本書的撰寫以學(xué)生為中心，從方便學(xué)生使用和提高學(xué)生學(xué)以致用、解決復(fù)雜工程問題能力的角度出發(fā)，從焊接技術(shù)、常用集成電路、常用傳感器、信號處理與驅(qū)動電路、電源電路、常用算法、執(zhí)行器件、系統(tǒng)仿真及實驗平臺、嘉立創(chuàng)EDA簡介及PCB設(shè)計、實例解析等方面介紹了學(xué)生需要掌握的基本知識和基本技能，為培養(yǎng)優(yōu)秀的電子技術(shù)工程師奠定堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。
本書可作為高等院校電子信息工程、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、電氣工程及其自動化、機電一體化和自動控制等專業(yè)的本科、高職高專及成人教育學(xué)生的教材，還可以作為電子技術(shù)開發(fā)人員和希望深入學(xué)習(xí)電子工程及應(yīng)用技術(shù)的讀者的參考用書。
“電子系統(tǒng)綜合實踐”課程是為了提高學(xué)生在電子系統(tǒng)實踐方面綜合能力的設(shè)計實訓(xùn)課程，是電子技術(shù)的一個重要組成部分。通過本課程的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，學(xué)生可以掌握電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，掌握電子硬件電路設(shè)計及仿真平臺的使用方法，能夠設(shè)計一個具備簡單應(yīng)用功能的電子系統(tǒng)，并通過實際動手焊接和調(diào)試電路，實現(xiàn)一個功能完整的作品，為以后進(jìn)行復(fù)雜工程應(yīng)用問題的研究打下基礎(chǔ)。
通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以熟練掌握各種元器件的識別及使用方法；能利用電子技術(shù)基本理論設(shè)計硬件電路、軟件程序，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行仿真；初步掌握根據(jù)項目需求，利用多個設(shè)計方案解決同一個問題的能力，同時經(jīng)過不同方案的對比分析，提出合理的“最優(yōu)”解決方案；具有分析、設(shè)計、仿真和利用儀器儀表調(diào)試模擬電路的能力；能夠通過建模進(jìn)行工藝設(shè)計和仿真實驗，并對結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析；能獨立寫出嚴(yán)謹(jǐn)、有理論根據(jù)、實事求是、語句通順、字跡端正的課程設(shè)計報告；能夠理解多學(xué)科復(fù)雜工程問題的知識融合理念，會管理電子信息類的工程項目。
本書的撰寫以學(xué)生為中心，從方便學(xué)生使用和提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的角度出發(fā)，匯集了河南工業(yè)大學(xué)電子信息工程專業(yè)（國家一流專業(yè)）“電子系統(tǒng)綜合實踐”課程連續(xù)10年的教學(xué)成果和成功的教學(xué)經(jīng)驗。
本書以電子系統(tǒng)綜合實踐類課程為主要依據(jù)和服務(wù)對象，以突出綜合實踐為根本宗旨來安排內(nèi)容。本書共12章。
第1章為焊接技術(shù)，主要介紹電烙鐵的使用、回流焊和波峰焊等集成電路的焊接技術(shù)。
第2章為常用集成電路，主要介紹模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)常用的集成電路的基礎(chǔ)知識和典型電路。
第3章為常用傳感器，主要介紹電子系統(tǒng)綜合實踐八類常用的傳感器的原理及應(yīng)用。
第4章為信號處理與驅(qū)動電路，主要介紹在電子產(chǎn)品開發(fā)過程中幾種常用的驅(qū)動電路和信號處理電路等。
第5章為電源電路，主要介紹電子系統(tǒng)綜合中常用的電源電路。
第6章為常用算法，主要介紹電子系統(tǒng)電路設(shè)計中用于信號處理的數(shù)字濾波算法和PID控制算法。
第7章為執(zhí)行器件，主要介紹常用的直流電動機、步進(jìn)電動機、舵機等被控制對象的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及控制原理等。
第8章為系統(tǒng)仿真及實驗平臺，介紹Keil軟件的編程和Proteus 8的單片機仿真方法。
第9章為嘉立創(chuàng)EDA簡介及PCB設(shè)計，主要講解嘉立創(chuàng)EDA軟件及其在PCB設(shè)計中的使用。
第10～12章以具體實例的形式，給出基于STM32的藥物配送小車、同步循跡小車和WiFi語音氣象站三個項目的設(shè)計案例。
本書第1～5章由河南工業(yè)大學(xué)孫福艷編寫，第6章由黑龍江科技大學(xué)李忠勤編寫，第7章由河南工業(yè)大學(xué)李明星、鄭州信盈達(dá)電子有限公司周中孝編寫，第8～12章由河南工業(yè)大學(xué)呂宗旺編寫。全書由呂宗旺統(tǒng)稿。
本書在編寫過程中得到了河南工業(yè)大學(xué)6103學(xué)生創(chuàng)新實驗室的肖雪（現(xiàn)北京郵電大學(xué)碩士研究生）、張飛翔（現(xiàn)北京郵電大學(xué)碩士研究生）、唐浩然（現(xiàn)北京郵電大學(xué)碩士研究生）、王達(dá)（現(xiàn)大連海事大學(xué)碩士研究生）、何于海（現(xiàn)杭州電子科技大學(xué)碩士研究生）、王旭博（現(xiàn)電子科技大學(xué)碩士研究生）、蔡一鳴（現(xiàn)浙江大學(xué)碩士研究生）、黃誠（現(xiàn)北京小米移動軟件有限公司南京分公司工程師）、吳迪（現(xiàn)北京小米移動軟件有限公司南京分公司工程師）、李方偉（現(xiàn)深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司工程師）、魏子棟、劉澤宇、薛雯耀、鄧運廷、胡超杰、劉培杰，深圳市嘉立創(chuàng)科技發(fā)展有限公司嘉立創(chuàng)EDA高校教育經(jīng)理莫志宏，鄭州信盈達(dá)電子有限公司總經(jīng)理周中孝、新開普電子股份有限公司實踐教學(xué)部校企合作經(jīng)理李陽等的大力支持，一并向他們表示衷心的感謝。
本書是2021年河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目“高校大學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升培養(yǎng)體系構(gòu)建研究與實踐”（項目編號：2021SJGLX1013）、2020年國家第二批新工科研究與實踐項目“地方高校新工科人才創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)路徑探索與實踐”（項目編號：ECXCYYR20200937）、2020年河南省新工科研究與實踐項目“地方高校新工科人才創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)路徑探索與實踐”（項目編號：2020JGLX037）、2022年河南省專創(chuàng)融合特色示范課程——模擬電子技術(shù)（文件號：教高〔2023〕72號）、2022年度黑龍江省高等教育本科教育教學(xué)改革研究重點委托項目“新工科背景下TMBH新工程師人才培養(yǎng)模式的探索與實踐”（項目編號：SJGZ20220146）等項目的階段性成果。
鑒于作者知識水平有限，書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，敬請廣大讀者指正。同時也歡迎讀者，尤其是采用本書的教師和學(xué)生，共同探討相關(guān)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等問題。
前言
第1章焊接技術(shù)1
1.1電烙鐵的使用1
1.1.1電烙鐵的原理及分類1
1.1.2使用電烙鐵的注意事項2
1.1.3電烙鐵的使用步驟2
1.1.4電烙鐵的安全使用2
1.1.5烙鐵頭粘不上焊錫的原因3
1.1.6烙鐵頭的保養(yǎng)及維護3
1.2回流焊和波峰焊3
1.2.1回流焊3
1.2.2波峰焊4
1.2.3回流焊與波峰焊的區(qū)別8
本章小結(jié)9
第2章常用集成電路10
2.1LM358運算放大器10
2.1.1工作原理10
2.1.2典型應(yīng)用電路11
2.2LM393比較器11
2.2.1工作原理12
2.2.2典型應(yīng)用電路12
2.2.3LM358與LM393的比較13
2.3555定時器13
2.3.1555定時器的引腳及功能14
2.3.2典型應(yīng)用電路14
2.4TL494集成電路15
2.4.1TL494芯片的引腳及功能15
2.4.2應(yīng)用電路16
2.574LS148編碼器17
2.674LS138譯碼器19
2.774LS373鎖存器20
2.874LS151數(shù)據(jù)選擇器21
2.974LS161計數(shù)器23
本章小結(jié)24
第3章常用傳感器26
3.1傳感器的定義26
3.2傳感器的組成和分類26
3.3傳感器的基本特性27
3.3.1傳感器的靜態(tài)特性27
3.3.2傳感器的動態(tài)特性29
3.4溫度傳感器30
3.4.1熱電阻溫度傳感器30
3.4.2溫度傳感器18B2033
3.5濕度傳感器35
3.5.1濕度傳感器的工作原理35
3.5.2濕度傳感器HS110135
3.6氣體傳感器35
3.6.1半導(dǎo)體氣體傳感器35
3.6.2紅外吸收式氣體傳感器39
3.7壓力傳感器41
3.7.1壓電壓力傳感器41
3.7.2壓阻壓力傳感器42
3.7.3電容式壓力傳感器42
3.7.4振弦式壓力傳感器43
3.8激光傳感器44
3.8.1固體激光器44
3.8.2氣體激光器45
3.8.3液體激光器45
3.8.4半導(dǎo)體激光器45
3.9光電式傳感器46
3.9.1光敏電阻傳感器46
3.9.2紅外光傳感器47
3.10熱釋電光式傳感器49
3.11超聲波傳感器50
本章小結(jié)52
第4章信號處理與驅(qū)動電路53
4.1濾波電路53
4.1.1電容濾波53
4.1.2電感濾波54
4.1.3π型濾波電路55
4.2比較器電路56
4.2.1單限比較器56
4.2.2窗口比較器58
4.3加減運算電路59
4.4積分和微分運算電路60
4.5ULN2803驅(qū)動電路63
4.5.1基本信息63
4.5.2常見應(yīng)用64
4.5.3參數(shù)值64
4.6L298N驅(qū)動電路64
4.6.1基本信息64
4.6.2外部引腳65
4.6.3參數(shù)值66
本章小結(jié)66
第5章電源電路67
5.1DCDC穩(wěn)壓電源67
5.1.1DCDC穩(wěn)壓電源的概述67
5.1.2DCDC穩(wěn)壓電源電路67
5.1.3DCDC穩(wěn)壓電源常用模塊68
5.1.4DCDC穩(wěn)壓電源常用模塊故障
分析68
5.1.5DCDC穩(wěn)壓電源模塊的選擇69
5.2Boost電路69
5.2.1基本介紹69
5.2.2Boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及參數(shù)計算70
5.2.3工作原理72
5.2.4參數(shù)選擇74
5.2.5控制策略選擇75
本章小結(jié)75
第6章常用算法76
6.1PID控制算法76
6.1.1基本概念76
6.1.2模擬PID控制76
6.1.3數(shù)字PID控制78
6.2數(shù)字濾波算法82
6.2.1數(shù)字濾波算法的應(yīng)用場景82
6.2.2數(shù)字濾波算法的優(yōu)勢82
6.2.3常用的數(shù)字濾波算法82
本章小結(jié)88
第7章執(zhí)行器件89
7.1直流電動機89
7.1.1直流電動機的基本結(jié)構(gòu)89
7.1.2直流電動機基本工作原理90
7.1.3直流電動機的調(diào)速方法90
7.2步進(jìn)電動機91
7.2.1反應(yīng)式步進(jìn)電動機的工作結(jié)構(gòu)91
7.2.2三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機的工作
原理91
7.2.3驅(qū)動電源92
7.3常用舵機93
7.3.1舵機的組成93
7.3.2舵機的控制原理93
7.3.3舵機選購94
7.3.4舵機使用中應(yīng)注意的事項94
本章小結(jié)95
第8章系統(tǒng)仿真及實驗平臺96
8.1單片機程序設(shè)計開發(fā)工具Keil
μVision596
8.1.1Keil μVision5的工作界面簡介96
8.1.2工程的創(chuàng)建97
8.1.3工程的設(shè)置101
8.1.4工程的調(diào)試運行105
8.1.5存儲空間資源的查看和修改108
8.1.6變量的查看和修改108
8.2單片機電路設(shè)計與仿真工具
Proteus 8109
8.2.1Proteus 8的用戶界面109
8.2.2設(shè)置Proteus 8工作環(huán)境111
8.2.3電路原理圖的設(shè)計與編輯114
8.2.4電氣規(guī)則檢查118
8.3Proteus 8與Keil C51的聯(lián)合使用119
8.3.1準(zhǔn)備工作119
8.3.2裝入HEX文件119
8.3.3仿真調(diào)試119
8.4STM32軟件開發(fā)環(huán)境及實驗平臺121
8.4.1安裝MDK121
8.4.2安裝Keil μVision5 MDK V5.1器件
支持包122
8.4.3安裝STM32下載器驅(qū)動123
8.4.4安裝STM32下載工具軟件124
8.4.5安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動125
本章小結(jié)127
第9章嘉立創(chuàng)EDA簡介及PCB
設(shè)計128
9.1嘉立創(chuàng)EDA簡介128
9.2設(shè)計準(zhǔn)備工作128
9.2.1嘉立創(chuàng)EDA的打開128
9.2.2工程的創(chuàng)建和管理130
9.3原理圖設(shè)計132
9.3.1原理圖庫132
9.3.2封裝管理134
9.4PCB設(shè)計137
9.4.1原理圖轉(zhuǎn)PCB137
9.4.2PCB的布局和布線137
9.4.3覆銅和預(yù)覽138
本章小結(jié)140
第10章基于STM32的藥物配送
小車141
10.1任務(wù)要求141
10.2系統(tǒng)設(shè)計方案142
10.3理論分析與計算142
10.3.1阿克曼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)理論分析與
計算142
10.3.2霍爾編碼器轉(zhuǎn)速檢測理論
分析與計算143
10.3.3電動機差速控制理論分析與
計算143
10.4系統(tǒng)電路設(shè)計與模塊介紹143
10.4.1STM32核心板電路設(shè)計143
10.4.2按鍵電路144
10.4.3穩(wěn)壓模塊電路144
10.4.4霍爾編碼器電路144
10.4.5電動機驅(qū)動電路145
10.4.6循跡檢測模塊146
10.4.7倒車檢測模塊146
10.4.8系統(tǒng)電路PCB設(shè)計147
10.4.9送藥小車實物外觀156
10.5系統(tǒng)軟件設(shè)計157
10.5.1灰度傳感器循跡檢測157
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