圖形監控與感測器實務 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 圖形監控
• 感測器
• 物聯網
• 嵌入式係統
• 數據采集
• 實時監控
• 工業控製
• 智能硬件
• 傳感器技術
• 實踐應用

　　本書係結閤圖形監控與感測器，建構一套圖控式感測器係統。全書分為二個部分：第一部分基本概念與第二部分圖控式感測器實務。第一部分為基本概念，其中第一章主要說明圖形監控軟體GeniDAQ的安裝、工作環境的介紹及選單介紹等。第二章係透過Step-by-Step 的基礎圖控程式撰寫，讓學習者可以很快地熟悉圖形監控軟體的操作。第三章為圖形監控係統，從一般敘述、硬體介麵設備敘述、圖控軟體敘述、及圖形監控與感測器實務概述。第二部分為圖控式感測器實務，主要說明各種感測器的相關知識、實驗電路及如何撰寫圖形監控程式，以有效監控感測器的動作。本書適用於大學、科大電機、自動化控製係「圖形監控理論與實務」、「圖形監控與實習」課程使用。

本書特色

1 . 本書以 Step－by－step 的範例實作方式，讓讀者輕輕鬆鬆的學會圖控軟體的操作。
2 . 本書採用研華公司（ADVANTECH）所推齣的圖形監控軟體GeniDAQ。
3 . 本書介紹各種常用感測器的相關知識及實驗電路。
4 . 本書結閤圖形監控與感測器，建構一套圖控式感測器係統。藉由本書，讀者可以在短時間內建構自己所需要的應用係統。

《嵌入式係統設計與應用：從基礎理論到實踐開發》 圖書簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的嵌入式係統設計與開發指南，內容涵蓋瞭從硬件基礎到軟件實現的各個關鍵環節。我們聚焦於當前主流的微控製器架構，結閤實際應用場景，詳細剖析瞭嵌入式係統的構建、調試與優化過程。本書特彆強調理論與實踐的緊密結閤，通過豐富的實例和代碼示例，幫助讀者快速掌握嵌入式開發的實戰技能。 第一部分：嵌入式係統基礎與微控製器架構 本部分奠定瞭讀者理解復雜嵌入式係統的理論基礎。首先，我們從數字邏輯和電路原理的基本概念入手，逐步過渡到微處理器的核心結構。重點闡述瞭馮·諾依曼和哈佛架構的異同及其在嵌入式領域中的應用選擇。 1.1 微控製器選型與體係結構 詳細介紹瞭當前市場上流行的幾大類微控製器傢族，如ARM Cortex-M係列、RISC-V以及經典8051內核的演變。本書著重分析瞭ARM Cortex-M3/M4內核的流水綫設計、中斷嚮量錶、特權級和內存保護單元（MPU）的工作原理。通過對寄存器集的深入解讀，讀者將能夠理解指令如何在硬件層麵被執行。 1.2 時鍾、復位與電源管理 嵌入式係統的穩定運行依賴於精確的時序控製。本章詳細講解瞭內部振蕩器、外部晶振的選型與配置，PLL（鎖相環）在提高係統頻率和降低抖動中的作用。復位機製，包括上電復位（POR）、看門狗復位（WDT）和外部手動復位，被係統地梳理，並討論瞭如何確保係統啓動的可靠性。此外，電源管理單元（PMU）的低功耗模式（睡眠、深度睡眠、待機）的配置與喚醒機製是本章的另一重點，這對於電池供電設備至關重要。 1.3 內存組織與訪問 嵌入式係統對內存資源的利用極為敏感。本書細緻區分瞭RAM（SRAM/DRAM）、Flash/EEPROM以及各種片上存儲器（如Cache、寄存器文件）的特性和訪問時序。我們探討瞭內存映射I/O（MMIO）的概念，解釋瞭CPU如何通過特定的內存地址訪問和控製外部設備寄存器。針對代碼和數據存儲，本書還涉及瞭重定位代碼（Relocatable Code）的加載過程。 第二部分：核心外設編程與接口技術 掌握對片上通用和專用外設的編程是嵌入式開發的核心技能。本部分將通過大量實際寄存器操作的代碼示例，教授讀者如何驅動這些關鍵組件。 2.1 通用輸入/輸齣（GPIO） GPIO是最基礎的接口，本章深入探討瞭輸入引腳的配置，包括浮空、上拉/下拉電阻的選擇，以及如何有效利用輸入引腳的中斷能力。在輸齣方麵，詳細講解瞭推挽、開漏模式的選擇，以及輸齣驅動電流的能力與限製。 2.2 定時器與脈衝寬度調製（PWM） 定時器是嵌入式係統中實現精確時間控製和事件計數的基礎。我們詳述瞭通用定時器、基礎定時器、高級定時器在捕獲（Input Capture）和比較（Output Compare）模式下的配置方法。PWM生成是本章的重點，通過配置預分頻器、自動重載寄存器和比較寄存器，實現對電機速度控製或LED亮度調節所需精確占空比的輸齣。 2.3 模數轉換器（ADC）與數模轉換器（DAC） 模擬信號的處理能力是嵌入式係統感知環境的關鍵。ADC部分涵蓋瞭采樣定理、量化誤差，並重點講解瞭多通道掃描模式、單次轉換模式以及觸發源的選擇。此外，我們還討論瞭DMA（直接內存訪問）與ADC結閤，實現高效、不占用CPU資源的連續數據采集。DAC的使用則側重於生成波形輸齣，如音頻或控製信號。 2.4 串行通信協議棧 本章全麵覆蓋瞭嵌入式係統中最常用的串行通信接口： UART/USART： 波特率計算、奇偶校驗的設置，以及RS-232/RS-485等物理層標準的區彆。 SPI (Serial Peripheral Interface)： 主從模式的配置，時鍾極性（CPOL）和時鍾相位（CPHA）的四種模式選擇，以及數據幀的收發流程。 I²C (Inter-Integrated Circuit)： 數據的起止條件、地址尋址（7位/10位）、讀寫操作的時序保證，以及總綫仲裁機製。 第三部分：實時操作係統（RTOS）與軟件工程 隨著係統復雜度的增加，裸機編程的局限性日益凸顯。本部分轉嚮實時操作係統環境，教授如何構建健壯、可維護的並發係統。 3.1 RTOS核心概念與任務管理 本書選用FreeRTOS作為實例進行深入講解。內容包括任務的創建、刪除、優先級設置以及上下文切換的機製。詳細闡述瞭任務狀態（就緒、運行、阻塞、掛起）的轉換流程，以及調度器（搶占式與協作式）的工作原理。 3.2 任務間通信與同步 並發編程中最棘手的問題是數據競爭與死鎖。本章係統介紹瞭RTOS提供的同步原語：互斥量（Mutex）用於資源保護，信號量（Semaphore）用於事件通知和資源計數。隊列（Queue）作為可靠的消息傳遞機製，其先進先齣（FIFO）特性在數據緩衝和任務解耦中的應用被重點剖析。 3.3 內存管理與驅動開發 在RTOS環境中，動態內存分配的碎片化是一個常見挑戰。本書探討瞭基於鏈錶和內存池的動態內存管理算法，以及如何在資源受限的嵌入式係統中進行優化。同時，我們提供瞭編寫符閤RTOS規範的硬件驅動程序的範例，強調瞭中斷服務程序（ISR）的最佳實踐，特彆是如何安全地從ISR嚮任務發送信號。 第四部分：高級應用與係統集成 本部分將前述知識融匯貫通，探討如何構建具有網絡連接和復雜控製能力的現代嵌入式産品。 4.1 網絡協議棧基礎（TCP/IP與物聯網） 針對需要網絡連接的設備，本書介紹瞭嵌入式Linux環境和裸機/RTOS環境下的網絡開發差異。詳細講解瞭LwIP等輕量級TCP/IP協議棧的移植與配置。重點內容包括Socket編程的基本API調用（`socket`, `bind`, `listen`, `connect`, `send`, `recv`），以及MQTT/CoAP等物聯網應用層協議在嵌入式設備上的實現。 4.2 嵌入式係統調試與可靠性工程 高效的調試手段是開發效率的保證。本書介紹瞭使用JTAG/SWD接口配閤硬件調試工具（如J-Link, ST-Link）進行斷點設置、單步執行和寄存器/內存監視的方法。此外，係統可靠性設計，包括錯誤日誌記錄、異常處理機製（Hard Fault Handling）和固件空中升級（OTA）的基礎架構被納入討論範圍，確保産品在實際部署後的長期穩定運行。 目標讀者 本書適閤具有C語言基礎的電子工程、計算機科學專業的學生、初入嵌入式行業的工程師，以及希望係統性地升級現有嵌入式開發技能的在職專業人士。通過學習本書內容，讀者將能夠獨立完成從硬件選型到軟件實現的完整嵌入式産品原型設計。

第一部分 基本概念
第1章　形監控軟體 GeniDAQ的安裝

1-1　安裝GeniDAQ　1-1
1-2　GeniDAQ的工作環境介紹　1-10
1-3　GeniDAQ的選單介紹　1-11
1-4　GeniDAQ顯示頁的工具列說明　1-16
1-5　GeniDAQ工作頁的工具列說明　1-17
1-6　開啓新檔　1-19
1-7　儲存檔案　1-21
1-8　開啓舊檔　1-22

第2章　基礎圖控程式撰寫

2-1　歐姆定律　2-1
2-2　四則運算　2-10
2-3　半加器　2-20

第3章　圖形監控係統

3-1　一般敘述　3-2
3-2　硬體介麵設備敘述　3-2
3-3　圖控軟體敘述　3-2
3-4　圖形監控與感測器實務概述　3-3

第二部分 圖控式感測器實務
實驗一 光敏電阻

一、實驗目的　實-1
二、相關知識　實-1
三、光敏電阻(CdS)實驗電路圖　實-3
四、設定CdS亮度感測實習之程式工作頁TASK1　實-3
五、設定CDS亮度感測實習之顯示頁DISP1　實-5

實驗二 光電晶體

一、實驗目的　實-15
二、相關知識　實-15
三、光電晶體實習電路圖　實-16
四、設定光電晶體之程式工作頁TASK1　實-16
五、設定光電晶體實習之顯示頁DISP1　實-19

實驗三 太陽電池

一、實驗目的　實-33
二、相關知識　實-33
三、太陽電池實習電路圖　實-34
四、太陽電池實習畫麵　實-35
五、設定太陽電池實習之程式工作頁TASK1　實-35
六、設定太陽電池實習之顯示頁DISP1　實-36

實驗四 光耦閤器

一、實驗目的　實-45
二、相關知識　實-45
三、光耦閤器模闆實習電路圖　實-47
四、設定光耦閤器模闆實習之程式工作頁TASK1　實-47
五、設定光耦閤器模闆實習之顯示頁DISP1　實-49

實驗五 光遮斷器

一、實驗目的　實-63
二、相關知識　實-63
三、光遮斷器模闆實習電路圖　實-64
四、設定光遮斷器模闆實習之程式工作頁TASK1　實-64
五、設定光遮斷器模闆實習之顯示頁DISP1　實-67

實驗六 反射式光電開關

一、實驗目的　實-77
二、相關知識　實-77
三、反射式光電開關模闆實習電路圖　實-78
四、設定反射式光電開關模闆實習之程式工作頁TASK1　實-78
五、設定反射式光電開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-80

實驗七 光縴傳輸感測器

一、實驗目的　實-87
二、相關知識　實-87
三、光縴傳輸模闆實習電路圖　實-88
四、光縴傳輸模闆實習完成畫麵　實-89
五、設定光縴傳輸模闆實習之程式工作頁TASK1　實-89
六、設定光縴傳輸模闆實習之顯示頁DISP1　實-92

實驗八 熱敏電阻

一、實驗目的　實-103
二、相關知識　實-103
三、熱敏電阻器實習電路圖　實-104
四、設定熱敏電阻器實習之工作頁TASK1　實-104
五、設定熱敏電阻器實習之顯示頁DISP1　實-106

實驗九 PT-100溫度感測器

一、實驗目的　實-115
二、相關知識　實-115
三、PT-100溫度感測實習電路圖　實-116
四、設定PT-100 溫度感測實習之工作頁TASK1　實-116
五、設定PT-100 溫度感測實習之顯示頁DISP1　實-123

實驗十 AD590溫度感測器

一、實驗目的　實-135
二、相關知識　實-135
三、AD590 溫度感測器實習電路圖　實-136
四、設定AD590IC式溫度感測器實習之工作頁TASK1　實-136
五、設定AD590IC式溫度感測器實習之顯示頁DISP1　實-138

實驗十一 熱電偶溫度感測器

一、實驗目的　實-151
二、相關知識　實-151
三、熱電偶溫度感測實習電路圖　實-152
四、設定熱電偶溫度感測實習之程式工作頁TASK1　實-152
五、設定熱電偶溫度感測實習之顯示頁DISP1　實-156

實驗十二 雙金屬溫度開關

一、實驗目的　實-165
二、相關知識　實-165
三、雙金屬溫度開關實習電路圖　實-166
四、設定雙金屬溫度開關實習之程式工作頁TASK1　實-166
五、設定雙金屬溫度開關實習之顯示頁DISP1　實-167

實驗十三 近接開關

一、實驗目的　實-175
二、相關知識　實-175
三、近接開關模闆實習電路圖　實-176
四、近接開關模闆實習執行畫麵　實-177
五、設定近接開關模闆實習之程式工作頁TASK1　實-177
六、設定近接開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-178

實驗十四 極限開關

一、實驗目的　實-185
二、相關知識　實-185
三、極限開關模闆實習電路圖　實-186
四、極限開關模闆實習執行畫麵　實-186
五、設定極限開關模闆實習之程式工作頁TASK1　實-187
六、設定極限開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-188

實驗十五 磁簧開關

一、實驗目的　實-195
二、相關知識　實-195
三、磁簧開關模闆實習電路圖　實-196
四、磁簧開關模闆實習執行畫麵　實-196
五、設定磁簧開關模闆實習之程式工作頁TASK1　實-197
六、設定磁簧開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-198

實驗十六 水銀開關

一、實驗目的　實-205
二、相關知識　實-205
三、水銀開關模闆實習電路圖　實-206
四、設定水銀開關模闆實習之工作頁TASK1　實-206
五、設定水銀開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-207

實驗十七 水平開關

一、實驗目的　實-215
二、相關知識　實-215
三、水平開關模闆實習電路圖　實-216
四、水平開關模闆實習之TASK1的設定　實-216
五、設定水平開關模闆實習之顯示頁DISP1　實-217

實驗十八 重量感測Load Cell

一、實驗目的　實-225
二、相關知識　實-225
三、Load Cell機構重量感測實習電路圖　實-226
四、設定Load Cell 機構重量感測實習之程式工作頁TASK1　實-226
五、設定Load Cell 機構重量感測實習之顯示頁DISP1　實-227

實驗十九 蜂鳴器

一、實驗目的　實-235
二、相關知識　實-235
三、蜂鳴器實習電路圖　實-236
四、設定蜂鳴器實習之程式工作頁TASK1　實-236
五、設定蜂鳴器實習之顯示頁DISP1　實-237

實驗二十 霍爾磁感測器

一、實驗目的　實-249
二、相關知識　實-249
三、霍爾磁感測器實習電路圖　實-249
四、設定綫性霍爾感測器模闆實習之程式工作頁TASK1　實-250
五、設定綫性霍爾感測模闆實習之顯示頁DISP1　實-251

评分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就讓人覺得內容很“硬”。我一直覺得“圖形監控”這個概念就很有意思，像是把無形的訊息轉化為我們可以直接“看到”的圖像，這樣處理起來是不是更直觀、更有效率？尤其是在一些復雜的係統裏麵，比如工業生産綫的自動化監控，或者是城市治安的視頻監控，如果能把大量的感測器數據通過圖形化的方式呈現齣來，那就可以在第一時間發現問題，甚至預測潛在的風險。我對圖形化界麵的設計和實現也挺感興趣的，不知道這本書會不會涉及到相關的技術。另外，“感測器”的部分，我覺得現在感測器的種類太多瞭，各種原理、各種應用層齣不窮。像是溫濕度感測、壓力感測、甚至是一些比較前沿的生物感測，都讓我覺得很神奇。如果這本書能把這些不同的感測器做一個係統的梳理，講清楚它們各自的特點、優缺點，以及在不同領域的應用，那絕對是乾貨滿滿。尤其是對於一些新的、比較少見的技術，如果能有深入的介紹，那就更棒瞭。我希望能在這本書裏找到一些關於如何選擇閤適的感測器、如何進行感測器網絡的構建和管理，甚至是如何進行感測器數據的融閤分析的指導。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本書的封麵設計就蠻吸引我的，很有科技感，看起來就覺得裏麵內容很紮實。我平常對這種跟“監控”和“感測器”相關的東西就很有興趣，尤其是現在科技這麼發達，生活裏處處都離不開這些東西。像傢裏智能傢居的各種感應器，還有城市裏交通監控、環境監測等等，都讓我好奇它們是怎麼運作的。這本書如果能把這些應用場景都講清楚，那絕對值迴票價。尤其是我對一些比較“硬核”的技術原理，像是光電感測、超聲波感測，還有各種信號處理的方法，一直都想找機會好好瞭解一下。如果這本書能用比較淺顯易懂的方式，把這些原理跟實際應用結閤起來，那對我來說就是一本寶藏。而且，標題裏還有“實務”兩個字，這讓我覺得這本書不隻是紙上談兵，而是會教我一些實際操作的方法，甚至是一些開發和應用的技巧。這對我這種想把知識轉化為實際能力的人來說，是非常重要的。我真的很期待這本書能讓我對圖形監控和感測器有更深入、更全麵的認識，也希望它能啓發我一些新的想法，或許還能在我的工作或學習上派上用場。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名立刻吸引瞭我，因為我一直在關注科技發展，尤其是在“監控”和“感測器”這兩個領域。我覺得，現在的世界越來越依賴於各種“眼睛”和“觸角”來感知和理解周圍的環境。像是我們現在用的手機，裏麵就有各種各樣的感測器，比如陀螺儀、加速度計、光綫感測器等等，這些都讓我們的手機變得越來越智能。如果這本書能夠深入地探討這些感測器的原理，以及它們是如何協同工作的，那對我來說絕對是一本非常實用的參考書。尤其是我對“圖形監控”這個概念感到非常好奇，它是如何將海量的數據轉化為直觀的圖形，幫助我們更好地理解和分析信息？這本書有沒有可能介紹一些圖形化界麵的設計理念，或者是一些數據可視化的技術？我希望這本書能讓我對感測器技術在各個領域的應用有一個更全麵的認識，從工業自動化到智能傢居，再到城市管理，甚至是一些更前沿的科學研究。我更期待的是，這本書能夠提供一些關於如何設計、開發和部署這些圖形監控與感測器係統的實操指南，讓我在理論和實踐之間找到一個平衡點。

评分☆☆☆☆☆

當我看到“圖形監控與感測器實務”這個書名時，腦海裏立刻浮現齣各種智能化的場景。我一直覺得，感測器就像是給我們的機器和係統裝上“感官”，讓它們能夠“看”、“聽”、“聞”、“觸”，而“圖形監控”則是一種將這些感官信息轉化為人類更容易理解的視覺語言的方式。這本書聽起來就好像在教我們如何搭建一個“聰明的觀察者”，能夠捕捉和解讀周圍世界的訊息。我特彆想知道，在圖形監控這個領域，有哪些常用的技術和方法？比如，是不是會介紹一些圖像處理、模式識彆的算法，讓機器能夠“看懂”我們看到的東西？又或者，對於各種不同類型的感測器，比如光學、聲學、電磁感測等等，這本書會詳細地講解它們的原理和應用嗎？而且，“實務”這兩個字讓我很期待，這意味著這本書不僅僅停留在理論層麵，而是會提供一些實際操作的指導，可能包括如何選擇閤適的感測器、如何進行係統集成，甚至是一些故障排除的經驗。我希望通過閱讀這本書，能夠讓我對如何構建一個高效、可靠的圖形監控與感測器係統有一個更清晰的認識，並且能夠啓發我一些創新性的應用想法。

评分☆☆☆☆☆

我一直對“圖形”和“感測器”這兩個詞結閤在一起感到好奇，覺得這裏麵肯定有很多值得挖掘的東西。我平常喜歡觀察生活中各種監控係統，比如公園裏的攝像頭，或是交通路口的一些裝置，它們都在默默地“觀察”著周圍的一切。如果這本書能告訴我，這些“觀察”是如何被轉化成“圖形”的，又是什麼樣的“感測器”在背後默默工作，那我一定會有豁然開朗的感覺。我特彆想瞭解，在這些圖形監控背後，有哪些關鍵的技術？比如，感測器采集到的原始數據是怎麼被處理成我們能理解的圖形？有沒有一些算法，能夠讓這些圖形更好地反映齣事物的狀態？而且，“實務”這個詞讓我覺得這本書不是那種隻講理論的書，而是會教我一些實際動手操作的方法，甚至是一些解決實際問題的技巧。我希望這本書能讓我瞭解到，如何從零開始設計一個簡單的圖形監控係統，或者如何利用現有的感測器技術，去解決一些生活中遇到的實際問題。比如，是不是可以用一些便宜的感測器，自己動手做一個簡單的環境監測裝置，然後用圖形化的方式來展示數據？