電子系統(tǒng)設(shè)計教程

　　內(nèi)容簡介目錄《電子系統(tǒng)設(shè)計教程》一書是電子電路實驗課教材，適用于本科電類專業(yè)。學(xué)習(xí)本教材，要求讀者已學(xué)過《模擬電子電路》、《數(shù)字電路》、《電子電路實驗技術(shù)基礎(chǔ)》等前期課程。本教材是在總結(jié)了多年本科電子電路實驗教學(xué)改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫的。它無論是內(nèi)容，還是教學(xué)指導(dǎo)思想，都比以前的電子電路實驗教材有了較大的變化。在編寫這本教材主要基于以下的指導(dǎo)思想。1.以電路設(shè)計為主導(dǎo)，深化電子電路理論知識，培養(yǎng)實驗?zāi)芰﹄娮与娐罚òM電路和數(shù)字電路）的教學(xué)必須以分析為基礎(chǔ)，以設(shè)計為主導(dǎo)，只有通過電路設(shè)計才能真正掌握電子電路這門技術(shù)，這是關(guān)于電子電路教學(xué)的一個共識。電子電路理論的價值，主要體現(xiàn)在它能夠解決生產(chǎn)實際中的需要。各種實際的需要必須通過電路設(shè)計來滿足，換言之，在電子電路領(lǐng)域，技術(shù)人員面對的主要是電路設(shè)計問題，電路的分析只是設(shè)計工作的一部分。所以，電子電路理論的深化和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)必須以電路設(shè)計為主導(dǎo)，這是貫穿本教材的基本指導(dǎo)思想。在這一思想的指導(dǎo)下，本教材給出的所有實驗均為設(shè)計性實驗。2.加強對電子電路技術(shù)性的認(rèn)識剛從基礎(chǔ)課階段進(jìn)入技術(shù)基礎(chǔ)課階段學(xué)習(xí)的同學(xué)，在學(xué)習(xí)電子電路課的時候，容易產(chǎn)生一種偏向，就是只偏重對已有電路的數(shù)學(xué)分析，忽視了對電路功能、特點、元件作用和電路指標(biāo)、用途等基本概念的掌握，而這些基本概念卻是電路設(shè)計時首先要用到的。這些基本概念的欠缺，必然導(dǎo)致在電路設(shè)計時面對實際問題無從選擇適宜的電路，并且在電路指標(biāo)未達(dá)到要求時，也不知應(yīng)該調(diào)整哪些器件。針對這種情況，在編寫這本教材時，注意講述如何從實際需要歸納為技術(shù)要求，根據(jù)技術(shù)要求選用合理的電路結(jié)構(gòu)，再根據(jù)電路結(jié)構(gòu)特點擬訂設(shè)計步驟。通過較多的例子，體現(xiàn)運用電子電路理論解決技術(shù)問題的思路和方法，加強學(xué)生對電子電路理論的技術(shù)性的認(rèn)識。指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)，加深他們對基本概念的理解，并通過實驗中的設(shè)計任務(wù)來檢驗他們對電路理論的掌握程度。3.加強對電子電路工程性的認(rèn)識電子電路的工程性也是這門理論的基本特點。為了使電路設(shè)計具有可操作性（工程性），在設(shè)計過程中往往對‘些模擬和計算公式進(jìn)行了簡化，有時還必須作出某些假設(shè)，一些參數(shù)的取值不是依照公式而是根據(jù)經(jīng)驗，這些都重復(fù)體現(xiàn)了電子電路理論的工程性特點。在電子電路的理論教學(xué)中，比較強調(diào)理論的系統(tǒng)性和嚴(yán)密性，較少涉及電子電路的工程性特點，學(xué)生對這一特點往往認(rèn)識不足，尤其是模擬電路。這一特點只有通過電路設(shè)計才能體會到其意義。本教材在介紹電路的設(shè)計方法時對工程性問題都有詳4.以小系統(tǒng)電路設(shè)計為主，注重電路的完整性電子電路的理論教學(xué)基本是以單元電路的分析為主，盡管電子電路實驗技術(shù)基礎(chǔ)是以設(shè)計性實驗為主，但是，這種設(shè)計也都是單元電路。當(dāng)然，單元電路的分析、設(shè)計和實驗，對于掌握電子電路理論是十分必要的。然而，在實際的電子設(shè)備中，只含一個單元電路的情況是不多見的，大多是含有多個單元電路構(gòu)成的系統(tǒng)。所以，電路設(shè)計者面對的大多是一個系統(tǒng)而不是一個單元電路?？紤]到這一點，為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更接近生產(chǎn)實際要求，在《電子電路實驗技術(shù)基礎(chǔ)》已經(jīng)介紹了單元電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，本教材中講述的主要是系統(tǒng)設(shè)計方法、實驗，也都是構(gòu)成小系統(tǒng)的電路。5.注重生產(chǎn)和市場對電子電路設(shè)計的要求電子電路設(shè)計的目的是為了滿足生產(chǎn)和市場的需要，所以在進(jìn)行電路設(shè)計時，必須考慮生產(chǎn)和市場對設(shè)計的要求和影響。目前，電子電路器件飛速發(fā)展，設(shè)計手段也在不斷更新，電子電路設(shè)計的方法和觀念也必須與之適應(yīng)。所以，電路設(shè)計所要考慮的不僅僅是電路本身的問題，還要綜合考慮眾多因素。本教材也給出了在設(shè)計中如何考慮生產(chǎn)和市場需要方面的指導(dǎo)。6.實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，要求實驗內(nèi)容必須有一定的難度和數(shù)量實驗?zāi)芰Γɑ蚍Q為動手能力）是一種綜合能力，這種能力必須在一定難度的前提下，通過一定數(shù)量的實驗才能逐步形成，僅靠書本學(xué)習(xí)是無法形成實驗?zāi)芰Φ?。因此，在培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ倪^程中，必須為學(xué)生提供通過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的機會。多年的電子電路實驗教學(xué)實踐證明，只有使實驗任務(wù)具有一定的難度和數(shù)量，才能提供這種機會。實驗難度偏低將造成在同一層次上的無效重復(fù)，實驗次數(shù)偏少將鍛煉的機會減少。本教材中的實驗，無論是設(shè)計還是調(diào)測，都具有一定的難度，同時還將實驗任務(wù)分為必做和選做兩部分，以適應(yīng)學(xué)生的不同情況。7，注重基本科技素質(zhì)的培養(yǎng)研制出符合要求的電子電路，不但需要有扎實的電子電路理論知識和實驗?zāi)芰?，還要求設(shè)計者具備良好的科技素質(zhì)。科技素質(zhì)體現(xiàn)在理論知識的掌握能力、發(fā)現(xiàn)問題的觀察力、應(yīng)用所學(xué)知識的綜合分析能力、提出解決問題方案的想象力、細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炞黠L(fēng)和科技寫作能力等方面。本教材在這些方面均有明確的要求和指導(dǎo)。8.便于自學(xué)為了便于讀者自學(xué)，本教材給出了較多的例子，通過例子盡可能地反映出設(shè)計思路、說明設(shè)計特點和方法。同時，盡量給出設(shè)計流程，以便學(xué)生從整體上把握設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，盡量將設(shè)計規(guī)則、方法條理化，以便他們在電路設(shè)計時有所依據(jù)。希望讀者認(rèn)真體會這本教材的編寫指導(dǎo)思想，自覺把握學(xué)習(xí)的方向。在這里，編者要特別提醒讀者注意以下幾點。1.實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)不同于某些書本知識的學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)某些知識時，只要理解了就可以認(rèn)為掌握了。而在電子電路實驗中，知道應(yīng)該怎樣做是一回事，能否做到則是另一回事。實驗?zāi)芰σ科綍r大量和艱苦的訓(xùn)練才能形成，考試前的突擊對某些課程或許有用，而對實驗?zāi)芰Φ奶岣邉t作用甚微。2.實驗?zāi)芰χ挥薪?jīng)過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的親身經(jīng)歷，才能逐步形成一些同學(xué)在實驗中缺乏獨立完成實驗的信心和自覺性，遇到問題不經(jīng)過自己的努力，就立即請求他人的幫助。這樣的做法實際上是主動放棄了鍛煉的機會?？梢哉f，得到的幫助越多，失去的鍛煉機會也越多，盡管實驗任務(wù)完成了，但是，鍛煉自己的動手能力的任務(wù)卻未完成。，3.應(yīng)當(dāng)注重科技素質(zhì)的全面提高一些同學(xué)在學(xué)習(xí)這門課程時，注意力只集中在如何完成電路指標(biāo)要求上，忽視了對自己科技素質(zhì)的全面培養(yǎng)。例如，不認(rèn)真擬訂實驗方案，電路圖的繪制不規(guī)范，實驗時求成心切，只重視結(jié)果不重視過程，實驗操作不細(xì)致，遇到問題缺乏信心，記錄實驗數(shù)據(jù)不認(rèn)真，實驗報告潦草缺少分析等等。這些問題都將給目前的學(xué)習(xí)和將來的工作帶來不良影響，一個科技綜合素質(zhì)有缺陷的人在科學(xué)領(lǐng)域是難以有所作為的。編者2005年1月于解放軍信息工程大學(xué) 第1章電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論1.1電子系統(tǒng)概述 1.2電子系統(tǒng)的設(shè)計1.2.1電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法1.2.2電子系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟1.2.3設(shè)計文檔的作用1.2.4傳統(tǒng)手工設(shè)計步驟1.2.5電子系統(tǒng)設(shè)計的EDA方法1.2.6電子系統(tǒng)設(shè)計的三要素：人才、工具、厙1.3各種電子系統(tǒng)設(shè)計步驟綜述1.3.1數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計步驟1.3.2模擬系統(tǒng)設(shè)計步驟1.3.3以微機（單片機）為核心的電子系統(tǒng)的設(shè)計步驟1.4電子系統(tǒng)設(shè)計選題舉例1.4.1簡易數(shù)控直流電.源1.4.2頻率特性測試儀習(xí)題與思考題第2章模擬電路子系統(tǒng)的設(shè)計2.1模擬電路設(shè)計的特點2.2模擬系統(tǒng)設(shè)計簡介2.3模擬電路設(shè)計的一般原則和步驟2.4常用單元電路2.4.1運算放大器及其應(yīng)用2.4.2D／A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用2.4.3A／D轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用2.5模擬電路設(shè)計舉例習(xí)題與思考題第3章數(shù)字電路子系統(tǒng)的設(shè)計3.1數(shù)字系統(tǒng)概述3.1.1數(shù)字系統(tǒng)的定義3.1.2數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的特點3.1.3數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的步驟3.1.4數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的方法3.1.5抗干擾措施3.2采用可編程邏輯器件的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計3.2.1采用可編程邏輯器件的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法3.2.2組合邏輯電路的設(shè)計3.2.3時序邏輯電路的設(shè)計3.2.4測試向量的編寫3.2.5數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計習(xí)題與思考題第4章微處理器子系統(tǒng)的設(shè)計4.1微處理器應(yīng)用系統(tǒng)概述4.1.1微處理器應(yīng)用系統(tǒng)的組成4.1.2微處理器應(yīng)用系統(tǒng)的基本設(shè)計思想4.1.3微處理器應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程4.2SPCE061A單片機4.2.1SPCE061A單片機簡介4.2.2SPCE061A單片機的硬件結(jié)構(gòu)4.2.3SPCE061A單片機的指令系統(tǒng)4.2.4SPCE061A單片機的程序設(shè)計4.2.5SPCE061A單片機的中斷系統(tǒng)4.2.6SPCE061A單片機的應(yīng)用舉例4.3實用系統(tǒng)設(shè)計方法4.3.1熟悉對象4.3.2確定系統(tǒng)的I／0點數(shù)和通道4.3.3選擇單片機4.3.4確定存儲器4.3.5選擇I／0接口電路4.3.6進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計4.3.7設(shè)計實驗板并進(jìn)行原理驗證4.3.8利用開發(fā)系統(tǒng)檢測調(diào)試實驗電路4.3.9確定系統(tǒng)方案及設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.4典型系統(tǒng)設(shè)計舉例4.4.1電梯控制的基本要求4.4.2輸入輸出點數(shù)安排4.4.3單片機選擇4.4.4選用存儲器4.4.5輸入輸出接口選擇4.4.6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計習(xí)題與思考題第5章電子系統(tǒng)設(shè)計中的工程問題5.1概述5.2電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計5.2.1電磁干擾與電磁兼容問題5.2.2干擾的類型5.2.3干擾傳播的途徑5.2.4抗干擾設(shè)計方法5.3電子設(shè)備熱設(shè)計5.3.1功率器件的散熱5.3.2整機的散熱5.4可靠性設(shè)計5.5電路的可測試性設(shè)計5.6印制電路板的設(shè)計與裝配5.6.1PCB的設(shè)計5.6.2PCB的裝配與焊接5.7電子系統(tǒng)的調(diào)試5.7.1通電調(diào)試之前的檢查5.7.2調(diào)試的一般順序與步驟5.7.3做好調(diào)試紀(jì)錄5.7.4模擬電路的調(diào)試5.7.5數(shù)字電路系統(tǒng)的調(diào)試5.7.6微處理器電路系統(tǒng)的調(diào)試5.8電子設(shè)備設(shè)計文件習(xí)題與思考題第6章電子系統(tǒng)設(shè)計舉例6.1水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計6.1.1設(shè)計任務(wù)與要求6.1.2總體論證6.1.3系統(tǒng)設(shè)計6.1.4硬件開發(fā)6.1.5軟件開發(fā)6.1.6連機調(diào)試6.1.7指標(biāo)測試及軟件固化6.1.8系統(tǒng)改進(jìn)措施與功能擴展6.2交通信號燈控制器的設(shè)計6.2.1交通信號燈控制器的功能描述6.2.2交通信號燈控制器的設(shè)計6.2.3采用電路原理圖／ABEL-H1）L描述的交通信號燈控制器的設(shè)計6.2.4仿真與測試第7章電子設(shè)計選題+選題1低頻功率放大器選題2數(shù)字控制直流穩(wěn)壓電源選題3函數(shù)信號發(fā)生器選題4交通信號控制器選題5簡易電子樂器選題6智力競賽搶答器選題7數(shù)字頻率計選題8多功能數(shù)字鐘選題9溫度控制器選題10大屏幕顯示器選題11運動小車選題12無線調(diào)頻話筒（BAl404）選題13聲光控制開關(guān)選題14紅外報警器第8章附錄8.1系統(tǒng)設(shè)計課程要求8.1.1電子系統(tǒng)工程設(shè)計課程計劃8.1.2電子系統(tǒng)設(shè)計日程表8.1.3考核與評價8.1.4電子系統(tǒng)工程設(shè)計答辯規(guī)則與評分標(biāo)準(zhǔn)8.2本教材涉及的元器件數(shù)據(jù)手冊參考文獻(xiàn)

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