PIC微控制器设计（原书第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 马丁P.贝茨 著，许辉 等 译

图书标签:

• PIC单片机
• 嵌入式系统
• 微控制器
• 电子设计
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 电路设计
• 单片机应用
• 电子工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111533900

版次：1

商品编码：11942270

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国外电子与电气工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：357

内容简介

　　本书系统介绍了基于PIC单片机设计微控制系统的基本方法。首先重点介绍PIC16F84A芯片的基本结构和编程技术；其次介绍了如何使用免费的PIC单片机开发软件MPLABIDE，以及ProteusVSM交互式电子设计软件，开发自己的应用程序并对功能进行仿真；后重点介绍了基本接口、电机驱动、温度控制和一般控制系统的设计方法，并提供了相应的完整的软件代码示例。本书可作为电类专业微处理器课程的本科生教材，还可作为微控制器爱好者和专业工程师的参考书籍。

目录

译者序
第3版序
第3版前言
第一部分　入门
第1章　计算机系统2
1.1　个人计算机系统3
1.2　文字处理器的操作7
1.3　微处理器系统9
1.4　微控制器的应用12
第2章　微控制器的操作20
2.1　微控制器的架构21
2.2　程序操作25
第3章　简单的PIC应用35
3.1　硬件设计36
3.2　程序执行39
3.3　程序BIN141
3.4　汇编语言43
第4章　PIC程序开发49
4.1　程序开发50
4.2　程序设计52
4.3　程序编辑53
4.4　程序结构57
4.5　程序分析58
4.6　程序汇编62
4.7　程序仿真65
4.8　程序下载68
4.9　程序测试71
第二部分　PIC微控制器
第5章　PIC架构74
5.1　框图76
5.2　程序执行77
5.3　文件寄存器的设置78
第6章　编程技术86
6.1　程序时序图87
6.2　硬件计数/定时器88
6.3　中断92
6.4　寄存器操作98
6.5　特殊功能105
6.6　汇编伪指令107
6.7　伪指令112
6.8　数值类型112
6.9　数据表114
第7章　PIC开发系统117
7.1　在线编程118
7.2　PICkit2演示系统119
7.3　PIC 16F690 芯片120
7.4　测试程序121
7.5　模拟输入123
7.6　仿真测试124
7.7　硬件测试125
7.8　其他PIC演示套件125
7.9　在线调试127
7.10　在线仿真129
第三部分　PIC应用
第8章　应用设计132
8.1　设计规范133
8.2　硬件设计135
8.3　软件设计137
8.4　程序实现142
第9章　程序调试148
9.1　语法错误149
9.2　逻辑错误151
9.3　测试计划157
9.4　交互式调试159
9.5　硬件测试163
第10章　硬件原型设计165
10.1　硬件设计166
10.2　硬件结构167
10.3　Dizi84板的设计172
10.4　Dizi84板的应用176
第11章　PIC电动机应用192
11.1电动机控制193
11.2电动机应用板MOT2194
11.3电动机控制方法197
11.4MOT2的测试程序198
11.5闭环速度控制203
11.6电动机控制模块209
第四部分　微控制器系统
第12章　更多的PIC微控制器216
12.1共同特征218
12.2器件选择222
12.3外设接口227
12.4串口230
第13章　更多的PIC应用236
13.1TEMCON2温度控制器237
13.2简化的温度控制器252
13.3PIC的C语言编程254
第14章　更多的控制系统259
14.1其他微控制器260
14.2微处理器系统262
14.3控制技术266
14.4控制系统设计273
第五部分　附录
附录A　二进制数278
附录B　微电子器件290
附录C　数字系统305
附录D　Dizi84演示板317
附录E　Dizi690演示板334
习题参考答案350

前言/序言

　　第3版前言　　微控制器是目前许多电子产品的核心。手机、微波炉、数字电视、信用卡、互联网和其他许多现有的技术都依靠这些小而不显眼的设备，使这一切成为可能。　　本书尝试向初学者介绍这种无处不在而又复杂的技术。从标准的PC开始，讲述基本概念和术语：微处理器系统、存储器、输入和输出以及一般的数字系统概念。然后，我们将继续学习PIC微控制器（MCU）。在小规模的工业应用市场上它占主导地位，其制造商为Microchip Technology公司。　　我们将从研究一个商业上不再重要，但比较简单，且拥有少量高级功能的芯片PIC 16F84A开始。它是第一个具有闪存程序存储器和记忆棒的小型微控制器之一，这些功能使得它可以很容易重新编程，因此它非常适合学习者和电子产品爱好者使用。我们将学习如何连接此芯片和在芯片上编程，并且设计简单的应用，如输出让LED闪烁。此外，还会介绍仿真软件使得设计过程更容易、更有趣。然后，我们将继续介绍PIC 16F690芯片，它是PIC领域中功能较多，最具代表性的产品。在实际应用（如汽车发动机控制或通信系统）中，使用的许多单片机都比较强大，但操作原理是一样的。其他类型的控制技术将与本书介绍的微控制器进行比较分析。　　本书采用的大部分例子都与电动机控制有关，因为电动机控制是一个非常常见的应用程序（磁盘驱动器、洗衣机、输送机等）。小型直流电动机价格低廉，通过一个简单的电流驱动接口可以很容易地连接到PIC芯片上。电动机的响应可能很复杂，但是很容易被观察到，这都表明它是与实时系统控制相关的问题。电动机还提供了一个与更多工程领域的链接，如机电一体化、机器人、数控机床和工业系统，这些知识对该学科的学生和工程师都非常有用。　　区分微处理器和微控制器最大的问题是要充分理解它们的工作原理，需要同时了解两者的硬件和软件。因此，我们要围绕这个主题，从不同角度了解系统，直到建立一个合理的认知水平。本书包括基本的硬件设计、接口、程序开发、调试、测试，并使用一系列简单的例子进行分析。数字系统、数字化的原则和微处理器的系统概念，以及系统设计练习，这些基本概念会在附录中介绍，以供不具备这种必要背景的读者参考。附录E介绍了使用Proteus VSM电子设计套件进行设计的整个过程。　　在每章开始有个该章重点，以使该章的内容一目了然。在每章最后列出一组问题，用于学生的自我评估和正式测试（答案在本书末），根据需要，建议实践活动可以演变为实际评估。本书的风格可供写实际评估技术报告的学生作为一个模型借鉴。应用程序开发的各个阶段应清楚地标明以下情况：规范、设计、实现和测试。　　每章的内容既兼顾了整本书的连续性，又允许每个章节可以独立阅读。因此在章节之间会有少量重复内容，这有助于读者学习。主体总是庞大而复杂，因此在这类书里到底应该包含什么总是很难决定。我的原则是始终保持简单，我希望我的选择将帮助读者开始了解微控制器的奇妙世界，对开发的实际应用有合理的理解，进而可以从事微控制器的设计和应用。然而，对微控制器的理解是任何电气工程师必不可少的基础，因为该技术是现在大多数电子产品和工业系统的核心。

《嵌入式系统设计精要：基于PIC微控制器的实践指南》 本书旨在为读者提供一个全面且深入的嵌入式系统设计入门与进阶的实践指南，重点聚焦于当今工业界广泛应用的PIC微控制器系列。通过详实的理论阐述、丰富的实践案例以及清晰的代码示例，本书将带领读者从零开始，一步步掌握嵌入式系统开发的各个关键环节，最终能够独立完成复杂的嵌入式产品设计与实现。 核心内容概览： 本书内容结构紧凑，逻辑清晰，从基础理论到高级应用，层层递进，确保读者能够系统性地构建对嵌入式系统设计乃至PIC微控制器开发的全面认知。 第一部分：嵌入式系统基础理论与PIC微控制器概述 在正式进入PIC微控制器的细节之前，本书将首先为读者建立起坚实的嵌入式系统基础理论框架。这部分内容将涵盖： 嵌入式系统的概念与特征： 深入剖析嵌入式系统在现代科技中的定位、核心特征（如专用性、实时性、集成度高、功耗低等），以及其在不同领域的应用场景（如消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备、物联网等）。通过对比通用计算机系统，突出嵌入式系统的独特性与挑战。 微控制器（MCU）基础： 详细介绍微控制器的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM/Flash）、输入/输出（I/O）接口、定时器/计数器、中断控制器、串行通信接口（UART、SPI、I2C等）以及模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）等常用外设。阐述微控制器的工作原理，数据流的产生与处理过程。 PIC微控制器家族概览： 介绍Microchip Technology公司推出的PIC微控制器系列产品的历史沿革、主要家族（如PIC10、PIC12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC、PIC32等）的特点、性能差异与适用领域。重点解读不同家族在CPU架构（如8位、16位、32位）、指令集、存储器类型、外设配置、封装方式等方面的区别，帮助读者根据项目需求选择合适的PIC系列。 开发环境与工具链： 详细介绍开发PIC微控制器所需的软硬件工具，包括集成开发环境（IDE）如Microchip MPLAB X IDE，编译器（如XC8、XC16、XC32），调试器/编程器（如PICkit、ICD），以及仿真器。指导读者如何安装、配置和使用这些工具，为后续的开发实践打下基础。 第二部分：PIC微控制器核心硬件与编程基础 这一部分将深入探讨PIC微控制器的内部硬件架构，并引入C语言作为主要的开发语言，使读者能够直接控制硬件资源。 PIC微控制器核心架构解析： CPU与指令集： 深入讲解PIC系列微控制器的CPU架构，包括数据通路、寄存器组织、堆栈机制等。详细介绍PIC指令集的基本类型、寻址方式、指令执行流程，以及如何利用汇编语言辅助理解和优化C语言代码。 存储器组织与管理： 阐述PIC微控制器的程序存储器（Flash）、数据存储器（RAM、EEPROM）的组织方式、读写机制，以及特殊功能寄存器（SFRs）的概念与作用。讲解程序如何加载到Flash中，数据如何在RAM中进行操作，以及EEPROM在非易失性数据存储中的应用。 中断系统： 详细讲解PIC微控制器的中断机制，包括中断源、中断向量、中断优先级、中断使能/禁止、中断服务程序（ISR）的设计与编写。强调中断在实现实时响应和提高系统效率中的关键作用。 GPIO（通用输入/输出）端口编程： 端口配置： 讲解TRIS寄存器、PORT寄存器、LAT（Output Latch）寄存器等用于控制GPIO方向、输出状态和读入值的关键寄存器。 基本输入输出： 通过具体的LED点亮、按键检测等实例，演示如何配置GPIO端口作为输入或输出，实现最基本的硬件控制。 电平转换与驱动能力： 讨论GPIO的电平特性（TTL/CMOS兼容）、灌电流与拉电流能力，以及如何正确连接外部电路，避免硬件损坏。 定时器/计数器应用： 定时器工作原理： 详细介绍PIC微控制器内置的各种定时器（如Timer0、Timer1、Timer2等）的工作模式、预分频器、周期匹配、溢出中断等概念。 延时与定时： 通过编写定时器中断服务程序，实现精确的软件延时，以及周期性的定时任务。 脉冲宽度调制（PWM）： 讲解如何利用定时器生成PWM信号，用于控制电机速度、LED亮度等模拟量的输出。 串行通信接口（UART、SPI、I2C）： UART（通用异步收发传输器）： 详细介绍UART的工作原理，包括波特率、数据位、停止位、校验位等参数的设置。演示如何利用UART实现与PC或其他设备的串行通信，进行数据交互和调试。 SPI（串行外设接口）： 讲解SPI协议的主从模式、时钟同步、数据传输时序，以及其在连接传感器、存储器、显示屏等外设中的广泛应用。 I2C（集成电路互联总线）： 介绍I2C总线的工作方式，包括主设备、从设备、地址机制、 ACK/NACK握手信号。演示如何利用I2C与各种I2C接口的传感器、EEPROM等设备进行通信。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： ADC原理与应用： 详细讲解ADC的工作原理，包括采样、量化、编码过程。介绍ADC的通道选择、转换时钟、参考电压、分辨率等参数的设置。通过读取模拟传感器（如温度传感器、光敏电阻）的电压信号，实现对模拟量的采集与处理。 DAC原理与应用（若PIC支持）： 介绍DAC的工作原理，将数字量转换为模拟电压输出，用于生成音频信号、控制模拟电路等。 第三部分：高级嵌入式系统设计技术 在掌握了PIC微控制器的基础硬件和编程技能后，本书将进一步引导读者探索更高级的设计技术，以应对更复杂的应用需求。 外部中断与优先级管理： 深入探讨外部中断的触发方式（上升沿、下降沿、电平触发），以及如何灵活配置中断优先级，确保关键事件能够得到及时响应。 实时操作系统（RTOS）概念与应用（可选，或介绍简易多任务）： 引入实时操作系统的基本概念，如任务、调度、同步、通信。探讨在资源受限的嵌入式环境中，如何利用RTOS（如FreeRTOS）来管理复杂的多任务并发执行，提高系统的可维护性和可扩展性。本书可能还会介绍如何在没有RTOS的情况下，通过状态机、协作式多任务等方式实现类似效果。 电源管理与低功耗设计： 讲解PIC微控制器提供的各种低功耗模式（如Sleep、Idle模式），以及如何通过合理的软件设计和硬件配置来延长电池寿命，实现节能应用。 通信协议与网络集成： 嵌入式网络基础： 介绍嵌入式系统在网络通信中的角色，如TCP/IP协议栈的基本概念。 特定通信接口（如CAN、Ethernet、USB）： 针对PIC系列支持的特定通信协议，如CAN总线（在汽车电子中非常重要）、Ethernet（用于网络连接）、USB（用于数据传输或设备连接），提供详细的原理介绍和编程实例。 无线通信模块接口（如Wi-Fi、Bluetooth）： 演示如何通过SPI、UART等接口与外部无线通信模块（如ESP8266、HC-05/06）进行通信，实现无线数据传输和网络接入。 故障检测与处理： 讨论在嵌入式系统中，如何设计鲁棒的错误检测机制（如看门狗定时器）、异常处理流程，以及代码的健壮性设计，提高系统的可靠性。 嵌入式系统调试技巧： 介绍使用仿真器、逻辑分析仪、示波器等工具进行嵌入式系统调试的常用方法和技巧，帮助读者快速定位和解决问题。 第四部分：典型应用实例与项目实践 本书最显著的特点之一在于其丰富的、贴近实际的案例研究。这些案例将贯穿全书，并在本部分进行系统性的整合与深化。 案例一：智能家居设备（如温湿度监测与控制） 使用ADC读取温湿度传感器数据。 利用LCD/OLED显示实时数据。 通过UART与上位机通信，发送数据或接收控制指令。 结合定时器和GPIO控制继电器，实现对风扇、加热器的开关控制。 案例二：小型机器人控制 利用PWM控制直流电机速度与方向。 通过ADC读取红外传感器或超声波传感器进行避障。 集成SPI/I2C通信，连接陀螺仪或加速度计实现姿态感知。 案例三：数据采集与存储系统 高频率ADC采样。 利用SPI接口连接SD卡模块，实现数据的持久化存储。 设计文件系统接口（可能需要简单的文件管理库）。 案例四：无线传感器网络节点（简易版） 集成低功耗设计。 通过UART与蓝牙/Wi-Fi模块通信，将采集到的数据无线传输到网关或云端。 学习方法与本书特色： 理论与实践紧密结合： 本书强调“做中学”的理念，每一项技术讲解后，都会配以详细的硬件连接图、清晰的C语言代码示例，并指导读者如何在真实硬件上运行和调试。 循序渐进的学习路径： 从最基础的硬件操作到复杂的系统设计，内容编排符合逻辑，易于初学者理解和掌握。 丰富的实战经验传授： 作者将把自己在嵌入式领域多年的实践经验融入到书中，分享许多调试技巧、优化方法和注意事项，避免读者走弯路。 面向工业应用的视角： 本书所介绍的技术和案例，均来源于实际的工业应用场景，旨在培养读者解决实际工程问题的能力。 鼓励创新与探索： 在掌握基本技能后，本书鼓励读者根据自己的兴趣和项目需求，对现有案例进行扩展和创新，激发学习的积极性。 适用读者对象： 电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的在校学生。 希望进入嵌入式开发领域的初学者。 有一定编程基础，但缺乏微控制器开发经验的工程师。 对智能硬件、物联网、机器人技术感兴趣的创客和爱好者。 需要深入了解PIC微控制器及其应用开发的专业技术人员。 本书目标： 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解嵌入式系统的设计原理与开发流程。 熟练掌握PIC系列微控制器的硬件特性与编程方法。 独立完成从需求分析、硬件选型、软件设计到系统实现的完整嵌入式项目。 具备分析和解决嵌入式系统开发过程中常见问题的能力。 为进一步深入研究特定领域的嵌入式应用（如物联网、嵌入式Linux、DSP等）打下坚实的基础。 本书不仅仅是一本技术手册，更是一本引导读者踏入精彩的嵌入式系统设计世界的实践向导。我们相信，通过系统的学习和大量的动手实践，您将能够自信地驾驭PIC微控制器，创造出具有创新性和实用价值的嵌入式产品。

评分☆☆☆☆☆

《PIC微控制器设计（原书第3版）》这本书，给我的感觉是“有温度”。作者在撰写时，显然是站在读者的角度，去思考如何才能让学习过程更加顺畅。书中的语言风格通俗易懂，避免了过多的专业术语堆砌，即使是第一次接触PIC微控制器，也能轻松理解。我特别欣赏作者在讲解一些核心概念时，会用生动形象的比喻来解释，比如用“水龙头”来比喻GPIO的输出，用“时钟”来比喻定时器的作用，这些都让原本抽象的知识变得具体可感。而且，书中的项目案例也都非常有实际意义，比如用PIC实现一个简单的温度传感器数据采集系统，或者一个基础的LED点阵屏显示控制。这些项目不仅能让我学到知识，还能让我快速获得成就感，这对于保持学习的积极性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我只能说，是我在电子设计领域遇到的“宝藏”。《PIC微控制器设计（原书第3版）》的作者在内容的编排上，简直是功力深厚。它不像市面上很多教材那样，上来就抛出一大堆枯燥的指令集和寄存器配置，而是从一个宏观的视角，让你理解PIC微控制器在整个嵌入式系统中的定位和作用。随后，作者会巧妙地将各个模块的讲解融入到实际的应用场景中，比如在讲解定时器时，会立刻引出如何用定时器实现精确延时，或者如何用它来控制LED闪烁的频率。这种“学以致用”的方式，极大地提升了学习的效率和趣味性。而且，书中对一些常见问题的排查和解决方法也做了详细的说明，这对于我这种经常会“踩坑”的新手来说，简直是救星。每一次遇到难题，翻翻这本书，总能找到灵感或者直接的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

可以说，《PIC微控制器设计（原书第3版）》这本书，是让我对PIC微控制器产生了真正“敬畏”的一本书。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部“武功秘籍”。作者对于PIC架构的理解，已经达到了炉火纯青的地步，并且能够将这些深奥的知识，以一种循序渐进、深入浅出的方式呈现给读者。书中的一些章节，比如关于中断优先级管理和低功耗模式的讲解，我都觉得是点睛之笔。这些内容虽然不属于最基础的范畴，但对于设计高效、可靠的嵌入式系统至关重要。作者并没有回避这些技术难点，而是通过精辟的分析和详实的例证，让读者能够真正掌握它们。读完这本书，我感觉自己对PIC微控制器的理解，已经上升到了一个全新的高度，为我今后的嵌入式开发之路打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我眼前一亮！作为一个对嵌入式系统初有涉猎的爱好者，我之前尝试过几本入门书籍，但总感觉要么过于理论化，要么跳跃性太强，学起来磕磕绊绊。直到我翻开《PIC微控制器设计（原书第3版）》，那种豁然开朗的感觉扑面而来。作者的讲解思路非常清晰，从最基础的概念讲起，循序渐进地引导读者进入PIC微控制器的世界。书中大量的实例代码，不仅仅是功能的罗列，而是真正能帮助我理解“为什么这么做”的原理。我特别喜欢其中关于GPIO口配置和中断处理的部分，讲解得既详细又易于消化，让我不再对这些基础但至关重要的概念感到畏惧。而且，书中还涉及了一些更高级的应用，比如与外部传感器通信、使用SPI和I2C协议等，这些内容让我看到了PIC微控制器在实际项目中的强大潜力，也激发了我进一步学习的动力。这本书不仅仅是教你如何编写代码，更是帮助你建立起一套完整的嵌入式系统设计思维，这对我来说是无价的。

评分☆☆☆☆☆

拿到《PIC微控制器设计（原书第3版》后，我最深刻的体会就是它的实用性。这本书没有空谈理论，而是将知识点与实际操作紧密结合。每一个章节的讲解都伴随着精心设计的实验，这些实验难度适中，能够帮助读者巩固所学知识，并亲身体验微控制器的强大功能。我尤其推崇书中对ADC和PWM模块的深入剖析，通过这些实例，我不仅学会了如何读取模拟信号和生成脉冲宽度调制信号，还理解了它们在实际应用中的关键作用，比如电机控制和LED亮度调节。书中的硬件连接图清晰明了，配合代码注释，即使是初学者也能快速上手。更重要的是，这本书提供的不仅仅是“菜谱”，更是“烹饪的哲学”。它教会了我如何分析问题，如何设计解决方案，以及如何在遇到困难时进行调试。这对于我这样的技术探索者来说，无疑是一笔宝贵的财富。