单片机原理及其嵌入式应用教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京希望电子出版社

作者:王宜怀

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2002-8

价格:23.0

装帧:平装

isbn号码:9787900101761

丛书系列:

图书标签:

• 1
• 单片机
• 嵌入式系统
• 原理
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• C51
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• 电子工程
• 微控制器

《数字信号处理基础与实践》 —— 从理论深度到工程应用的桥梁 --- 第一部分：理论基石与数学模型 本书旨在为读者构建坚实的数字信号处理（DSP）理论框架，深入剖析信号的本质、离散化过程及其在频域的表示。我们摒弃了过度依赖抽象公式的陈旧叙述方式，转而采用直观的物理图像和清晰的数学推导相结合的路径。 第一章：信号的离散化与采样理论 本章详细阐述了连续时间信号到离散时间信号的转换过程。我们不仅覆盖了奈奎斯特-香农采样定理的基本原理，更侧重于讨论欠采样、超采样的实际工程意义。重点分析了混叠现象（Aliasing）的成因、影响，并引入了抗混叠滤波器的设计准则。通过大量实际案例，演示如何根据信号带宽和精度要求，精确选择采样率和量化位数。此外，对零阶保持器（ZOH）和一阶保持器（FOH）的重建特性进行了详尽的比较分析，突出了它们在不同应用场景下的适用性。 第二章：离散时间信号的时域与频域分析 本书深入探讨了离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。我们构建了一个清晰的脉冲序列模型，用以解释卷积的本质，并将其与信号滤波操作紧密关联。傅里叶级数在周期信号分析中的应用，以及如何通过周期延拓来理解非周期信号的频谱结构，是本章的核心。特别地，本章详细阐述了离散傅里叶变换矩阵的特性，为后续快速算法的学习奠定基础。我们强调了DFT的周期性与线性卷积的关系，这对于理解频谱泄漏（Spectral Leakage）至关重要。 第三章：Z变换——系统分析的利器 Z变换是分析离散时间系统的核心工具。本章从拉普拉斯变换的观点出发，自然过渡到双边和单边Z变换。我们详尽讨论了收敛域（ROC）的概念及其在因果性、稳定性判断中的决定性作用。本书不仅罗列了常用序列的Z变换对，更着重于利用Z变换的性质（如时移、微分等）来求解线性常系数差分方程（LCCDE）。对于初学者常见的ROC与系统响应混淆问题，我们提供了图示化的解析，确保读者能够准确把握ROC的几何意义。 --- 第二部分：线性时不变系统与滤波器设计 本部分将理论知识转化为实际的系统设计能力，重点关注线性时不变（LTI）系统的分析、脉冲响应的概念，以及如何设计满足特定指标的数字滤波器。 第四章：离散时间系统的分析与稳定性 LTI系统的核心在于其脉冲响应 $h[n]$。本章细致地解释了系统的零输入响应（ZIR）和零状态响应（ZSR），并演示了如何通过脉冲响应与输入信号的卷积，得到系统的总输出。系统的稳定性判据（Bilateral ZT下的ROC包含单位圆）被反复强调和验证。我们引入了系统的传递函数 $H(z)$，并利用其零点和极点的位置，直观地预测系统的瞬态行为和稳态响应特征。 第五章：有限脉冲响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器因其线性相位特性在许多高保真应用中不可替代。本章系统地介绍了FIR滤波器的主要设计方法： 1. 时域法（窗函数法）： 详细分析了理想滤波器的脉冲响应，并系统比较了矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等常见窗函数的频谱特性和旁瓣衰减性能，指导读者根据设计要求选择最佳窗函数。 2. 频率采样法与等波纹法概述： 简要介绍了频率采样法的基本思想，并对Parks-McClellan算法（MP算法）的理论基础进行了概述，强调其在获得最优幅度响应方面的优势。 第六章：无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器以其高效率和陡峭的过渡带著称。本章专注于将成熟的模拟滤波器设计技术转化为数字域： 1. 预畸变与双线性变换（BLT）： BLT是IIR设计中最常用的方法。我们详细推导了BLT的映射关系，并重点分析了预畸变（Prewarping）技术，以保证数字滤波器在特定截止频率处的准确性。 2. 模拟原型到数字实现的转换： 覆盖了从巴特沃斯（Butterworth）滤波器（最大平坦度）到切比雪夫（Chebyshev）滤波器（等波纹响应）的设计流程，包括确定滤波器的阶数、频率变换和直接形式/级联形式的实现。 --- 第三部分：高效计算与实际应用 本部分聚焦于优化DFT的计算效率，并引入了现代DSP系统中的关键算法和实际应用案例。 第七章：快速傅里叶变换（FFT）算法 DFT的 $O(N^2)$ 复杂度在处理大数据流时是不可接受的。本章全面解析了快速傅里叶变换（FFT）的原理，重点是基-2 DIT（时间抽取）和基-2 DIF（频率抽取）算法。我们通过蝶形运算图（Butterfly Diagram）来可视化分解过程，并讨论了输入数据的蝶形顺序（Bit-Reversal）要求。此外，本章也探讨了非整数次幂的FFT算法的引入背景，如Split-Radix算法的优势。 第八章：谱分析与参数估计 数字谱分析是DSP的核心应用之一。本章详细区分了周期图法（Periodogram）的局限性（如方差大和分辨率低），并系统地介绍了提高谱估计质量的方法： 1. Welch平均法： 通过分段、加窗和平均，有效降低了周期图的估计方差。 2. 更高分辨率谱估计： 简要介绍了子空间法（如MUSIC）和ARMA模型（如Burg法）的基本思想，用于处理短数据序列或需要更高频率分辨率的场景。 第九章：自适应滤波与现代应用 现代信号处理离不开自适应算法。本章介绍了最小均方（LMS）算法的基本结构和收敛性分析。LMS算法作为自适应滤波器的基石，被应用于噪声消除（Noise Cancellation）和回声消除（Echo Cancellation）等领域。我们通过清晰的误差反馈机制图，解释了权值更新规则的推导过程，并讨论了步长参数对收敛速度和稳态误差之间的权衡。 --- 本书特色 工程驱动： 每一个理论概念都紧密结合了实际的工程需求和设计挑战。 可视化教学： 大量使用时域波形、频谱图、零极点图和信号流图来辅助理解抽象概念。 注重实践： 尽管本书侧重理论深度，但穿插了大量关于MATLAB/Python实现思路的讨论，为读者后续的软件仿真和硬件加速打下坚实基础。 逻辑递进： 章节安排遵循“信号→系统→分析→设计→应用”的逻辑链条，确保知识体系的完整性和连贯性。 本书适合于电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的高年级本科生、研究生，以及需要系统提升DSP知识的工程技术人员。掌握本书内容，读者将能够独立进行数字滤波器的设计、频谱分析算法的实现与优化。

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