数字电子技术基础与技能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

《数字电子技术基础与技能》根据教育部最新颁布的《中等职业学校电子技术基础与技能教学大纲》编写，主要内容包括：数字电路基础，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲波形的产生与变换，数／模和模／数转换，半导体存储器等。除了相应的知识讲解外，还设计了课堂实验、技能训练等环节，实现了理论实践一体化。内容编排以够用和实用为原则，循序渐进、由浅入深，将枯燥的理论与有趣的实践紧密结合起来，符合职业学校学生的认知规律。《数字电子技术基础与技能》在表现形式上也进行了有益的尝试，设计了“本章导读”、“话题引入”、“课堂实验 ”、“想一想”、“注意”、“阅读材料”等模块，并将与现实生活联系紧密的电子技术知识引入书中，丰富了教学形式，也提高了学生的阅读兴趣。
《数字电子技术基础与技能》可作为职业学校电子类专业通用教材，也可作为相关专业工程技术人员的学习与参考用书。

目录

前言
绪论
0.1 数字电子技术的发展
0.2 数字电子技术与技能课程的研究对象及任务
0.3 日常生活中涉及典型数字电子技术电路举例
第1章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念
1.2 数制与编码
1.3 基本逻辑与逻辑门电路
1.4 逻辑函数及其描述
1.5 逻辑函数化简
1.6 集成逻辑门电路
技能训练制作声光控节电开关
本章小结
第2章 组合逻辑电路
2.1 组合逻辑电路的基本知识
2.2 组合逻辑器件
技能训练制作三人表决控制器
本章小结
第3章 触发器
3.1 RS触发器
3.2 JK触发器和D触发器
3.3 集成触发器简介
技能训练制作四人智力竞赛抢答器
本章小结
第4章 时序逻辑电路
4.1 时序逻辑电路基本知识
4.2 寄存器
4.3 计数器
技能训练制作篮球比赛24秒倒计时
控制器
本章小结
第5章 脉冲波形的产生与变换
5.1 常见脉冲产生电路
5.2 555定时器及应用
技能训练制作声控式防盗报警器
本章小结
第6章 数／模和模／数转换
6.1 数／模转换器
6.2 模／数转换器
技能训练制作音频模／数转换控制器
本章小结
第7章 半导体存储器
7.1 半导体存储器概述
7.2 随机存取存储器
7.3 只读存储器
技能训练制作四路音乐彩灯控制器
本章小结
附录
附录A 常用元器件的型号命名
附录B 数字集成电路型号索引
参考文献

前言/序言

《嵌入式系统设计与开发实战》 一、 序言：面向未来的硬件智慧 在这个信息爆炸、万物互联的时代，我们身边的设备正变得越来越“聪明”。从智能手机、智能家居到工业自动化、医疗设备，再到无人驾驶汽车和航空航天技术，这一切的背后都离不开一个强大的驱动力——嵌入式系统。嵌入式系统以其高度集成、低功耗、高实时性等特点，深刻地改变着我们的生活和工作方式。本书《嵌入式系统设计与开发实战》旨在为读者构建一个全面、深入且极具实践性的嵌入式系统知识体系，帮助您从理论到实践，掌握嵌入式系统的设计、开发、调试与应用的全过程。 本书不仅仅是一本技术手册，更是一份通往“硬件智慧”世界的指南。它将引导您理解如何让冰冷的电路板拥有“思考”的能力，如何让各种设备无缝连接、协同工作，最终实现更智能、更高效、更便捷的未来。无论您是初涉嵌入式领域的学生，还是希望提升技能的工程师，亦或是对物联网、人工智能等前沿技术充满好奇的爱好者，本书都将是您不可或缺的学习伙伴。 二、 核心内容概述：从底层到应用的全景图 本书的内容设计遵循由浅入深、循序渐进的原则，涵盖了嵌入式系统设计与开发的各个关键环节。我们力求通过理论讲解与实际案例相结合的方式，让读者在理解抽象概念的同时，也能领略到将理论转化为现实产品的成就感。 第一部分：嵌入式系统基础理论与硬件架构 1. 嵌入式系统概述与发展历程： 定义与特征： 深入剖析什么是嵌入式系统，其与通用计算机系统的本质区别，以及如高度集成化、专用性、实时性、低功耗、可靠性等核心特征。 发展趋势： 回顾嵌入式系统从早期简单控制器到如今复杂智能终端的演进历程，展望物联网、边缘计算、人工智能等技术对嵌入式系统带来的深远影响。 应用领域： 详细介绍嵌入式系统在消费电子、工业控制、通信网络、医疗健康、汽车电子、航空航天等众多领域的广泛应用，通过典型案例激发读者对嵌入式技术潜力的认知。 2. 嵌入式微处理器与微控制器： 体系结构： 介绍主流的嵌入式处理器架构，如ARM（Cortex-M、Cortex-A系列）、RISC-V等，重点讲解其指令集、流水线、缓存、中断、DMA等核心概念，帮助读者理解处理器的工作原理。 选型指南： 探讨如何根据项目需求（如性能、功耗、成本、外设接口、开发生态等）选择合适的微处理器或微控制器。 经典系列详解： 以STM32系列微控制器为例，详细介绍其外设资源（GPIO、ADC、DAC、定时器、PWM、UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等）的构成、功能及工作原理，为后续的实践操作打下坚实基础。 3. 嵌入式存储器与接口技术： 存储器类型： 介绍RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Flash Memory, EEPROM）等存储器的基本原理、特点及在嵌入式系统中的作用。 总线与接口： 讲解各种常见的总线接口，如AMBA（AHB, APB）、SDRAM接口、NAND/NOR Flash接口，以及串行接口（UART, SPI, I2C）和并行接口（GPIO）的工作方式。 外设接口详解： 深入分析ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、PWM（脉冲宽度调制）、定时器、中断控制器等核心外设的工作原理和应用场景。 4. 嵌入式系统的电源管理与功耗优化： 电源设计基础： 介绍嵌入式系统中的常见电源架构，如线性稳压器、开关稳压器，以及电池供电系统的设计考量。 功耗分析与测量： 教授如何分析嵌入式设备的功耗来源，以及使用示波器、功耗分析仪等工具进行功耗测量。 低功耗技术： 详细介绍各种低功耗模式（如休眠、待机）、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等技术，以及在软件层面实现功耗优化的策略。 第二部分：嵌入式软件开发与调试 1. 嵌入式操作系统（RTOS）导论： RTOS的概念与必要性： 解释什么是实时操作系统（RTOS），以及在需要高优先级、多任务并行、严格时间约束的嵌入式应用中，RTOS的不可替代性。 RTOS核心功能： 详细讲解任务管理（创建、调度、同步、通信）、内存管理、中断管理、定时器管理等RTOS的核心概念和实现机制。 经典RTOS介绍： 介绍FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等主流RTOS的特点、优势和应用场景，并以其中一个RTOS为例，深入讲解其API接口和使用方法。 2. 嵌入式软件开发流程与工具链： 开发环境搭建： 指导读者如何搭建完整的嵌入式开发环境，包括交叉编译工具链（GCC、Clang）、集成开发环境（IDE，如Keil MDK, STM32CubeIDE, VS Code with PlatformIO）和调试器。 代码编写规范与模式： 介绍嵌入式软件开发的常用编码规范，如MISRA C/C++，以及面向对象、状态机等设计模式在嵌入式开发中的应用。 编译、链接与加载： 深入讲解程序的编译、链接过程，以及嵌入式系统的映像文件（HEX, ELF）如何被加载到目标设备中。 3. 嵌入式底层驱动开发： 驱动程序的作用与编写： 解释驱动程序在硬件与操作系统之间的桥梁作用，并讲解如何编写低级硬件驱动，如GPIO、UART、SPI、I2C等接口的驱动。 中断服务程序（ISR）： 详细讲解中断的产生、处理机制，以及如何编写高效、可靠的中断服务程序。 DMA（直接内存访问）应用： 讲解DMA的工作原理，如何利用DMA来提高数据传输效率，减轻CPU负担。 4. 嵌入式系统调试技术： 硬件调试： 介绍使用JTAG/SWD接口配合调试器（如SEGGER J-Link, ST-Link）进行断点设置、单步执行、变量查看、内存读写等核心调试技术。 软件调试： 讲解printf调试、日志记录、逻辑分析仪的使用，以及如何在没有硬件调试器的情况下进行软件调试。 常见故障排查： 总结嵌入式开发中常见的硬件和软件故障，并提供系统性的排查思路和方法。 第三部分：嵌入式系统综合应用与进阶 1. 嵌入式通信协议： 串行通信： 深入讲解UART、SPI、I2C等常用串行通信协议的工作原理、帧格式、握手方式及其应用。 并行通信： 介绍并行接口（GPIO）的基本用法，以及更复杂的并行总线（如FSMC）的应用。 网络通信： 介绍TCP/IP协议栈、MQTT、HTTP等在嵌入式系统中的应用，以及如何实现设备的联网功能。 2. 嵌入式Linux系统开发： Linux内核与用户空间： 讲解嵌入式Linux系统的基本组成，包括Bootloader、Kernel、Rootfs等。 交叉编译与构建： 介绍如何使用Yocto Project、Buildroot等工具链构建嵌入式Linux系统。 驱动程序开发（Linux）： 讲解Linux驱动模型，如何为Linux内核编写设备驱动，如字符设备、块设备、网络设备驱动。 3. 嵌入式系统中的传感器与执行器： 传感器接口： 详细介绍如何连接和读取各种常用传感器（如温度传感器、湿度传感器、加速度计、陀螺仪、光敏传感器、压力传感器等）的数据，并进行数据预处理。 执行器控制： 讲解如何控制电机（直流电机、步进电机、伺服电机）、LED、继电器、显示屏等执行器，实现对物理世界的控制。 4. 嵌入式系统安全性与可靠性： 安全性考量： 讨论嵌入式设备面临的安全威胁（如数据泄露、设备篡改、拒绝服务攻击等），以及基本的安全防护措施，如安全启动、固件签名、加密通信。 可靠性设计： 介绍提高嵌入式系统可靠性的方法，如冗余设计、异常处理、Watchdog Timer（看门狗）、故障注入测试等。 5. 项目实战与案例分析： 智能家居控制系统： 从硬件选型、软件设计到通信协议实现，构建一个完整的智能家居控制案例。 工业数据采集与监控： 使用STM32等微控制器，结合传感器和通信模块，实现工业现场数据的采集与远程监控。 嵌入式AI应用基础： 介绍如何在嵌入式设备上运行简单的机器学习模型，如图像识别、语音识别的初步探索。 案例分析： 分析多个实际的嵌入式项目，从中提炼出可借鉴的设计思路和开发经验。 三、 学习目标与读者收益：赋能创造者的未来 通过系统学习本书内容，您将能够： 扎实的理论基础： 深入理解嵌入式系统的基本原理、硬件架构、软件设计和开发流程。 熟练的开发技能： 掌握至少一种主流嵌入式开发环境和工具链，能够独立完成嵌入式软件的设计、编码、编译、链接和烧录。 强大的调试能力： 熟练运用各种硬件和软件调试技术，快速定位和解决开发过程中遇到的问题。 丰富的实践经验： 通过大量的实例和项目，积累丰富的嵌入式系统开发和应用经验。 深入的系统理解： 能够根据具体应用场景，合理选择硬件平台、操作系统和通信协议。 前沿技术洞察： 了解嵌入式系统在物联网、人工智能等新兴领域的应用趋势，为未来的学习和职业发展打下基础。 四、 结语：开启您的嵌入式之旅 嵌入式系统是一个充满活力和创造力的领域，它将硬件的物理世界与软件的逻辑世界巧妙地融合在一起。本书《嵌入式系统设计与开发实战》正是为了点燃您在这片领域探索的热情，提供您所需的知识和技能。我们相信，通过您的努力和本书的引导，您将能够成为一名出色的嵌入式系统工程师，用您的智慧和双手，创造出更多令人惊叹的智能产品和解决方案，共同塑造一个更加智能、互联的未来。现在，就让我们一起踏上这段激动人心的嵌入式系统设计与开发之旅吧！