《電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐》是由“教育部高等學(xué)校電子信息與電氣信息類基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會”與高等教育出版社共同策劃、組織的電工電子實驗系列教材。
《電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐》為西安交通大學(xué)國家工科基礎(chǔ)課程電工電子教學(xué)基地改革成果:全書共分為9章,分別是電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)、傳感器及其應(yīng)用、電子系統(tǒng)沒計中常用的數(shù)值處理方法、PID控制技術(shù)、電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信、現(xiàn)場可編程應(yīng)用技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計實例、電子系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)和電子系統(tǒng)電路設(shè)計中硬件的選擇。
《電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐》適合學(xué)習(xí)過電路、信號與系統(tǒng)、電子技術(shù)(含數(shù)字電路、模擬電路)、單片機(jī)(或者微機(jī)原理)等課程的讀者。可作為電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐課程的教材,也可以作為電子競賽參賽前的培訓(xùn)教材或參考書。對于希望提高電子系統(tǒng)設(shè)計能力的讀者及電子業(yè)余愛好者,也是不可多得的參考資料。
1 電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)
1.1 電子系統(tǒng)概論
1.1.1 電子系統(tǒng)
1.1.2 現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的新特點(diǎn)
1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)
1.2.1 目的與要求
1.2.2 系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)過程
1.3 電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法與步驟
1.3.1 電子系統(tǒng)設(shè)計基本方法
1.3.2 電子系統(tǒng)設(shè)計一般步驟
1.4 電子系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
1.4.1 電子系統(tǒng)的安裝
1.4.2 電子系統(tǒng)的調(diào)試
1.5 電子系統(tǒng)的故障分析與排除
1.5.1 常見故障的原因
1.5.2 常見故障的診斷方法
1.5.3 常見故障及其排除
1.6 電子系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
1.6.1 常見干擾源
1.6.2 常見的抗干擾措施
主要參考文獻(xiàn)
2 傳感器及其應(yīng)用
2.1 傳感器概論
2.1.1 傳感器的分類
2.1.2 傳感器的基本性能參數(shù)
2.1.3 傳感器輸出信號的特點(diǎn)
2.2 傳感器電子電路
2.2.1 傳感器電子電路的設(shè)計號求
2.2.2 典型傳感器電子電路的組成
2.3 常用傳感器及其應(yīng)用實例
2.3.1 溫度傳感器
2.3.2 霍爾元件及霍爾傳感器
2.3.3 光電傳感器
2.3.4 壓阻式壓力傳感器
2.3.5 超聲波傳感器
主要參考文獻(xiàn)
3 電子系統(tǒng)設(shè)計中常用的數(shù)值處理方法
3.1 非線性補(bǔ)償技術(shù)
3.1.1 非線性函數(shù)補(bǔ)償法
3.1.2 線性插值法(多段折線逼近法)
3.1.3 曲線擬合的最小二乘法(二次拋物線插值法)
3.1.4 三次樣條函數(shù)插值法
3.1.5 查表法
3.2 數(shù)值積分與數(shù)值微分
3.2.1 數(shù)值微分
3.2.2 數(shù)值積分
3.3 標(biāo)度變換
3.3.1 標(biāo)度變換原理
3.3.2 線性信號的標(biāo)度變換
3.3.3 非線性信號的標(biāo)度變換
3.4 數(shù)字濾波技術(shù)
3.4.1 濾波器的原理與分類
3.4.2 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法
3.4.3 IIR與FIR濾波器的比較
3.4.4 常用的簡單數(shù)字濾波器
主要參考文獻(xiàn)
4 PID控制技術(shù)
4.1 引言
4.2 數(shù)字PID控制算法
4.2.1 位置式PID控制算法
4.2.2 增量式數(shù)字PID控制算法
4.3 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)
4.3.1 積分分離PID控制算法
4.3.2 遇限削弱積分PID控制算法
4.3.3 不完全微分PID控制算法
4.3.4 微分先行PID控制算法
4.3.5 帶死區(qū)的PID控制
4.4 PID控制器參數(shù)整定
4.4.1 模擬PID控制器參數(shù)整定
4.4.2 數(shù)字PID控制器的參數(shù)選擇和采樣周期選擇
4.5 PID程序設(shè)計
4.5.1 位置式PID算法程序設(shè)計
4.5.2 增量式PID算法程序設(shè)計
主要參考文獻(xiàn)
5 電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信
5.1 RS-232C串行接口及應(yīng)用
5.1.1 RS-232C總線接口標(biāo)準(zhǔn)及電氣特性
5.1.2 RS-232C電子轉(zhuǎn)換芯片介紹
5.1.3 RS-232C接口的主要缺點(diǎn)
5.1.4 RS-422A/485總線接口標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用
5.1.5 PC機(jī)與單片機(jī)的串行通信
5.2 并行接口及數(shù)據(jù)傳輸
5.2.1 PC機(jī)并行打印機(jī)接口各信號作用
5.2.2 EPP模式的端口寄存器
5.2.3 PC機(jī)與單片機(jī)的并行數(shù)據(jù)傳輸
5.3 USB接口簡介
5.3.1 USB接口的背景
5.3.2 適用對象和目標(biāo)
5.3.3 設(shè)計原則
5.3.4 USB性能
5.3.5 USB2.0
5.3.6 USB總線接口控制器芯片CH375簡介
5.3.7 USB總線接口控制器芯片CH375應(yīng)用舉例
主要參考文獻(xiàn)
6 現(xiàn)場可編程應(yīng)用技術(shù)
6.1 現(xiàn)場可編程門陣列FPGA
6.1.1 概述
6.1.2 FPGA器件的基本結(jié)構(gòu)
6.1.3 FPGA器件的配置
6.1.4 FPGA器件設(shè)計流程
6.1.5 圖形輸入文件
6.2 現(xiàn)場模擬可編程技術(shù)
6.2.1 AN10E40芯片介紹
6.2.2 AN10E40工作模式0使用方法舉例
6.2.3 借助I2C EEPROM的工作模式0使用方法舉例
6.2.4 AN10E40工作模式1使用方法舉例
主要參考文獻(xiàn)
7 電子系統(tǒng)設(shè)計實例
7.1 簡易數(shù)字頻率計
7.1.1 總體方案設(shè)計與論證
7.1.2 模塊電路設(shè)計與參數(shù)計算
7.1.3 系統(tǒng)電路的實現(xiàn)
7.1.4 誤差分析
7.1.5 軟件設(shè)計
7.1.6 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試
7.2 數(shù)字式工頻有效值多用表
7.2.1 總體方案設(shè)計與論證
7.2.2 模塊電路設(shè)計與參數(shù)計算
7.2.3 軟件設(shè)計及流程
7.2.4 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試
7.3 簡易數(shù)字式存儲示波器
7.3.1 總體方案設(shè)計與論證
7.3.2 模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)
7.3.3 軟件設(shè)計
7.3.4 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試
7.3.5 系統(tǒng)性能分析
7.4 簡易邏輯分析儀
7.4.1 總體方案設(shè)計與論證
7.4.2 系統(tǒng)設(shè)計
7.4.3 軟件設(shè)計
7.4.4 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試
7.5 低頻數(shù)字式相位測量儀
7 5.1 總體方案設(shè)計與論證
7 5.2 理論分析與具體電路實現(xiàn)
7 5.3 軟件設(shè)計與流程圖
7 5.4 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試
7 5.5 結(jié)果與誤差分析
7.6 液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置
7.6.1 總體方案設(shè)計與論證
7.6.2 理論分析與計算
7.6.3 系統(tǒng)測試及數(shù)據(jù)
7.6.4 數(shù)據(jù)分析和處理
7.6.5 設(shè)計完成情況
8 電子系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)
8.1 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試方法
8.2.1 電子秒表的調(diào)試
8.1.2 單級放大器模塊電路的調(diào)試
8.1.3 反相比例放大器
8.2 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試方法
8.2.1 3個反相器構(gòu)成的多諧振蕩器的調(diào)試
8.2.2 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的三角波發(fā)生器的調(diào)試
8.3 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試方法
8.3.1 簡單單片機(jī)程序調(diào)試
8.3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)驗證
8.3.3 單片機(jī)P1口的測試
8.3.4 調(diào)試軟件延時程序
8.3.5 單片機(jī)串口的測試
8.3.6 調(diào)試A/D轉(zhuǎn)換模塊電路
8.3.7 調(diào)試D/A轉(zhuǎn)換模塊電路
8.3.8 單片機(jī)擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器的測試
8.3.9 調(diào)試中斷服務(wù)程序
9 電子系統(tǒng)電路設(shè)計中硬件的選擇
9.1 處理器選擇
9.1.1 單片機(jī)
9.1.2 嵌入式處理器
9.1.3 數(shù)字信號處理器
9.1.4 現(xiàn)場可編程器件
9.2 接口電路選擇
9.3 外圍元器件選擇
9.4 系統(tǒng)設(shè)計的造價考量
附錄A 電子系統(tǒng)設(shè)計思考題及答案
附錄B 單片機(jī)基本概念檢測題