本書是依據(jù)高等工科院校電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)大綱的基本要求,并結(jié)合作者多年的科研與教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)編寫的。全書以電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為目標(biāo),系統(tǒng)講解了元器件選擇、傳感器應(yīng)用、信號(hào)調(diào)理電路、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、可編程器件開(kāi)發(fā)應(yīng)用、單片機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路及PCB等設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法,并提供了大量、翔實(shí)的設(shè)計(jì)實(shí)例。本書適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求,具有先進(jìn)性、實(shí)用性、系統(tǒng)性和靈活性。
本書是在2012年編寫的《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)(第2版)》基礎(chǔ)上修訂再版的。在第2版出版后的幾年里,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)有了很大進(jìn)步,教學(xué)實(shí)踐改革有了新的進(jìn)展,采用第2版作為教材的學(xué)校不斷增加,這些都要求本書修訂后再版。
在修訂過(guò)程中,遵循“保持特色、與時(shí)俱進(jìn)、精選內(nèi)容、突出應(yīng)用、便于教學(xué)”的原則,依據(jù)現(xiàn)代電子信息領(lǐng)域?qū)﹄姎馀c電子信息類專業(yè)本科人才核心能力的要求,以培養(yǎng)電氣與電子信息類專業(yè)本科人才的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用能力為目標(biāo),力求跟蹤電子信息技術(shù)動(dòng)態(tài),突出先進(jìn)的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),搭建適合電子技術(shù)應(yīng)用型人才的、具有開(kāi)放性的知識(shí)結(jié)構(gòu)和具有創(chuàng)新意識(shí)的能力結(jié)構(gòu),提供更翔實(shí)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,使讀者更便于全面地了解電子系統(tǒng),特別是智能化電子系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成與特點(diǎn),掌握先進(jìn)的現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)及其設(shè)計(jì)方法。
本次再版雖然將原書的8章壓縮為7章,篇幅有所減少,但仍保持了第2版教材的實(shí)用性、系統(tǒng)性和靈活性等特點(diǎn)。與第2版相比,本書主要在以下幾個(gè)方面做了改動(dòng)。
(1)基于第2版教材幾年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐,對(duì)全書內(nèi)容進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。例如,在第3章中適當(dāng)刪減了作者認(rèn)為略顯冗繁的內(nèi)容;在第5章中刪除了應(yīng)用較少的系統(tǒng)可編程模擬器件及軟件開(kāi)發(fā)內(nèi)容;另外,考慮到原第7章是以Protel繪圖軟件為基礎(chǔ)展開(kāi)介紹的,目前該軟件已經(jīng)升級(jí)為AltiumDesigner,而介紹該軟件使用方法的書籍比較多,網(wǎng)上也有相應(yīng)的電子教程,查詢起來(lái)也較為方便,故本次再版將該章刪除。
(2)為了適應(yīng)電子技術(shù)的發(fā)展,本書就電子設(shè)計(jì)平臺(tái)和內(nèi)容進(jìn)行了更新修改。例如,在第5章中增加了SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容,更新充實(shí)了應(yīng)用實(shí)例,使教材更具有先進(jìn)性和實(shí)用性。
(3)對(duì)第2版教材薄弱部分進(jìn)行了完善和補(bǔ)充。如第6章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加了案例設(shè)計(jì)一節(jié),習(xí)題部分增加了基于單片機(jī)的工程案例參考設(shè)計(jì)題目,使本書內(nèi)容更加實(shí)用、好用。
本書由李金平教授主編,沈明山、姜余祥副教授參編。第1、2、4、7章由李金平編寫,第3、5章由沈明山編寫,第6章由姜余祥編寫。全書由李金平負(fù)責(zé)文字潤(rùn)飾和統(tǒng)稿,沈明山、姜余祥負(fù)責(zé)本書的校閱工作。
為使讀者易于掌握相關(guān)知識(shí),常用器件的主要參數(shù)和基于單片機(jī)的波形發(fā)生器請(qǐng)登錄華信教育資源網(wǎng)www.hxedu.com.cn,注冊(cè)后免費(fèi)下載。
本書編寫過(guò)程中,得到了北京聯(lián)合大學(xué)信息學(xué)院有關(guān)專家、教授的支持與幫助,在此表示深深的謝意!也感謝電子工業(yè)出版社凌毅編輯及其他工作人員對(duì)本書編寫、出版的幫助與支持,更感謝所有關(guān)心和采用本教材的教師與讀者的支持與厚愛(ài)。
由于作者水平有限,不足之處在所難免,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編著者
2017年5月
李金平,教授,主要研究方向:智能電子信息系統(tǒng)。主講課程:模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯電路、專業(yè)導(dǎo)論等,發(fā)表各類科研、教改論文40余篇,主編的《模擬集成電路基礎(chǔ)》獲北京市精品教材。
第1章 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
1.1.1 明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求
1.1.2 方案的比較與選擇
1.1.3 單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇
1.1.4 電路的仿真
1.1.5 電路圖的繪制及印制電路板的設(shè)計(jì)
1.2 電子系統(tǒng)的組裝與調(diào)試
1.2.1 電子系統(tǒng)的組裝
1.2.2 電子系統(tǒng)的調(diào)試
1.3 電子系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
1.3.1 在干擾源處采取措施
1.3.2 在耦合通道上采取措施
1.3.3 在傳輸通道上采取措施
思考題與習(xí)題
第2章 常用電子元器件
2.1 電阻器
2.1.1 電阻器的作用
2.1.2 電阻器的分類
2.1.3 電阻器的主要技術(shù)指標(biāo)
2.1.4 電阻器的合理選用與質(zhì)量判別
2.2 電位器
2.2.1 電位器的作用
2.2.2 電位器的分類
2.2.3 電位器的主要技術(shù)指標(biāo)
2.2.4 幾種常用的電位器
2.2.5 電位器的合理選用與質(zhì)量判別
2.3 電容器4
2.3.1 電容器的作用
2.3.2 電容器的分類
2.3.3 電容器的主要技術(shù)參數(shù)
2.3.4 幾種常用的電容器
2.3.5 電容器的合理選用與質(zhì)量判別
2.4 電感器和變壓器
2.4.1 電感器
2.4.2 變壓器
2.5 繼電器
2.5.1 繼電器的作用
2.5.2 繼電器的分類
2.5.3 電磁式繼電器的主要參數(shù)
2.5.4 電磁式繼電器的合理選用與質(zhì)量判別
2.6 半導(dǎo)體器件
2.6.1 晶體二極管
2.6.2 晶體三極管
2.6.3 場(chǎng)效應(yīng)管(FET)
2.6.4 晶閘管
2.7 常用集成電路器件
2.7.1 集成電路的分類
2.7.2 集成電路的主要參數(shù)
2.7.3 常用集成電路簡(jiǎn)介
2.7.4 集成電路的選用原則及注意事項(xiàng)
2.8 傳感器
2.8.1 溫敏傳感器
2.8.2 光電傳感器
2.8.3 氣敏傳感器
2.8.4 濕敏傳感器
2.8.5 磁敏傳感器
2.8.6 力敏傳感器
2.8.7 傳感器的選用
思考題與習(xí)題
第3章 電子電路的仿真
3.1 電子電路計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概述
3.2 Multisim簡(jiǎn)介
3.2.1 設(shè)計(jì)主界面的進(jìn)入及主界面的介紹
3.2.2 Multisim主菜單簡(jiǎn)介
3.2.3 Multisim元件數(shù)據(jù)庫(kù)介紹
3.2.4 Multisim中建立電路并仿真電路
3.3 Multisim的應(yīng)用實(shí)例
3.3.1 電子元器件的性能測(cè)試
3.3.2 濾波電路分析
3.3.3 模擬電路的設(shè)計(jì)與分析
3.3.4 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與分析
思考題與習(xí)題
第4章 電子系統(tǒng)中的常用單元電路設(shè)計(jì)
4.1 穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)
4.1.1 穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)及組成
4.1.2 整流、濾波電路及其設(shè)計(jì)
4.1.3 直流穩(wěn)壓電路及其設(shè)計(jì)
4.2 信號(hào)發(fā)生電路的設(shè)計(jì)
4.2.1 信號(hào)發(fā)生電路的主要性能要求
4.2.2 信號(hào)發(fā)生電路的一般設(shè)計(jì)方法
4.2.3 正弦波振蕩電路的設(shè)計(jì)
4.2.4 RC方波振蕩電路的設(shè)計(jì)
4.2.5 函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
4.3 信號(hào)選擇電路的設(shè)計(jì)
4.3.1 多路信號(hào)選擇電路
4.3.2 有源濾波電路的設(shè)計(jì)
4.4 信號(hào)調(diào)理單元電路的設(shè)計(jì)
4.4.1 小信號(hào)放大電路
4.4.2 頻率變換電路設(shè)計(jì)
4.4.3 信號(hào)整形電路設(shè)計(jì)
4.5 A/D、D/A接口電路的設(shè)計(jì)
4.5.1 A/D接口電路設(shè)計(jì)
4.5.2 D/A接口電路設(shè)計(jì)
4.6 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
4.6.1 常用驅(qū)動(dòng)器的選擇及其典型應(yīng)用
4.6.2 常用光電耦合器的選擇及其驅(qū)動(dòng)電路
4.7 控制單元電路的設(shè)計(jì)
4.7.1 聲控電路及其設(shè)計(jì)
4.7.2 光控電路及其設(shè)計(jì)
4.7.3 遙控電路及其設(shè)計(jì)
思考題與習(xí)題
第5章 系統(tǒng)可編程技術(shù)
5.1 可編程器件的基本原理
5.1.1 可編程邏輯器件基本原理
5.1.2 可編程邏輯器件編程工藝
5.2 高密度在系統(tǒng)可編程邏輯器件
5.2.1 復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD
5.2.2 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件FPGA
5.2.3 CPLD器件和FPGA器件的編程、適配與邊界掃描測(cè)試技術(shù)
5.3 可編程邏輯器件開(kāi)發(fā)軟件及應(yīng)用
5.3.1 Quartus II軟件安裝工作簡(jiǎn)介
5.3.2 Quartus II軟件的主界面
5.3.3 文本輸入設(shè)計(jì)法
5.3.4 原理圖輸入設(shè)計(jì)法
5.3.5 Quartus II的層次化設(shè)計(jì)
5.3.6 VHDL設(shè)計(jì)
5.4 數(shù)字系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例
5.4.1 ASM圖與交通燈控制器設(shè)計(jì)
5.4.2 出租車計(jì)程計(jì)價(jià)表
5.5 SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
5.5.1 SOPC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
5.5.2 SOPC系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)
5.5.3 SOPC_Nios II CPU工程小結(jié)
思考題與習(xí)題
第6章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1.1 MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)
6.1.2 AT89C52單片機(jī)指令集5
6.1.3 AT89C52單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)
6.2 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展
6.2.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
6.2.2 I/O接口擴(kuò)展
6.3 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)
6.3.1 鍵盤接口電路
6.3.2 顯示接口
6.3.3 打印接口
6.3.4 通信接口
6.4 基于單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
6.4.1 基于單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)任務(wù)要求
6.4.2 基于單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)過(guò)程
思考題與習(xí)題
第7章 實(shí)用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例及課題
7.1 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)例
7.1.1 數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì)
7.1.2 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)
7.1.3 簡(jiǎn)易邏輯分析儀的設(shè)計(jì)
7.1.4 簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)計(jì)
7.2 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題
7.2.1 CDMA設(shè)備用AC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源
7.2.2 多路輸出的直流穩(wěn)壓電源
7.2.3 小功率線性直流穩(wěn)壓電源
7.2.4 開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源
7.2.5 簡(jiǎn)易開(kāi)關(guān)式充電器
7.2.6 鎳鎘電池快速充電器
7.2.7 車用鎳鎘電池充電器
7.2.8 車距報(bào)警器
7.2.9 氣體煙霧報(bào)警器
7.2.10 汽車無(wú)線報(bào)警器
7.2.11 電子體溫計(jì)
7.2.12 開(kāi)關(guān)電源電磁干擾濾波器
7.2.13 抗混疊低通濾波器
7.2.14 階梯波發(fā)生器
7.2.15 自行車時(shí)速表
7.2.16 電阻精度篩選儀
7.2.17 信號(hào)波形發(fā)生器
7.2.18 OCL低頻功率放大器
7.2.19 洗衣機(jī)控制電路
7.2.20 無(wú)線紅外耳機(jī)
7.2.21 無(wú)線遙控電控鎖
7.2.22 線路尋跡器
7.2.23 8路搶答器
7.3 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課題
7.3.1 有關(guān)電源的課題
7.3.2 有關(guān)信號(hào)源的課題
7.3.3 有關(guān)放大器的課題
7.3.4 有關(guān)電參量測(cè)量和電子儀器的課題
7.3.5 有關(guān)數(shù)據(jù)采集的課題
7.3.6 有關(guān)檢測(cè)和自動(dòng)控制的課題
7.3.7 有關(guān)無(wú)線電的課題