電子系統(tǒng)設計教程

　　內(nèi)容簡介目錄《電子系統(tǒng)設計教程》一書是電子電路實驗課教材，適用于本科電類專業(yè)。學習本教材，要求讀者已學過《模擬電子電路》、《數(shù)字電路》、《電子電路實驗技術基礎》等前期課程。本教材是在總結了多年本科電子電路實驗教學改革經(jīng)驗的基礎上編寫的。它無論是內(nèi)容，還是教學指導思想，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思想。1.以電路設計為主導，深化電子電路理論知識，培養(yǎng)實驗能力電子電路（包括模擬電路和數(shù)字電路）的教學必須以分析為基礎，以設計為主導，只有通過電路設計才能真正掌握電子電路這門技術，這是關于電子電路教學的一個共識。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計來滿足，換言之，在電子電路領域，技術人員面對的主要是電路設計問題，電路的分析只是設計工作的一部分。所以，電子電路理論的深化和實驗能力的培養(yǎng)必須以電路設計為主導，這是貫穿本教材的基本指導思想。在這一思想的指導下，本教材給出的所有實驗均為設計性實驗。2.加強對電子電路技術性的認識剛從基礎課階段進入技術基礎課階段學習的同學，在學習電子電路課的時候，容易產(chǎn)生一種偏向，就是只偏重對已有電路的數(shù)學分析，忽視了對電路功能、特點、元件作用和電路指標、用途等基本概念的掌握，而這些基本概念卻是電路設計時首先要用到的。這些基本概念的欠缺，必然導致在電路設計時面對實際問題無從選擇適宜的電路，并且在電路指標未達到要求時，也不知應該調(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要求，根據(jù)技術要求選用合理的電路結構，再根據(jù)電路結構特點擬訂設計步驟。通過較多的例子，體現(xiàn)運用電子電路理論解決技術問題的思路和方法，加強學生對電子電路理論的技術性的認識。指導學生復習，加深他們對基本概念的理解，并通過實驗中的設計任務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。為了使電路設計具有可操作性（工程性），在設計過程中往往對‘些模擬和計算公式進行了簡化，有時還必須作出某些假設，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中，比較強調(diào)理論的系統(tǒng)性和嚴密性，較少涉及電子電路的工程性特點，學生對這一特點往往認識不足，尤其是模擬電路。這一特點只有通過電路設計才能體會到其意義。本教材在介紹電路的設計方法時對工程性問題都有詳4.以小系統(tǒng)電路設計為主，注重電路的完整性電子電路的理論教學基本是以單元電路的分析為主，盡管電子電路實驗技術基礎是以設計性實驗為主，但是，這種設計也都是單元電路。當然，單元電路的分析、設計和實驗，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成的系統(tǒng)。所以，電路設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，為了使學生的學習內(nèi)容更接近生產(chǎn)實際要求，在《電子電路實驗技術基礎》已經(jīng)介紹了單元電路設計的基礎上，本教材中講述的主要是系統(tǒng)設計方法、實驗，也都是構成小系統(tǒng)的電路。5.注重生產(chǎn)和市場對電子電路設計的要求電子電路設計的目的是為了滿足生產(chǎn)和市場的需要，所以在進行電路設計時，必須考慮生產(chǎn)和市場對設計的要求和影響。目前，電子電路器件飛速發(fā)展，設計手段也在不斷更新，電子電路設計的方法和觀念也必須與之適應。所以，電路設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計中如何考慮生產(chǎn)和市場需要方面的指導。6.實驗能力的培養(yǎng)，要求實驗內(nèi)容必須有一定的難度和數(shù)量實驗能力（或稱為動手能力）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，僅靠書本學習是無法形成實驗能力的。因此，在培養(yǎng)學生實驗能力的過程中，必須為學生提供通過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的機會。多年的電子電路實驗教學實踐證明，只有使實驗任務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，實驗次數(shù)偏少將鍛煉的機會減少。本教材中的實驗，無論是設計還是調(diào)測，都具有一定的難度，同時還將實驗任務分為必做和選做兩部分，以適應學生的不同情況。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能力，還要求設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、應用所學知識的綜合分析能力、提出解決問題方案的想象力、細致嚴謹?shù)膶嶒炞黠L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。8.便于自學為了便于讀者自學，本教材給出了較多的例子，通過例子盡可能地反映出設計思路、說明設計特點和方法。同時，盡量給出設計流程，以便學生從整體上把握設計的各個環(huán)節(jié)，盡量將設計規(guī)則、方法條理化，以便他們在電路設計時有所依據(jù)。希望讀者認真體會這本教材的編寫指導思想，自覺把握學習的方向。在這里，編者要特別提醒讀者注意以下幾點。1.實驗能力的培養(yǎng)不同于某些書本知識的學習在學習某些知識時，只要理解了就可以認為掌握了。而在電子電路實驗中，知道應該怎樣做是一回事，能否做到則是另一回事。實驗能力要靠平時大量和艱苦的訓練才能形成，考試前的突擊對某些課程或許有用，而對實驗能力的提高則作用甚微。2.實驗能力只有經(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。可以說，得到的幫助越多，失去的鍛煉機會也越多，盡管實驗任務完成了，但是，鍛煉自己的動手能力的任務卻未完成。，3.應當注重科技素質(zhì)的全面提高一些同學在學習這門課程時，注意力只集中在如何完成電路指標要求上，忽視了對自己科技素質(zhì)的全面培養(yǎng)。例如，不認真擬訂實驗方案，電路圖的繪制不規(guī)范，實驗時求成心切，只重視結果不重視過程，實驗操作不細致，遇到問題缺乏信心，記錄實驗數(shù)據(jù)不認真，實驗報告潦草缺少分析等等。這些問題都將給目前的學習和將來的工作帶來不良影響，一個科技綜合素質(zhì)有缺陷的人在科學領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 第1章電子系統(tǒng)設計導論1.1電子系統(tǒng)概述 1.2電子系統(tǒng)的設計1.2.1電子系統(tǒng)設計的一般方法1.2.2電子系統(tǒng)設計的一般步驟1.2.3設計文檔的作用1.2.4傳統(tǒng)手工設計步驟1.2.5電子系統(tǒng)設計的EDA方法1.2.6電子系統(tǒng)設計的三要素：人才、工具、厙1.3各種電子系統(tǒng)設計步驟綜述1.3.1數(shù)字系統(tǒng)設計步驟1.3.2模擬系統(tǒng)設計步驟1.3.3以微機（單片機）為核心的電子系統(tǒng)的設計步驟1.4電子系統(tǒng)設計選題舉例1.4.1簡易數(shù)控直流電.源1.4.2頻率特性測試儀習題與思考題第2章模擬電路子系統(tǒng)的設計2.1模擬電路設計的特點2.2模擬系統(tǒng)設計簡介2.3模擬電路設計的一般原則和步驟2.4常用單元電路2.4.1運算放大器及其應用2.4.2D／A轉換器及其應用2.4.3A／D轉換器及其應用2.5模擬電路設計舉例習題與思考題第3章數(shù)字電路子系統(tǒng)的設計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)設計的特點3.1.3數(shù)字系統(tǒng)設計的步驟3.1.4數(shù)字系統(tǒng)設計的方法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)設計3.2.1采用可編程邏輯器件的數(shù)字系統(tǒng)設計方法3.2.2組合邏輯電路的設計3.2.3時序邏輯電路的設計3.2.4測試向量的編寫3.2.5數(shù)字系統(tǒng)設計習題與思考題第4章微處理器子系統(tǒng)的設計4.1微處理器應用系統(tǒng)概述4.1.1微處理器應用系統(tǒng)的組成4.1.2微處理器應用系統(tǒng)的基本設計思想4.1.3微處理器應用系統(tǒng)的開發(fā)過程4.2SPCE061A單片機4.2.1SPCE061A單片機簡介4.2.2SPCE061A單片機的硬件結構4.2.3SPCE061A單片機的指令系統(tǒng)4.2.4SPCE061A單片機的程序設計4.2.5SPCE061A單片機的中斷系統(tǒng)4.2.6SPCE061A單片機的應用舉例4.3實用系統(tǒng)設計方法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進行系統(tǒng)設計4.3.7設計實驗板并進行原理驗證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)方案及設計系統(tǒng)結構4.4典型系統(tǒng)設計舉例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)結構的設計習題與思考題第5章電子系統(tǒng)設計中的工程問題5.1概述5.2電子系統(tǒng)的抗干擾設計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抗干擾設計方法5.3電子設備熱設計5.3.1功率器件的散熱5.3.2整機的散熱5.4可靠性設計5.5電路的可測試性設計5.6印制電路板的設計與裝配5.6.1PCB的設計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電子設備設計文件習題與思考題第6章電子系統(tǒng)設計舉例6.1水溫控制系統(tǒng)的設計6.1.1設計任務與要求6.1.2總體論證6.1.3系統(tǒng)設計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指標測試及軟件固化6.1.8系統(tǒng)改進措施與功能擴展6.2交通信號燈控制器的設計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計6.2.4仿真與測試第7章電子設計選題+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聲光控制開關選題14紅外報警器第8章附錄8.1系統(tǒng)設計課程要求8.1.1電子系統(tǒng)工程設計課程計劃8.1.2電子系統(tǒng)設計日程表8.1.3考核與評價8.1.4電子系統(tǒng)工程設計答辯規(guī)則與評分標準8.2本教材涉及的元器件數(shù)據(jù)手冊參考文獻

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