架构设计。 硬件选型与评估： 如何根据项目需求选择合适的处理器、传感器、执行器及其他外围器件。 软件开发环境搭建： 详细介绍交叉编译环境（如GCC、Clang）、集成开发环境（IDE，如Keil MDK, STM32CubeIDE, VS Code with PlatformIO）的配置和使用。 编码实现： 讲解C/C++在嵌入式开发中的应用，包括嵌入式C的特性、指针、内存操作等。 调试与测试： 介绍常用的调试工具（如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪）和调试方法，以及软件单元测试、集成测试和系统测试的策略。 系统集成与部署： 将软件部署到目标硬件，并进行最终的系统验证。 第二部分：核心嵌入式开发技术详解 1. 深入理解嵌入式C语言编程： 强调嵌入式C语言的特殊性，包括对内存的精细控制（指针、位操作）、中断服务程序（ISR）的编写、嵌入式系统常用的数据结构及其效率优化。 2. 实时操作系统（RTOS）实战： 任务（Task）管理： 创建、删除、挂起、恢复任务，任务状态的理解。 任务间通信与同步： 信号量、互斥锁、事件标志、消息队列等机制的原理与应用，以及如何在多任务环境下避免竞态条件和死锁。 中断处理与定时器： 如何高效地处理外部中断，并利用定时器实现周期性任务和延时功能。 内存管理： 动态内存分配（malloc/free）在嵌入式系统中的注意事项，以及内存池等优化策略。 3. 通信接口与协议开发： UART通信： 串行通信原理、波特率设置、数据帧格式，以及如何使用UART与PC或其他设备进行数据交换。 SPI/I2C通信： 主从模式、数据传输时序、地址寻址等，以及如何通过这些接口连接传感器、EEPROM等外设。 网络通信（可选）： 介绍TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用，如嵌入式Linux的网络编程，或者裸机下的简单网络通信实现（如HTTP客户端）。（此处侧重于协议栈的使用，而非底层网络硬件的实现）。 4. 嵌入式Linux开发入门（可选）： 嵌入式Linux基础： 介绍嵌入式Linux的特点、架构，以及与桌面Linux的区别。 交叉编译工具链： 如何搭建和使用嵌入式Linux的交叉编译环境。 文件系统： 介绍嵌入式Linux的文件系统类型（如JFFS2, UBIFS）及挂载。 驱动程序开发入门： 讲解Linux内核驱动模型，如何编写简单的字符设备驱动。 应用开发： 在嵌入式Linux环境下进行应用程序开发。 第三部分：嵌入式系统项目实战 本书最核心的部分在于其大量的、贴近实际应用的实战项目。每个项目都遵循“需求分析-硬件选型-软件设计-编码实现-调试上线”的完整流程，并提供详细的代码示例和指导。 1. 智能家居控制模块： 项目目标： 设计一个能通过手机APP（或简易遥控器）控制灯光、风扇等电器的智能家居模块。 核心技术： 传感器数据采集（如温湿度传感器）、GPIO控制继电器、无线通信模块（如Wi-Fi, Bluetooth Low Energy），可能涉及MQTT协议。 2. 工业数据采集与传输： 项目目标： 设计一个能够采集工业现场传感器数据（如压力、温度、流量），并通过RS485总线或网络传输到上位机进行监控的设备。 核心技术： ADC（模数转换器）的使用、RS485通信协议、数据打包与校验、RTOS任务管理。 3. 嵌入式网络摄像头： 项目目标： 使用嵌入式Linux开发板，集成摄像头模块，实现视频流的捕获与网络传输。 核心技术： 摄像头驱动、音视频编解码（如H.264）、网络编程（RTSP/HTTP流媒体）、嵌入式Linux应用开发。 4. 手持式数据终端： 项目目标： 设计一个集成了显示屏、按键、条码扫描模块、数据存储功能的便携式数据采集设备。 核心技术： GUI（图形用户界面）开发（如LVGL）、输入设备处理、文件系统操作、低功耗设计。 第四部分：嵌入式系统的高级主题与未来展望 1. 嵌入式系统中的功耗管理： 介绍低功耗设计技巧、睡眠模式、电源管理单元（PMU）的应用。 2. 嵌入式系统的可靠性与安全性： 讨论固件更新（OTA）、安全启动、数据加密等。 3. 嵌入式开发工具链与技巧： 深入讲解一些高级调试技巧、性能分析工具、版本控制工具（如Git）在嵌入式项目中的应用。 4. 嵌入式系统发展趋势： 探讨人工智能（AI）在嵌入式设备中的应用（边缘AI）、物联网（IoT）生态系统、5G与嵌入式系统的结合等。 本书特色 面向非电子类读者： 语言通俗易懂，避免了大量底层电子理论，更注重功能的实现和应用。 理论与实践结合： 深入浅出的理论讲解与海量、贴近实际的开发项目相结合，让读者在动手实践中巩固知识。 主流技术覆盖： 涵盖了当前嵌入式领域最常用、最有前景的技术栈，如ARM架构、FreeRTOS/RT-Thread、嵌入式Linux等。 工程化思维培养： 强调从需求分析到系统集成的完整开发流程，培养读者的工程化设计和开发能力。 丰富的实战案例： 提供从入门到进阶的多个实际项目，让读者能够构建出有价值的嵌入式应用。 目标读者 本书适合计算机科学、软件工程、自动化、物联网工程等专业的学生，以及对嵌入式系统开发感兴趣的程序员、工程师，尤其是那些希望快速掌握嵌入式系统设计与开发技能，并应用于实际项目中的读者。即使您没有深厚的电子硬件背景，也能通过本书的学习，成为一名合格的嵌入式系统开发者。

评分☆☆☆☆☆

从整体的章节组织来看，这本书的编排显然是经过了深思熟虑的，它巧妙地平衡了理论的深度与工程的实用性之间的关系。例如，在数字电路部分介绍完触发器后，紧接着就引入了计数器和寄存器的设计实例，这种“即学即用”的模式极大地增强了阅读的连贯性和学习的主动性。我发现自己不再是被动地接收知识点，而是主动地去思考“这个逻辑元件能用来解决什么实际问题”。更值得称赞的是，书中对于一些常见的设计陷阱和易错点都有特别的“注意”或“辨析”栏目。比如，在讲解时钟信号的竞争冒险（Metastability）问题时，它不仅指出了问题存在，还给出了几种主流的硬件解决方案的优劣分析，这对于我们这些未来需要在实际产品中避免Bug的人来说，是无价的经验之谈。这种带有实战经验的指导性文字，让这本书的价值远超一般的理论参考书。

评分☆☆☆☆☆

书中的电路图绘制得极其规范和精细，这一点对于需要动手实践的读者来说至关重要。我之前看过的几本资料，图示总是模棱两可，有时候一个电阻的符号画得跟电容混淆，浪费了我大量时间去反推作者到底想表达什么。但此书不同，它在讲解组合逻辑和时序逻辑时所配的原理图，每一个元件的标识、导线的走向，都清晰得仿佛是用CAD软件一丝不苟绘制出来的。尤其让我印象深刻的是在讲解微处理器结构那一块，作者将CPU内部的各个模块——寄存器组、算术逻辑单元（ALU）、控制单元——之间的信息流向，用不同粗细和颜色的箭头进行了区分，这极大地帮助我理解数据在处理器内部是如何流转和被控制的。这种对细节的极致追求，体现了编者对读者学习体验的深度关怀。我尝试对照书中的图纸，在面包板上搭建了一个简单的四位加法器，结果一次成功，那种成就感，很大程度上归功于图纸本身的准确性和清晰度。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的封面设计简直是直击灵魂，那种深沉的蓝色配上简洁的字体，一看就知道里面装的是硬货，绝不是那种花里胡哨、内容空泛的读物。我拿到书的时候，那种纸张的质感就让我对接下来的阅读充满了期待。我平时对偏理论性的技术书籍都有点畏惧，总怕自己跟不上那种枯燥的逻辑推演，但翻开第一章，我就松了一口气。它没有直接抛出复杂的公式和晦涩的术语，而是非常巧妙地用了一些生活中的例子来类比数字系统的基本概念，比如用水龙头的水流比喻电流的“开”与“关”，这种由浅入深的铺垫，让初学者能够迅速建立起数字逻辑的直观感受。特别是关于布尔代数的部分，作者似乎是深谙“授人以渔”的道理，没有只是罗列各种逻辑门符号，而是详细讲解了它们在实际电路优化中的作用，读起来丝毫不费劲，反而有种豁然开朗的畅快感。这种循序渐进的教学方法，对于我这种非科班出身，但又必须掌握这部分基础知识的人来说，简直是天降甘霖，让原本高耸入云的知识壁垒，变成了一座可以攀登的阶梯。我甚至觉得，如果早几年能有这样一本入门书，我的学习路径可能会完全不同。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“微型计算机原理”部分，处理得极为高明，它没有陷入对特定型号芯片的过度纠缠，而是着重于讲解底层架构的通用性。许多教材一谈到微机原理，立刻就跳到某一代单片机的汇编指令集，搞得读者疲于奔命，学完A型号，B型号又换了一套指令，基础知识没扎稳。然而，本书的叙事逻辑是基于冯·诺依曼体系结构展开的，从内存的寻址方式到总线的仲裁机制，都保持了高度的抽象和概括性。这种处理方式的好处是，当你理解了这里的原理，再去接触任何新的嵌入式系统或微控制器时，都能迅速抓住其核心脉络，触类旁通。我个人尤其欣赏它对中断机制的讲解，作者用了一个生动的“工厂生产线紧急停工处理流程”的比喻，将中断的优先级、向量表查询和现场保护/恢复过程描述得层次分明，让复杂的实时性问题变得异常直观易懂，完全摆脱了传统教科书中那种冷冰冰的流程图叙述。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，怎么说呢，它不像某些专业书籍那样充满了生硬的学术腔调，反而带有一种沉稳而热忱的师者风范。阅读过程中，我几乎感受不到任何“翻译腔”或者别扭的表达。作者在解释那些复杂的概念时，总能找到最恰当且精准的中文词汇来对应，使得理解的损耗降到了最低。比如，在描述时序逻辑电路的反馈路径时，它使用的措辞精准有力，既保证了技术上的严谨性，又避免了不必要的晦涩。而且，全书的排版也十分考究，行距和字号的搭配让人长时间阅读也不会感到视觉疲劳，这在厚厚的理工教材中是相当难得的品质。总而言之，这是一本将深奥的电子原理知识，通过严谨的逻辑构建和人性化的呈现方式，成功转化为易于接受的学习资源的典范之作，对于任何想系统掌握数字电子和微机基础的读者来说，都是一个极为可靠的选择。