全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高吉祥 编

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• 电子设计竞赛
• 大学生竞赛
• 数字系统
• 自动控制
• 电路设计
• 单片机
• FPGA
• 嵌入式系统
• 系统设计
• 教材

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040374926

版次：1

商品编码：11290937

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：241

字数：360000

正文语种：中文

内容简介

　　全国大学生电子设计竞赛系列教材是针对全国大学生电子设计竞赛的特点和需要，为高等学校电子信息类、自动化类、电气类及计算机类专业学生编著的培训教材。《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》为本系列教材的第3分册。全书共分2章。第1章为数字系统设计。主要介绍了数字系统的基本概念、设计方法、描述方法、安装与调测以及多路数据采集电路设计、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统设计。第2章为自动控制系统设计，主要介绍了自动控制系统设计基础以及水温控制系统设计、简易智能电动车、自动往返小车、液体点滴速度监控装置、悬挂运动控制系统、电动车跷跷板、声音引导系统、模拟路灯控制系统、基于自由摆的平板控制系统、智能小车、帆板控制系统等各届控制类赛题的设计过程。《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》搜集整理了历届关于自动控制系统及数字系统方面的设计试题，所举每个试题均有题目分析（或题目剖析）、方案论证及比较、理论分析与参数计算、软硬件设计、测试方法、测试结果及结果分析。
　　《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息类、电气类、自动化类及计算机类专业的大学生参加全国大学生电子设计竞赛的培训教材，也可以作为各类电子制作、课程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术人员进行电子设备设计与制作的参考书。

内页插图

目录

第1章 数字系统设计
1.1 数字系统设计基础
1.1.1 数字系统的基本概念
1.1.2 数字系统的设计方法
1.1.3 数字系统设计的描述方法
1.1.4 数字系统的安装与调测
1.1.5 国产半导体集成电路型号命名法
1.2 多路数据采集电路设计（1994年全国大学生电子设计竞赛B题）
1.2.1 题目分析
1.2.2 方案论证
1.2.3 硬件设计
1.2.4 软件设计
1.2.5 测试结果及结果分析
1.3 数字化语音存储与回放系统（1999年全国大学生电子设计竞赛E题）
1.3.1 题目分析
1.3.2 方案论证
1.3.3 硬件设计
1.3.4 软件设计
1.3.5 测试结果及结果分析
1.4 数据采集与传输系统设计（2001年全国大学生电子设计竞赛E题）
1.4.1 题目分析
1.4.2 方案论证
1.4.3 硬件设计
1.4.4 软件设计
1.4.5 测试结果及结果分析

第2章 自动控制系统设计
2.1 自动控制系统设计基础
2.1.1 自动控制系统概述
2.1.2 传感器及其应用电路
2.1.3 电机与驱动电路
2.1.4 继电器电路
2.2 水温控制系统设计（1997年全国大学生电子设计竞赛C题）
2.2.1 题目分析
2.2.2 方案论证
2.2.3 硬件设计
2.2.4 软件设计
2.2.5 测试结果及结果分析
2.3 简易智能电动车（2003年全国大学生电子设计竞赛E题）
2.3.1 题目分析
2.3.2 方案论证
2.3.3 硬件设计
2.3.4 软件设计
2.3.5 测试结果及结果分析
2.4 自动往返小车（2001年全国大学生电子设计竞赛C题）
2.4.1 题目分析
2.4.2 方案论证
2.4.3 硬件设计
2.4.4 软件设计
2.4.5 测试结果及结果分析
2.5 液体点滴速度监控装置（2003年全国大学生电子设计竞赛F题）
2.5.1 题目分析
2.5.2 方案论证
2.5.3 硬件设计
2.5.4 软件设计
2.5.5 测速结果及结果分析
2.6 悬挂运动控制系统（2005年全国大学生电子设计竞赛E题）
2.6.1 题目分析
2.6.2 方案论证
2.6.3 硬件设计
2.6.4 软件设计
2.6.5 测试结果及结果分析
2.7 电动车跷跷板（2007年全国大学生电子设计竞赛F题）
2.7.1 题目分析
2.7.2 系统方案
2.7.3 理论分析与参数计算
2.7.4 程序设计
2.8 声音引导系统（2009年全国大学生电子设计竞赛B题）
2.8.1 设计任务与要求
2.8.2 题目剖析
2.8.3 利用测时差法被动定位的声音引导系统
2.8.4 利用测距定位法的声音引导系统
2.8.5 采用渐近法的声音引导系统
2.9 模拟路灯控制系统（2009年全国大学生电子设计竞赛I题）
2.9.1 设计任务与要求
2.9.2 题目剖析
2.9.3 模拟路灯控制系统（Ⅰ）
2.9.4 模拟路灯控制系统（Ⅱ）
2.10 基于自由摆的平板控制系统（2011年全国大学生电子设计竞赛B题）
2.10.1 题目分析
2.10.2 系统方案
2.10.3 系统理论分析与参数计算
2.10.4 电路与程序设计
2.10.5 测试方案及测试结果
2.11 智能小车（2011年全国大学生电子设计竞赛C题）
2.11.1 题目分析
2.11.2 系统方案论证与比较
2.11.3 理论分析与参数计算
2.11.4 电路与程序设计
2.11.5 系统测试
2.11.6 设计总结
2.12 帆板控制系统（2011年全国大学生电子设、计竞赛F题）
2.12.1 题目分析
2.12.2 方案论证
2.12.3 硬件设计
2.12.4 软件设计
2.12.5 测试结果及结果分析
参考文献

《数字系统与自动控制系统设计（第3册）》：赋能创新，引领未来 本书是“全国大学生电子设计竞赛系列教材”中的第三册，聚焦于数字系统与自动控制系统的交叉融合与前沿设计。在电子信息技术飞速发展的今天，掌握高效、可靠的数字系统设计能力，并将其灵活应用于复杂的自动控制场景，已成为衡量电子信息类专业人才核心竞争力的重要标志。本书正是为响应这一时代需求而精心编撰，旨在为广大师生提供一套兼具理论深度与实践广度的学习资源，助力他们在电子设计竞赛乃至未来的科技创新道路上披荆斩棘。 核心内容概述： 本书紧密围绕数字系统设计和自动控制系统设计两大核心领域，并着重探索两者深度融合所带来的设计思路与实现方法。 第一部分：深入理解数字系统设计 本部分将系统性地梳理数字系统设计的基础理论与关键技术。内容涵盖： 数字电路基础理论复习与深化： 回顾并深入讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本原理，包括门电路、触发器、寄存器、计数器等核心单元的设计与应用。特别会强调不同逻辑风格（如静态逻辑、动态逻辑）的优缺点及其适用场景。 硬件描述语言（HDL）在现代设计中的地位与应用： 重点介绍Verilog或VHDL等主流HDL语言，从语法、语义到设计流程，进行全面讲解。通过丰富的实例，演示如何使用HDL进行模块化设计、仿真验证以及综合到FPGA或ASIC。强调抽象层次的设计理念，从行为级、寄存器传输级到门级，循序渐进。 可编程逻辑器件（FPGA）与ASIC设计流程： 详细阐述FPGA的架构、配置原理及其在原型验证和中小规模量产中的优势。同时，介绍ASIC（专用集成电路）的设计流程，包括前端设计（RTL设计、逻辑综合、静态时序分析）和后端设计（布局布线、版图验证），为读者搭建完整的数字芯片设计概念。 现代数字系统设计方法学： 探讨高级综合、IP核复用、低功耗设计、验证方法学（如UVM）等前沿设计理念与技术，帮助读者掌握高效、高质量的数字系统开发技巧。 第二部分：精通自动控制系统设计 本部分将系统性地介绍自动控制系统的理论基础、建模方法与控制器设计。内容包括： 自动控制理论核心概念： 深入解析线性系统和非线性系统的基本概念，包括系统模型、传递函数、状态空间方程等。理解系统的稳定性、暂态响应和稳态响应是控制器设计的基础。 系统建模与辨识： 学习如何根据物理模型推导系统的数学模型，并介绍系统辨识的基本方法，从实验数据中获取系统模型，为控制器设计提供依据。 经典控制理论（PID控制）详解： 重点深入讲解PID（比例-积分-微分）控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法等）及其在工程实践中的应用。分析不同控制模式（P、PI、PD、PID）对系统性能的影响。 现代控制理论基础： 引入状态空间分析与设计方法，包括能控性、可观性分析，以及极点配置、最优控制等概念。为设计更复杂的、高性能的控制系统奠定基础。 数字控制器设计： 关注离散时间系统的分析与控制，学习如何将连续时间控制器转换为离散时间控制器，并介绍直接数字控制的设计方法。 第三部分：数字系统与自动控制系统的深度融合与创新应用 本书最核心的价值在于将前两部分的内容有机结合，展示数字系统设计能力如何为自动控制系统带来革命性的提升。此部分将重点探讨： 基于FPGA的实时数字控制器设计： 演示如何利用FPGA强大的并行处理能力，实现高性能、低延迟的数字控制器。例如，设计高速PID控制器、滑动模式控制器、模型预测控制器等。重点讲解RTL级实现这些控制算法的技巧，以及如何与传感器、执行器进行接口。 嵌入式系统在自动控制中的应用： 介绍基于微控制器（MCU）或嵌入式处理器（如ARM）的自动控制系统设计。包括系统架构、实时操作系统（RTOS）的选择与应用、外设接口（ADC、DAC、PWM等）的配置，以及如何在嵌入式平台上实现复杂的控制算法。 数字信号处理（DSP）技术在控制中的融合： 探讨如何利用DSP技术处理传感器数据，实现滤波、估计、辨识等功能，从而提高控制系统的鲁棒性和精度。 智能控制与机器学习在自动控制中的初步探索： 简要介绍模糊控制、神经网络控制等智能控制方法，以及如何利用机器学习技术对控制系统进行自适应优化或预测。为读者打开更广阔的智能控制领域视野。 系统级集成与调试： 强调硬件与软件的协同设计，以及整个系统的调试方法。如何在实际搭建的系统中，定位和解决数字电路与控制算法之间的联动问题。 本书特色与价值： 理论与实践紧密结合： 每章都配以大量的典型案例和工程实例，帮助读者将抽象的理论知识转化为具体的工程实践能力。 竞赛导向性强： 内容紧扣全国大学生电子设计竞赛对数字系统与自动控制系统设计的要求，为参赛者提供宝贵的实战指导。 循序渐进，由浅入深： 从基础理论出发，逐步深入到复杂的系统设计，适合不同知识背景的读者。 前沿技术视野： 涵盖了当前数字系统与自动控制领域的热点技术，帮助读者紧跟时代步伐。 培养创新思维： 鼓励读者在掌握基本方法的基础上，探索新的设计思路和解决方案，激发创新潜力。 《数字系统与自动控制系统设计（第3册）》不仅是一本学习教材，更是一份开启创新之旅的钥匙。无论您是渴望在电子设计竞赛中脱颖而出，还是希望在未来的工程领域大展宏图，本书都将是您不可或缺的得力助手，助您在数字世界的海洋中，驾驭自动控制的巨轮，驶向科技创新的彼岸。

评分☆☆☆☆☆

作为一本教材，《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》在理论深度和实践广度上找到了一个绝佳的平衡点。它既有扎实的理论基础，又紧密结合了当前电子设计竞赛的最新趋势和技术热点。书中对当前流行的微控制器、FPGA平台以及各种传感器和执行器的应用，都有着非常详尽的介绍和案例分析。这对于我们这些需要快速掌握新技术的学生来说，无疑是一份宝贵的资料。比如，书中对STM32系列单片机的深入讲解，包括其GPIO、ADC、PWM等核心外设的使用，以及FreeRTOS的移植和应用，都为我参加智能小车等相关赛项提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》是一本极具价值的参考书，对于所有即将或正在参加电子设计竞赛的大学生来说，它都是一本不可或缺的“神器”。它不仅能够帮助我们系统地学习数字系统和自动控制系统的相关知识，更重要的是能够极大地提升我们的工程实践能力和解决问题的能力。在我备赛的这段时间里，它已经成为了我案头最常翻阅的工具书，它所带来的启发和帮助，远超出了我的预期。相信在未来的学习和工作中，它依然会是我重要的参考伙伴。

评分☆☆☆☆☆

从读者的角度来看，这本书最大的亮点之一在于其对“设计”二字的强调。它不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“怎么做”。书中充满了大量的工程实践经验和巧妙的设计思路，这对于正在备战电赛的我们来说，简直是如获至宝。例如，在讨论传感器选型和信号调理时，作者详细分析了不同类型传感器的优缺点，以及如何根据应用场景进行最优选择，并给出了具体的电路设计方案。同时，在PCB设计部分，也给出了很多实用的建议，比如如何进行差分信号布线，如何处理电源去耦，这些都是在实际项目中容易被忽视但又至关重要的细节。

评分☆☆☆☆☆

更令我印象深刻的是，这本书在自动控制系统设计部分展现出的系统性和全局观。它不像许多教材那样孤立地讲解PID控制器、模糊控制、神经网络控制等算法，而是将它们置于整个控制系统设计的流程中进行介绍。从系统建模、控制器设计，到系统仿真、硬件实现，再到实际调试和优化，作者都给予了充分的关注。我曾遇到过一个难题，就是在设计一个精密的位置控制系统时，尽管理论上PID控制器很成熟，但在实际应用中却出现了振荡和超调的问题。翻阅这本书后，我找到了关于控制器参数整定技巧的详细指导，以及如何根据被控对象的特性选择合适的补偿环节，这让我茅塞顿开，最终成功解决了问题。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《数字系统与自动控制系统设计（第3册）》在语言表达上也做得相当出色。作者使用了大量清晰、简洁的语言，避免了晦涩难懂的术语堆砌。即使是对于一些相对抽象的概念，也通过生动形象的比喻和图示进行解释，使得读者更容易理解和吸收。举个例子，在讲解反馈控制的稳定性时，书中用了一个水龙头和水桶的比喻，形象地展示了如何通过反馈来稳定水位，让我在理解理论的同时，也对实际应用有了更直观的感受。这种通俗易懂的风格，大大降低了阅读门槛。

评分☆☆☆☆☆

作为一名大三的电子信息工程专业的学生，今年的电赛对我来说意义非凡，既是检验我过去学习成果的绝佳机会，也是通往未来职业生涯的关键一步。我一直以来都对数字系统和自动控制系统这两个领域抱有浓厚的兴趣，它们是现代电子产品和智能系统不可或缺的核心技术。在备赛过程中，我翻阅了市面上不少相关的书籍，而《全国大学生电子设计竞赛系列教材：数字系统与自动控制系统设计（第3册）》无疑是我近期接触到的最让我眼前一亮的一本。 首先，这本书在内容编排上就展现出了极高的专业性和前瞻性。它并没有简单地罗列各种理论知识点，而是将理论与实践紧密结合，紧扣电赛的实际需求。我尤其欣赏的是它对数字系统设计部分的深入剖析，从基础的逻辑门电路、组合逻辑、时序逻辑，到更复杂的FPGA、CPLD等可编程逻辑器件的应用，都进行了详尽的阐述。书中不仅讲解了原理，更提供了大量的实例，例如如何利用Verilog或VHDL语言设计一个控制单元，如何实现一个高速数据采集系统，以及如何优化时序约束以满足高性能要求。这些实例的选择非常贴合历年电赛的常见题型，让我能够迅速找到与自己备赛方向契合的内容。

评分☆☆☆☆☆

值得一提的是，本书在对不同技术路线的对比分析上也做得相当客观和深入。例如，在介绍数字信号处理部分时，它会对比分析基于DSP的实现方式和基于FPGA的实现方式的优缺点，帮助读者根据实际需求做出最优选择。在自动控制系统设计部分，也会对比分析不同控制算法的适用范围和性能特点。这种分析能够帮助我们形成一种批判性的思维，不盲目追求新技术，而是根据实际问题选择最合适的技术方案。这对于培养工程师的工程素养至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书在案例的实用性和典型性上也做得非常到位。它所选取的案例，大多是历年电赛中出现过的经典题目，或者是具有代表性的工程应用场景。这些案例不仅能够帮助我们巩固所学的理论知识，更重要的是能够让我们了解实际工程中会遇到的各种问题，以及如何去解决它们。例如，书中关于低功耗设计、抗干扰设计、可靠性设计等方面的讨论，都充满了实战经验，这些都是在学校课堂上很难学到的。通过分析这些案例，我不仅学会了如何“做”，更学会了如何“做好”。

评分☆☆☆☆☆

此外，本书在算法讲解方面也做得相当深入。对于一些常用的控制算法，如PID，它不仅介绍了基本的原理，还深入探讨了各种改进型PID算法，例如增量式PID、位置式PID，以及针对特定问题的变种。同时，对于一些更高级的控制策略，如模糊逻辑控制和自适应控制，也进行了详尽的介绍，并给出了相应的数学模型和实现方法。我记得在准备一个需要精确控制温度的题目时，普通的PID效果不佳，后来我查阅了这本书关于模糊PID的章节，结合实际工况，设计了一个模糊PID控制器，效果立竿见影。

评分☆☆☆☆☆

这本书还有一个显著的优点是它对复杂问题的分解能力。很多时候，我们在面对一个复杂的电赛题目时，会感到无从下手。而这本书通过将大的问题分解成小的、可管理的模块，逐步引导读者去解决。例如，在设计一个嵌入式系统时，它会先从处理器选型、外设接口设计讲起，再到RTOS的应用、驱动程序编写，最后是应用程序的开发。这种层层递进的方式，让复杂的工程项目变得清晰可见，也极大地增强了读者的信心。我曾在一个涉及到多传感器融合的题目上卡住了，这本书关于多源数据同步和滤波的章节，为我提供了非常清晰的思路。

评分☆☆☆☆☆

很好的书，很全面，很详细～

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我非常喜欢在京东购商品质量很好，很满意，配送速度快啊，而且配送员态度也非常好

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买了2本，还要把剩下的都买了

评分☆☆☆☆☆

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全国大学生电子设计竞赛系列教材（第1分册）：基本技能训练与单元电路设计全国大学生电子设计竞赛系列教材（第1分册）：基本技能训练与单元电路设计全国大学8生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题介使用绘制的过程……第章

评分☆☆☆☆☆

高吉祥电子设计竞赛电路配套书。买到了自己想要的书。最近京东搞活动买的，比其它网站便宜一点，有些书在我所在的这个地区就没货 所以发货就晚了。但是书真的不错 只要发货就很快就到，应该是正品，快递很快哦 继续努力，书直接给我送到楼下，这样的服务态度真的值得其他的快递员学习，东京快递真的不错。上周周六，闲来无事，上午上了一个上午网，想起好久没买书了，一段时间不逛书店就周身不爽，于是上京东挑选了一大批书。一共买了1200多块钱的书籍。

评分☆☆☆☆☆

买了2本，还要把剩下的都买了

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

发票居然默认电子的 没法报销啊 只有自己出钱了 书不错的