单片微机习题集与实验指导书

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出版者:
作者:丁元杰 编
出品人:
页数:140
译者:
出版时间:2004-3
价格:14.00元
装帧:
isbn号码:9787111043010
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书在2001年第2版基础上修订,是机械工业出版社出版的上海普通高校九五重点教材《单片微机原理及应用》的配套教材。主教材十余年来热销不衰,受到兄弟院校和社会各方普遍欢迎与好评。

习题集部分,本版又增添了许多内容,题型也更全面;特别是跟随主教材,也相应添加了8086与PC方面的习题。它与主教材的第1-5章和第7章一一对应。其中部分习题还提供了参考答案或提示,有的可视作例题。另外,还收有上海市高校最近两年计算机等级考的相关试题,可供参考与练习。

实验指导书部分三章。第1章简要介绍了专为单片微机实验开发SD-1形实验装置。第2、3章分别列出了将它联成调试机,调试简单程序的实验与组成单片机系统,研究接口、应用、编程的实验。

本版进一步充实了课程设计指导书部分,汇集了更多适用宽、实用性强、便于教师增删修改和能引起学生浓厚兴趣的课题,以满足各校组织这一教学环节的不同需要。

本书供高等院校或单片微机培训班教学使用,也可供工矿企业需要掌握单片微机技术或将SD-1型装置用作用户箱,以工发单片机应用课题的广大科技人员学习与参考。

《嵌入式系统设计与应用实践》 内容提要 本书旨在为读者提供一套全面、深入且注重实践的嵌入式系统设计与开发指南。它并非一本纯粹的理论教材,而是侧重于将前沿的嵌入式技术与实际应用场景相结合,帮助读者快速构建和部署功能完善的嵌入式产品。全书围绕现代嵌入式系统研发的主流技术栈展开,涵盖了从底层硬件接口到上层应用软件开发的完整流程。 第一部分:嵌入式系统基础与硬件选型 本部分聚焦于嵌入式系统的基石知识。首先,详细介绍了嵌入式系统的基本架构、特点以及与通用计算机系统的核心区别。着重分析了微控制器(MCU)和微处理器(MPU)的架构差异(如CISC与RISC),并以主流的ARM Cortex-M系列和Cortex-A系列为例,剖析了其流水线设计、中断处理机制和内存保护单元(MPU/MMU)。 在硬件选型方面,本书强调“需求驱动”的原则。我们深入探讨了各类常用外设的选型标准和性能指标: 1. 存储器技术: 阐述了SRAM、DRAM(如DDR3/4)、Flash(NOR/NAND/eMMC)的工作原理、读写时序及其在不同应用中的优劣对比。特别讲解了如何根据系统功耗、读写速度和数据持久性要求进行合理搭配。 2. 传感器与执行器接口: 详细讲解了模拟信号采集(ADC/DAC)的精度、速度与噪声抑制技术。重点介绍了主流的串行通信接口,如SPI、I2C、UART、CAN Bus(针对工业控制和车载应用)的电气特性、时序图和软件驱动框架。此外,对高速串行接口如PCIe和USB OTG的底层通信协议进行了概述。 3. 电源管理与功耗优化: 这是移动和物联网设备设计的关键。本章探讨了LDO与开关电源(Buck/Boost)的选择,以及如何利用睡眠模式(Sleep Mode)、深度休眠模式(Deep Sleep)和时钟门控技术,实现系统级功耗的最小化。 第二部分:实时操作系统(RTOS)与底层驱动开发 现代嵌入式系统高度依赖操作系统提供任务调度、资源管理和进程间通信能力。本书将重点放在主流的RTOS——FreeRTOS和Zephyr上的实践。 1. RTOS核心概念与内核机制: 系统性地讲解了任务管理(创建、删除、优先级继承)、上下文切换、时间片轮转调度算法。深入剖析了信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)在解决临界区问题中的应用,以及消息队列(Message Queue)和事件组(Event Group)在异步通信中的作用。 2. 中断服务程序(ISR)设计与竞态条件: 强调ISR的设计原则:快速退出和最小化临界区。通过具体的代码示例,演示了如何安全地在中断和任务之间传递数据,避免死锁和优先级反转问题。 3. 设备驱动程序(Driver)的结构化开发: 介绍了分层驱动模型(如Linux驱动的子系统架构思想)在裸机或轻量级RTOS环境中的应用。详细指导读者如何编写可移植、健壮的设备驱动,包括寄存器访问封装、中断注册与去注册、DMA(直接内存访问)的配置与使用,以减轻CPU的负担。 第三部分:网络通信与中间件技术 随着物联网(IoT)的兴起,嵌入式设备联网能力至关重要。本部分专注于网络协议栈的实现和应用。 1. TCP/IP协议栈的精简实现: 介绍了LwIP(轻量级IP)的架构,包括其内存管理、PBUF结构和核心协议(ARP, ICMP, TCP, UDP)的运作流程。重点讲解了如何在资源受限的环境下配置和优化LwIP以满足特定吞吐量和延迟要求。 2. 无线通信协议栈实践: 涵盖了Wi-Fi(802.11)和低功耗广域网(LPWAN,如LoRa/NB-IoT)的接入和数据传输流程。提供了使用MQTT、CoAP等轻量级应用层协议进行数据发布/订阅的实践案例,强调安全认证(TLS/DTLS)的集成。 3. 嵌入式中间件与数据持久化: 探讨了文件系统(如FATFS、JFFS2)在嵌入式存储介质上的应用,包括磨损均衡(Wear Leveling)的概念。此外,介绍了数据库技术(如SQLite嵌入式版本)在需要复杂数据查询和本地缓存时的集成方法。 第四部分:系统调试、测试与安全加固 高质量的嵌入式产品离不开严格的测试和可靠的安全保障。 1. 高效调试技术: 深入讲解了JTAG/SWD接口的工作原理及其在硬件调试中的作用。重点教授如何使用逻辑分析仪和示波器进行时序分析和信号完整性检查。同时,系统介绍了printf调试、环形缓冲区调试以及断言(Assertion)在快速定位Bug中的高效用法。 2. 系统级测试方法: 区分了单元测试、集成测试和系统测试。提出了基于硬件在环(HIL)的自动化测试框架搭建思路,使用脚本语言(如Python)驱动测试设备,实现回归测试和边界条件测试的自动化。 3. 嵌入式安全基础: 讨论了常见的攻击面(如固件侧信道攻击、内存溢出)。介绍了安全启动(Secure Boot)的基本流程,如何使用硬件加密加速器(如TrustZone技术)来保护密钥和敏感代码,以及OTA(Over-The-Air)固件升级过程中的加密校验机制。 本书特色 项目驱动导向: 全书穿插了多个综合性实验项目,涵盖了智能家居控制器、工业数据采集终端和低功耗无线传感器网络节点的设计,确保读者学以致用。 代码质量强调: 不仅关注功能的实现,更注重代码的可读性、模块化和效率优化,培养工程师的工程素养。 跨平台思维: 引导读者理解在不同硬件架构和操作系统抽象层次上,如何迁移和重构软件设计,培养架构设计能力。 本书适合电子工程、自动化、计算机科学等专业的本科高年级学生、研究生,以及希望系统学习和提升嵌入式系统实战技能的初、中级工程师阅读。

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读后感

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这本书的出现,简直就是我这个单片机小白的救星!之前看那些理论书籍,脑袋里都是一团浆糊,公式看得我头晕眼花,到底什么时候能动手做出点东西来,一直是个模糊的愿景。但拿到这本《单片机习题集与实验指导书》之后,我感觉我的人生轨迹都开始加速了!它的习题部分,设计得太巧妙了,不是那种死板的填空选择,而是真正考察你对原理的理解。比如,一道题会让你设计一个定时器中断,我一开始以为很简单,写完代码才发现,啊,原来时序这么重要!它不会直接告诉你答案,而是会引导你去思考,去查阅手册,去琢磨寄存器的每一位代表什么。而且,实验指导书的部分更是我的福音。那些图文并茂的步骤,清晰得就像手把手教你一样。我第一次成功点亮LED灯的时候,那种成就感真是无法形容,感觉自己瞬间就从“理论的囚徒”变成了“实践的魔法师”。最关键的是,这本书的难度梯度设置得非常合理,从最基础的IO口控制,到复杂的ADC、DAC,再到后来的通信协议,一步一个脚印,让我感觉自己不是在被“灌输”知识,而是在“搭建”知识的体系。每次完成一个实验,我都会学到很多书本上可能一带而过的细节,比如电容的选型,晶振的匹配,这些看似不起眼的东西,在实际操作中却能带来巨大的影响。我甚至还开始尝试根据书中的例子,去修改和扩展,比如让LED灯闪烁的模式更多样化,或者让ADC采集到的数据在数码管上显示出来。这本书让我真正体会到了“学以致用”的乐趣,它不仅仅是一本书,更是我单片机学习道路上不可或缺的伙伴。我强烈推荐给所有跟我一样,被理论压得喘不过气来的初学者。

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我一直对嵌入式系统充满好奇,总觉得那些小小的芯片背后隐藏着巨大的能量,能够控制各种复杂的设备。但苦于没有系统的学习资料,总是浅尝辄止。这本《单片机习题集与实验指导书》的出现,彻底改变了我的学习困境。它不像传统的教材那样枯燥乏味,而是将理论知识与实践操作紧密结合。习题部分的设计非常人性化,从基础的位操作到复杂的算法实现,都循序渐进,而且题目类型多样,有选择题、填空题、简答题,更有大量的编程题,让你真正动起手来。我印象最深的是一道关于中断向量表的题目,我一开始对中断的概念有些模糊,但通过做题和参考指导书中的详细讲解,我才恍然大悟。指导书中的实验项目,每一个都设计得非常巧妙,从硬件电路图到代码实现,都讲解得非常到位。我尤其喜欢它对每个实验的背景知识和原理的解释,让我不仅知其然,更知其所以然。比如,在学习SPI通信的实验时,它不仅仅告诉你如何连接芯片,如何编写代码,还详细解释了SPI的时序图,以及主从设备的通信过程。这对于理解通信协议至关重要。我还会主动去尝试修改实验中的参数,比如改变ADC的采样率,或者调整PWM的占空比,看看会对结果产生什么影响。这种探索性的学习方式,让我对单片机的理解更加深刻。这本书让我明白,学习单片机不仅仅是背诵代码,更是要理解底层原理,掌握硬件特性,并且能够灵活运用到实际项目中。我真心觉得,这本书是我打开单片机世界大门的一把金钥匙。

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在我看来,学习单片机最关键的两点,是扎实的理论基础和丰富的实践经验。而这本《单片机习题集与实验指导书》,恰恰完美地平衡了这两者。书中的习题部分,内容涵盖了单片机开发的方方面面,从最基础的IO口操作,到复杂的ADC、DAC转换,再到通信协议的应用,每一个习题都设计得非常巧妙,能够引导你深入思考,从而加深对理论知识的理解。我尤其喜欢书中关于中断和异常处理的习题,这些内容在实际项目中至关重要,而书中的习题能够帮助你系统地掌握这些概念。例如,一个习题要求你设计一个能够响应多个外部中断的程序,并根据中断的优先级进行处理。这不仅考察了你对中断向量表和中断服务程序的理解,更让你体会到了多任务并发的挑战。而实验指导书部分,则是我进行实践操作的“宝典”。它提供了大量的经典实验项目,每一个实验都配有详细的硬件电路图、元器件清单和代码示例。让我印象深刻的是一个关于PID控制算法在电机调速中的应用实验。通过这个实验,我不仅学会了如何实现PID算法,还对如何将其应用到实际的电机控制系统中有了更清晰的认识。这本书让我觉得,学习单片机不再是枯燥的学习过程,而是一个充满探索和发现的旅程。它不仅教授了我知识,更激发了我对嵌入式技术的热情。

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学习单片机,对我来说曾经是一件非常头疼的事情。理论书上的公式和概念,让我望而却步,总觉得离实际应用太遥远。直到我入手了这本《单片机习题集与实验指导书》,我才真正体会到什么叫做“学以致用”。它不仅仅是一本习题集,更是一本实践手册,将理论与实践完美地结合在了一起。我喜欢它习题的设计,不是那种死记硬背的题目,而是让你在解决问题的过程中,去主动思考,去运用知识。比如,一道关于定时器模式的题目,它要求你实现一个具有不同闪烁频率的LED灯,并且可以通过外部中断来切换模式。这不仅仅是考察你对定时器的理解,更考验你对中断优先级和状态切换的掌握。当我成功地让LED灯按照我的设想闪烁时,那种成就感是无法用言语形容的。而实验指导书部分,更是让我爱不释手。它提供了非常详细的实验步骤,从元器件的选型到电路的连接,再到代码的编写和调试,都讲解得非常到位。我尤其喜欢它对每个实验的原理和背景知识的解释,让我不仅知道如何做,更知道为什么这样做。比如,在学习数码管显示实验时,它详细讲解了数码管的驱动方式,以及如何使用位选和段选来显示数字。这让我对数码管的理解更加深刻。这本书让我明白,学习单片机,最重要的就是动手实践。它提供了一个非常好的平台,让你能够在相对安全的环境下进行各种尝试,并从中学习。我真心推荐这本书给所有想学单片机的朋友,它绝对是你学习路上的得力助手。

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作为一名工程专业的学生,我对各种电子设备都抱有浓厚的兴趣,尤其是那些能够实现智能化控制的单片机。然而,理论知识的学习总是显得枯燥乏味,很难激起我的学习热情。这本《单片机习题集与实验指导书》的出现,彻底改变了我的学习体验。这本书将枯燥的理论知识,通过一系列精心设计的习题和详细的实验指导,变得生动有趣,易于理解。它的习题部分,从基础的IO口控制到复杂的嵌入式系统设计,都循序渐进,难度适中。我特别喜欢书中关于通信协议的习题,例如I2C和SPI的总线通信。它不仅仅是让你去理解协议的原理,更是让你通过实际的编程,去体会总线通信的特点和难点。当我成功地通过I2C总线读取多个传感器的数据时,我感觉自己对嵌入式通信有了更深的理解。而实验指导书部分,更是让我爱不释手。它提供了大量的经典实验项目,每个实验都有详细的硬件连接图、元器件清单和代码示例,而且对代码的讲解也非常深入,让你能够理解每一行代码的作用。我最喜欢的是一个关于嵌入式GUI设计的实验,通过学习这个实验,我不仅学会了如何使用图形库来创建用户界面,还对嵌入式系统的人机交互有了更深入的了解。这本书让我明白,学习单片机,最重要的就是理论与实践相结合。它提供了一个非常好的平台,让你能够在实践中不断学习和进步,并最终掌握单片机开发的核心技能。

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我一直对电子技术充满热情,尤其对单片机这种小巧却功能强大的微控制器着迷。但苦于没有系统的学习方法和实践指导,我的学习之路总是显得有些磕磕绊绊。直到我接触到这本《单片机习题集与实验指导书》,我才感觉自己找到了真正的“良师益友”。这本书最大的特色在于它的“习题+指导”模式,它不是简单地罗列知识点,而是通过一系列精心设计的习题,引导读者深入理解单片机的核心概念。这些习题不仅仅是理论的考察,更是对实际应用能力的训练。例如,书中有一个关于ADC转换的综合性习题,要求你设计一个能够采集环境光强度并控制LED亮度的系统。这个习题的设计非常巧妙,它要求你不仅要理解ADC的工作原理,还要掌握IO口控制、条件判断以及简单的PID控制思想。当我通过独立思考和查阅资料,最终完成这个习题时,我感觉自己对ADC的应用有了全新的认识。而实验指导书部分,更是让我如虎添翼。它提供了详细的实验步骤和清晰的电路图,让我能够轻松地搭建硬件平台,并一步步地实现预期的功能。我尤其喜欢其中关于步进电机控制的实验,它详细讲解了步进电机的驱动原理和控制方式,并提供了完整的代码示例。通过这个实验,我不仅学会了如何控制步进电机,还对电机控制有了更深层次的理解。这本书让我明白,学习单片机,最关键的是要勇于实践,敢于尝试。它提供了一个非常好的平台,让你能够在实践中不断学习和进步。

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坦白说,我之前对单片机有过一些接触,但总感觉自己像个无头苍蝇,东一榔头西一棒子,学到的知识零散且不成体系。直到我翻阅了这本《单片机习题集与实验指导书》,我才找到了那种“拨开云雾见月明”的感觉。它的习题设计,简直就是为我量身定做的。每一个习题都紧扣实际应用,让你在解决问题的过程中,不知不觉地掌握了新的知识点。举个例子,有一道关于定时器溢出中断的题目,它要求你实现一个LED的闪烁,但闪烁的频率可以通过外部按键来调节。这不仅仅是考察你对定时器的理解,还涉及到按键消抖和状态机的设计。当我完成这个习题的时候,我感觉自己对中断的理解提升了好几个档次。更让我惊喜的是,实验指导书的部分。那些实验项目,不仅有详细的电路图和接线说明,还有高质量的代码示例,而且对代码的每一部分都做了详尽的注释。我第一次成功地实现了LCD1602液晶的显示,并且能够通过按键来切换显示内容,那种成就感真的无法言喻。我甚至还尝试着去修改代码,让它能够显示一些更复杂的信息,或者实现一些动画效果。这本书让我明白,学习单片机不是一蹴而就的,而是需要大量的练习和实践。它提供了一个非常好的平台,让你能够安全地进行各种尝试,即使犯错了,也能从错误中学习。我真心觉得,这本书为我后续更深入的学习打下了坚实的基础,我迫不及待地想用它来完成更多更复杂的项目。

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说实话,我之前对单片机的一些概念,总是停留在“听过”的层面,真正要让我去实现,还是觉得有些力不从心。这本书《单片机习题集与实验指导书》的出现,简直就是为我这样的“理论派”量身定做的“实战指南”。它的习题设计,非常接地气,不是那种空中楼阁式的题目,而是紧密联系实际应用,让你在解决问题的过程中,不知不觉地掌握了知识。比如,有一道关于LCD1602字符屏显示的题目,它要求你不仅要能够显示静态字符,还要实现滚动显示。这不仅考察你对LCD1602的时序和指令的理解,更让你在实践中体会到如何进行数据处理和状态切换。而实验指导书部分,更是让我对动手实践充满了信心。它提供的实验项目,步骤清晰,图文并茂,而且代码注释详尽。我第一次成功地用STM32单片机实现了蓝牙通信,将手机APP与单片机连接起来,那种感觉真的太奇妙了!我甚至还尝试着去修改代码,让它能够实现更复杂的功能,比如通过蓝牙控制RGB灯的颜色变化。这本书让我明白,学习单片机,最重要的就是不断地去尝试,去犯错,然后从错误中学习。它提供了一个非常好的平台,让你能够在安全且可控的环境下,进行各种大胆的尝试。我真心觉得,这本书为我打开了单片机技术的大门,让我看到了无限的可能性。

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我一直对电子硬件和编程充满好奇,总觉得那些小小的芯片背后蕴藏着巨大的能量,能够驱动各种智能设备。但是,在自学单片机的过程中,我总是觉得理论和实践之间存在一道难以逾越的鸿沟。直到我发现了这本《单片机习题集与实验指导书》,我才感觉自己找到了通往单片机世界的“捷径”。这本书最大的亮点在于,它不仅仅提供了大量的习题来巩固理论知识,更提供了详细的实验指导,让你能够亲手去实现那些曾经只在书本上看到的场景。我最喜欢它的习题部分,设计得非常有启发性。比如,有一道关于定时器模式的习题,它要求你实现一个具有不同闪烁频率的LED灯,并且可以通过外部中断来切换模式。这不仅仅是考察你对定时器的理解,更考验你对中断优先级和状态切换的掌握。当我成功地让LED灯按照我的设想闪烁时,那种成就感是无法用言语形容的。而实验指导书部分,更是让我对动手实践充满了信心。它提供的实验项目,步骤清晰,图文并茂,而且代码注释详尽。我第一次成功地用AVR单片机实现了红外遥控接收功能,通过遥控器控制LED的开关,那种感觉真的太奇妙了!我甚至还尝试着去修改代码,让它能够识别更多的按键,实现更复杂的功能。这本书让我明白,学习单片机,最重要的就是不断地去尝试,去犯错,然后从错误中学习。它提供了一个非常好的平台,让你能够在安全且可控的环境下,进行各种大胆的尝试。

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作为一个对自动化和智能控制领域充满兴趣的学生,我一直想深入了解单片机的工作原理,并希望能够动手实践。在寻找学习资料的过程中,我偶然发现了这本《单片机习题集与实验指导书》。这本书最大的亮点在于它将枯燥的理论知识,通过生动有趣的习题和详细的实验指导,变得易于理解和掌握。书中的习题部分,内容丰富,涵盖了单片机开发的各个方面,从基础的IO口控制到复杂的通信协议,都设计得循序渐进,难度适中。我特别喜欢它的编程题,不仅仅是简单的代码实现,更多的是考察你对算法的理解和应用。比如,一道关于ADC数据采集和处理的题目,它要求你实现一个简单的温度监测系统,并能通过数码管显示温度。在完成这个习题的过程中,我不仅学会了如何配置ADC,还学习了如何对采集到的数据进行滤波和校准。而实验指导书的部分,则更是我的“秘密武器”。它提供了大量的经典实验项目,每个实验都有详细的硬件连接图、元器件清单和代码示例,而且对代码的讲解也非常深入,让你能够理解每一行代码的作用。我最喜欢的是一个关于舵机控制的实验,通过学习这个实验,我不仅学会了如何使用PWM来控制舵机的角度,还对舵机的工作原理有了更深入的了解。这本书让我体验到了学习的乐趣,也激发了我进一步探索单片机世界的信心。我相信,这本书能够帮助更多像我一样对单片机感兴趣的初学者,快速入门并掌握相关技能。

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