可編程控製係統設計與實訓 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳元修 著

圖書標籤:

• 可編程控製器
• PLC
• 工業控製
• 自動化
• 係統設計
• 實訓
• 單片機
• 嵌入式係統
• 電氣工程
• 控製工程

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 北京師範大學齣版社

ISBN：9787303122004

商品編碼：29587372424

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：可編程控製係統設計與實訓

定價：39.50元

作者：吳元修

齣版社：北京師範大學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787303122004

字數：419000

頁碼：305

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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吳元修等主編的《可編程控製係統設計與實訓》以三菱公司的FX2N係列可編程控製器（PLC）為例，以基於工作過程的項目為載體，在相應具體工作任務中介紹瞭PLC的硬件結構和工作原理；PLC的內部編程軟件和指令係統；編程軟件的使用和梯形圖的設計方法。書中從應用角度齣發，基於典型邏輯控製係統、順序控製係統、位置控製係統（步進電動機的控製）、模擬量閉環控製係統（拌膠機的控製）、變頻器控製係統（紡紗捲繞電動機的控製）的設計與安裝等工程實例，旨在培養讀者PLC技術在生産一綫的應用能力，使讀者學會PLC控製係統的設計方法，熟悉PLC控製係統施工與質量驗收規範，瞭解外PLC技術發展動嚮，具有PLC控製係統的安裝、接綫、調試、維護與維修能力，具有利用PLC完成中等復雜程度機電設備控製係統的改造設計能力。本書可作為高職高專院校電氣自動化技術、機電一體化技術、應用電子技術和數控技術等專業的教材使用，也可供企業工程技術人員自學和作為培訓教材使用。建議授課時數為72學時。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《嵌入式係統開發與應用實踐》 內容概要： 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的嵌入式係統開發與應用實踐指南。全書共分為四個主要部分，層層遞進，從基礎理論到高級應用，再到實際項目案例，力求讓讀者掌握嵌入式係統的設計、開發、調試以及實際應用的全過程。 第一部分：嵌入式係統基礎理論與核心概念 此部分將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，建立堅實的理論基礎。 第一章 嵌入式係統概述： 深入探討嵌入式係統的定義、特點、發展曆程以及在各個領域的廣泛應用，如消費電子、工業控製、醫療設備、汽車電子、物聯網等。我們將分析嵌入式係統的典型架構，包括硬件平颱（微處理器/微控製器、存儲器、外圍設備）、軟件平颱（操作係統、驅動程序、應用程序）以及它們之間的交互關係。本章還將討論嵌入式係統設計中的關鍵考量因素，如實時性、功耗、成本、可靠性、安全性等，並簡要介紹嵌入式開發流程。 第二章 微處理器與微控製器選型： 詳細介紹嵌入式係統中常用的微處理器（MPU）和微控製器（MCU）的架構、指令集、存儲器接口、總綫類型等。我們將對比不同廠商（如ARM、RISC-V、MIPS、Intel等）的主流産品係列，分析其性能、功耗、成本、生態係統和開發工具等方麵的差異。讀者將學習如何根據具體應用的需求，如計算能力、I/O接口數量、通信協議、外設集成度、功耗預算等，選擇最閤適的處理器或控製器。本章還將介紹FPGA（現場可編程門陣列）在嵌入式係統中的作用和應用場景，以及CPLD（復雜可編程邏輯器件）的基礎知識。 第三章 嵌入式存儲器技術： 深入講解嵌入式係統中各類存儲器的特性、工作原理和應用。內容涵蓋RAM（DRAM, SRAM）、ROM（PROM, EPROM, EEPROM）、Flash存儲器（NOR Flash, NAND Flash）等。我們將分析不同存儲器技術的讀寫速度、數據保持能力、功耗、成本和可靠性，以及它們在嵌入式係統中的典型配置和作用。本章還會涉及存儲器接口設計、地址映射、總綫仲裁等技術細節，以及固件（Firmware）存儲和更新機製。 第四章 嵌入式通信接口與協議： 詳細闡述嵌入式係統中常用的通信接口和協議。我們將重點講解串行通信接口（UART, SPI, I2C），並行通信接口（GPIO），以及總綫係統（CAN, USB, Ethernet, PCIe）。針對每種接口，都將深入分析其工作原理、信號時序、電氣特性、通信方式（同步/異步、半雙工/全雙工）以及在實際應用中的典型連接方式。本章還將介紹一些常用的嵌入式網絡協議，如TCP/IP、MQTT、CoAP等，以及無綫通信技術（Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee）在嵌入式係統中的應用。 第五章 嵌入式操作係統（RTOS）原理與選型： 介紹嵌入式操作係統（RTOS）的核心概念和功能，包括任務管理、進程調度、內存管理、中斷處理、同步與通信機製（信號量、互斥鎖、消息隊列）。我們將對比分析主流的RTOS，如FreeRTOS、RT-Thread、uCOS、VxWorks等，探討它們的特點、性能、許可證、生態係統和適用場景。讀者將學習如何根據應用的需求，選擇閤適的RTOS，並理解RTOS在提升嵌入式係統實時性、並發性和資源利用率方麵的關鍵作用。 第二部分：嵌入式係統開發工具與軟件設計 此部分將聚焦於嵌入式軟件的開發流程、工具鏈以及軟件設計方法。 第六章 嵌入式開發環境搭建： 引導讀者搭建完整的嵌入式開發環境，包括交叉編譯器的安裝與配置，調試器（如JTAG, SWD）的連接與使用，以及集成開發環境（IDE）的熟悉。我們將以常見的嵌入式開發闆（如STM32係列、ESP32係列、Raspberry Pi Pico等）為例，演示如何配置項目，編寫、編譯、下載和調試代碼。本章還將介紹版本控製係統（如Git）在嵌入式項目中的應用，以及如何使用仿真器和模擬器進行軟件開發和初步測試。 第七章 C/C++語言在嵌入式開發中的應用： 深入講解C/C++語言在嵌入式係統中的高級應用技巧。我們將重點關注位操作、指針操作、嵌入式內存管理（靜態分配、棧分配、堆分配）、中斷服務程序（ISR）的設計、底層硬件訪問以及內存對齊等。本章還會介紹如何優化代碼以提高運行效率和降低功耗，並探討麵嚮對象編程（OOP）和泛型編程在嵌入式項目中的適用性。 第八章 嵌入式驅動程序設計： 詳細講解嵌入式驅動程序的概念、設計原則和開發流程。我們將分析不同類型硬件（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、定時器）的驅動程序設計方法，以及如何編寫高效、可靠、可復用的驅動程序。本章還將介紹中斷驅動I/O、DMA（直接內存訪問）等技術，以及驅動程序與上層應用程序的接口設計。 第九章 嵌入式軟件調試技術： 傳授實用的嵌入式軟件調試技巧。我們將介紹斷點調試、單步執行、變量監視、內存查看、寄存器查看、邏輯分析儀的使用等。本章還將深入講解內核調試（Kernel Debugging）、遠程調試（Remote Debugging）以及代碼覆蓋率分析等高級調試方法。讀者將學習如何快速定位和解決嵌入式軟件中的常見問題，如死鎖、競態條件、內存泄漏、棧溢齣等。 第十章 嵌入式係統安全設計入門： 探討嵌入式係統安全設計的基礎概念。我們將介紹常見的安全威脅，如數據篡改、非法訪問、拒絕服務攻擊等，以及相應的防護措施。本章將涵蓋安全啓動（Secure Boot）、固件加密、訪問控製、通信加密（TLS/SSL）等基礎安全機製。同時，也會簡要介紹一些安全編碼規範和設計模式，以提高嵌入式係統的整體安全性。 第三部分：嵌入式係統高級主題與性能優化 此部分將深入探討一些高級嵌入式係統設計主題，並提供性能優化策略。 第十一章 實時操作係統（RTOS）高級特性： 在RTOS基礎之上，深入探討其高級特性。內容將包括多任務同步與通信的復雜場景處理（如死鎖避免、優先級反轉）、事件標誌組、軟件定時器、低功耗模式下的RTOS行為、以及RTOS移植和內核擴展。我們將通過實例分析如何有效利用RTOS的功能來管理復雜的嵌入式應用。 第十二章 嵌入式Linux係統開發： 介紹嵌入式Linux係統的構建和開發。本章將涵蓋Bootloader（如U-Boot）的作用和配置，Linux內核的編譯與裁剪，根文件係統的構建（如Buildroot, Yocto Project），以及設備樹（Device Tree）的編寫與使用。讀者將學習如何在嵌入式平颱上部署和運行Linux操作係統，並開發用戶空間應用程序。 第十三章 嵌入式係統性能分析與優化： 講解如何對嵌入式係統進行性能分析和優化。我們將介紹性能瓶頸識彆方法，如代碼剖析（Profiling）、指令周期分析、功耗測量等。內容將涵蓋算法優化、數據結構選擇、緩存利用、中斷響應時間優化、以及通過硬件加速（如DSP指令、FPGA協處理器）來提升性能的策略。 第十四章 嵌入式係統的功耗管理： 深入探討嵌入式係統的功耗管理技術。我們將分析不同硬件組件的功耗特性，以及軟件層麵的功耗優化策略，如低功耗模式、動態電壓頻率調整（DVFS）、喚醒源管理等。本章還將介紹相關的功耗測量工具和分析方法。 第十五章 嵌入式係統可靠性與容錯設計： 討論嵌入式係統的可靠性設計原則和容錯技術。我們將分析潛在的故障模式，如硬件失效、軟件異常、通信錯誤等，並介紹相應的防護措施，如冗餘設計、錯誤檢測與糾正碼（ECC）、看門狗（Watchdog Timer）的使用、以及軟件容錯機製。 第四部分：嵌入式係統項目實踐與應用案例 此部分將通過實際的項目案例，將理論知識與實踐技能相結閤，幫助讀者鞏固所學，並提升解決實際問題的能力。 第十六章 項目一：智能傢居溫濕度監測與控製係統： 以一個典型的智能傢居應用為例，指導讀者設計和實現一個基於嵌入式係統的溫濕度監測與控製係統。項目將涉及傳感器數據采集（如DHT11/DHT22），數據處理，無綫通信（如Wi-Fi/Bluetooth），以及簡單的用戶界麵（如手機APP或Web服務器）。讀者將學習如何集成硬件模塊，編寫嵌入式軟件，並實現數據上傳和遠程控製功能。 第十七章 項目二：工業自動化數據采集與傳輸模塊： 演示如何構建一個用於工業自動化場景的數據采集與傳輸模塊。項目將重點關注CAN總綫通信，模擬量/數字量信號的采集（如ADC/GPIO），以及與PLC（可編程邏輯控製器）或其他上位機的通信。本章將強調數據的實時性、準確性和穩定性要求。 第十八章 項目三：低功耗物聯網設備設計： 專注於低功耗物聯網設備的開發。項目將圍繞微功耗MCU（如STM32L係列、MSP430係列），低功耗通信協議（如MQTT over low-power Wi-Fi或LoRa），以及電池壽命優化展開。讀者將學習如何在資源受限的環境下設計和實現一個能量高效的物聯網節點。 第十九章 項目四：嵌入式GUI應用開發（可選）： 如果時間允許或根據讀者興趣，可以增加一個關於嵌入式圖形用戶界麵（GUI）開發的章節。介紹嵌入式GUI框架（如LVGL、emWin），講解GUI的布局設計、控件使用、事件處理以及動畫效果實現。 第二十章 嵌入式係統未來發展趨勢與展望： 對嵌入式係統的未來發展進行展望，探討人工智能（AI）在嵌入式係統中的應用（Edge AI），邊緣計算、5G通信對嵌入式係統的影響，以及未來嵌入式係統設計的新挑戰和機遇。 學習目標： 通過學習本書，讀者將能夠： 理解嵌入式係統的基本原理、架構和關鍵技術。 掌握主流嵌入式處理器和操作係統的選型與應用。 熟練運用C/C++語言進行嵌入式軟件開發。 獨立完成嵌入式驅動程序的設計與開發。 掌握嵌入式係統的調試方法和技巧。 初步瞭解嵌入式係統的安全和可靠性設計。 具備獨立設計和實現小型嵌入式係統的能力。 瞭解嵌入式係統在不同領域的應用現狀和未來發展趨勢。 適閤讀者： 本書適閤具備一定C/C++編程基礎的在校學生、嵌入式係統初學者、軟硬件工程師，以及對嵌入式係統開發感興趣的廣大技術愛好者。通過本書的學習，讀者將能夠從入門到精通，逐步成長為一名優秀的嵌入式係統開發者。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在生産一綫工作的技術人員，我深知理論與實踐相結閤的重要性。這本書恰恰滿足瞭我的這一需求。它不僅提供瞭紮實的理論基礎，更在“實訓”二字上下足瞭功夫。書中提供瞭多個精心設計的實訓項目，涵蓋瞭從簡單的開關控製到復雜的伺服係統聯動等多種應用場景。每一個實訓項目都配備瞭詳細的硬件接綫圖、程序代碼和調試步驟，讓我能夠動手操作，將理論知識轉化為實際技能，極大地提升瞭我的實際解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給我留下瞭深刻的印象，封麵采用瞭沉穩的藍色調，點綴著抽象的電路闆紋理，給人一種專業而又不失現代感的感覺。紙張的質感也很不錯，厚實且光滑，翻閱起來手感極佳，即使長時間閱讀也不會感到疲勞。更值得一提的是，本書的印刷非常清晰，字體大小適中，排版布局閤理，文字和圖示之間的留白恰到好處，使得閱讀過程更加流暢和舒適。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞書中對於係統設計方法的論述。作者並沒有簡單地羅列各種控製算法，而是從實際需求齣發，引導讀者進行係統的分析、設計和優化。書中講解瞭如何根據工藝流程和設備特性，選擇閤適的PLC型號和I/O模塊，如何進行閤理的係統架構設計，以及如何進行有效的軟件模塊化編程。這些內容對於工程師進行實際項目設計具有極高的參考價值，能夠幫助我們避免走彎路，提高設計效率和係統可靠性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠不止於學習。在閱讀過程中，我發現作者在講解的同時，也在潛移默化地培養讀者的工程思維和創新意識。書中不僅介紹瞭標準的設計方法，還鼓勵讀者思考更優化的解決方案，甚至在某些章節探討瞭未來可編程控製技術的發展趨勢。這種前瞻性的視角，讓我受益匪淺，也激發瞭我對自動化領域更深入探索的動力。總而言之，這是一本集理論、實踐、設計方法和工程思維於一體的優秀圖書。

評分☆☆☆☆☆

我一直對自動化和控製領域抱有濃厚的興趣，這次偶然翻閱到這本書，就被其內容深深吸引。書中深入淺齣地講解瞭可編程邏輯控製器（PLC）的基本原理、架構以及在不同工業場景下的應用。作者用生動形象的比喻和詳實的案例，將抽象的概念變得易於理解，即使是初學者也能快速入門。書中對梯形圖、指令錶等編程語言的講解尤為細緻，配以大量的實例，讓我能夠邊學邊練，切實掌握編程技巧。