電子係統設計與實踐(電工電子實驗係列教材) 9787040236347 高等教育齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王建校，張虹，金印彬 著

圖書標籤:

• 電子係統設計
• 電工電子實驗
• 實踐教學
• 高等教育
• 電子技術
• 電路分析
• 實驗指導
• 電工基礎
• 電子元件
• 教材

店鋪： 北京文博宏圖圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040236347

商品編碼：29419515470

包裝：平裝

齣版時間：2008-05-01

基本信息

書名：電子係統設計與實踐(電工電子實驗係列教材)

定價：28.70元

作者：王建校,張虹,金印彬

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2008-05-01

ISBN：9787040236347

字數：560000

頁碼：346

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.540kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書共分9章，分彆是電子係統設計基礎、傳感器及其應用、電子係統設計中常用的數值處理方法、PID控製技術、電子係統的數據傳輸與通信、現場可編程應用技術、電子係統設計實例、電子係統調試技術和電子係統電路設計中硬件的選擇。

目錄

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1 電子係統設計基礎
1.1 電子係統概論
1.1.1 電子係統
1.1.2 現代電子係統設計的新特點
1.2 電子係統設計教學環節
1.2.1 目的與要求
1.2.2 係統設計的教學過程
1.3 電子係統設計的一般方法與步驟
1.3.1 電子係統設計基本方法
1.3.2 電子係統設計一般步驟
1.4 電子係統的安裝與調試
1.4.1 電子係統的安裝
1.4.2 電子係統的調試
1.5 電子係統的故障分析與排除
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 電子係統的抗乾擾技術
1.6.1 常見乾擾源
1.6.2 常見的抗乾擾措施
主要參考文獻

2 傳感器及其應用
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
2.1.3 傳感器輸齣信號的特點
2.2 傳感器電子電路
2.2.1 傳感器電子電路的設計號求
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

3 電子係統設計中常用的數值處理方法
3.1 非綫性補償技術
3.1.1 非綫性函數補償法
3.1.2 綫性插值法(多段摺綫逼近法)
3.1.3 麯綫擬閤的小二乘法(二次拋物綫插值法)
3.1.4 三次樣條函數插值法
3.1.5 查錶法
3.2 數值積分與數值微分
3.2.1 數值微分
3.2.2 數值積分
3.3 標度變換
3.3.1 標度變換原理
3.3.2 綫的標度變換
3.3.3 非綫的標度變換
3.4 數字濾波技術
3.4.1 濾波器的原理與分類
3.4.2 數字濾波器的設計方法
3.4.3 IIR與FIR濾波器的比較
3.4.4 常用的簡單數字濾波器
主要參考文獻

4 PID控製技術
4.1 引言
4.2 數字PID控製算法
4.2.1 位置式PID控製算法
4.2.2 增量式數字PID控製算法
4.3 數字PID控製算法的改進
4.3.1 積分分離PID控製算法
4.3.2 遇限削弱積分PID控製算法
4.3.3 不完全微分PID控製算法
4.3.4 微分先行PID控製算法
4.3.5 帶死區的PID控製
4.4 PID控製器參數整定
4.4.1 模擬PID控製器參數整定
4.4.2 數字PID控製器的參數選擇和采樣周期選擇
4.5 PID程序設計
4.5.1 位置式PID算法程序設計
4.5.2 增量式PID算法程序設計
主要參考文獻

5 電子係統的數據傳輸與通信
5.1 RS-232C串行接口及應用
5.1.1 RS-232C總綫接口標準及電氣特性
5.1.2 RS-232C電子轉換芯片介紹
5.1.3 RS-232C接口的主要缺點
5.1.4 RS-422A/485總綫接口標準及其應用
5.1.5 PC機與單片機的串行通信
5.2 並行接口及數據傳輸
5.2.1 PC機並行打印機接口各信號作用
5.2.2 EPP模式的端口寄存器
5.2.3 PC機與單片機的並行數據傳輸
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
5.3.3 設計原則
5.3.4 USB性能
5.3.5 USB2.0
5.3.6 USB總綫接口控製器芯片CH375簡介
5.3.7 USB總綫接口控製器芯片CH375應用舉例
主要參考文獻

6 現場可編程應用技術
6.1 現場可編程門陣列FPGA
6.1.1 概述
6.1.2 FPGA器件的基本結構
6.1.3 FPGA器件的配置
6.1.4 FPGA器件設計流程
6.1.5 圖形輸入文件
6.2 現場模擬可編程技術
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 藉助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

7 電子係統設計實例
7.1 簡易數字頻率計
7.1.1 總體方案設計與論證
7.1.2 模塊電路設計與參數計算
7.1.3 係統電路的實現
7.1.4 誤差分析
7.1.5 軟件設計
7.1.6 係統調試與指標測試
7.2 數字式工頻有效值多用錶
7.2.1 總體方案設計與論證
7.2.2 模塊電路設計與參數計算
7.2.3 軟件設計及流程
7.2.4 係統調試與指標測試
7.3 簡易數字式存儲示波器
7.3.1 總體方案設計與論證
7.3.2 模塊電路設計與實現
7.3.3 軟件設計
7.3.4 係統調試與指標測試
7.3.5 係統性能分析
7.4 簡易邏輯分析儀
7.4.1 總體方案設計與論證
7.4.2 係統設計
7.4.3 軟件設計
7.4.4 係統調試與指標測試
7.5 低頻數字式相位測量儀
7 5.1 總體方案設計與論證
7 5.2 理論分析與具體電路實現
7 5.3 軟件設計與流程圖
7 5.4 係統調試與指標測試
7 5.5 結果與誤差分析
7.6 液體點滴速度監控裝置
7.6.1 總體方案設計與論證
7.6.2 理論分析與計算
7.6.3 係統測試及數據
7.6.4 數據分析和處理
7.6.5 設計完成情況

8 電子係統調試技術
8.1 開環係統調試方法
8.2.1 電子秒錶的調試
8.1.2 單級放大器模塊電路的調試
8.1.3 反相比例放大器
8.2 閉環係統調試方法
8.2.1 3個反相器構成的多諧振蕩器的調試
8.2.2 集成運算放大器構成的三角波發生器的調試
8.3 單片機係統調試方法
8.3.1 簡單單片機程序調試
8.3.2 單片機小係統驗證
8.3.3 單片機P1口的測試
8.3.4 調試軟件延時程序
8.3.5 單片機串口的測試
8.3.6 調試A/D轉換模塊電路
8.3.7 調試D/A轉換模塊電路
8.3.8 單片機擴展外部數據存儲器的測試
8.3.9 調試中斷服務程序

9 電子係統電路設計中硬件的選擇
9.1 處理器選擇
9.1.1 單片機
9.1.2 嵌入式處理器
9.1.3 數字信號處理器
9.1.4 現場可編程器件
9.2 接口電路選擇
9.3 外圍元器件選擇
9.4 係統設計的造價考量
附錄A 電子係統設計思考題及答案
附錄B 單片機基本概念檢測題

作者介紹

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文摘

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序言

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《電子係統設計與實踐（電工電子實驗係列教材）》：探索現代電子世界的基石與脈絡 本書並非一本虛構的著作，而是聚焦於一門名為“電子係統設計與實踐”的學科，旨在為讀者揭示現代電子設備如何從概念走嚮現實的完整旅程。它不是一本關於具體某本書的書，而是對該領域核心知識、技術和實踐方法的一份詳盡闡述。我們將深入剖析電子係統設計所涉及的原理、工具、流程以及在實際應用中所麵臨的挑戰與機遇。 一、 電子係統設計的宏觀圖景：從需求到實現的藝術 電子係統設計的核心在於將抽象的需求轉化為功能明確、性能優越、成本可控的電子産品。這門學科的實踐者需要具備跨學科的知識，既要懂原理，也要會落地。 1. 需求分析與係統規劃： 任何一個成功的電子係統都始於清晰的需求定義。這包括明確係統的功能、性能指標（如速度、精度、功耗、穩定性）、成本預算、環境適應性、安全性和可靠性等。在這個階段，設計師需要與客戶、市場分析師甚至終端用戶進行深入溝通，將模糊的需求轉化為可量化的技術指標。係統規劃則是在此基礎上，勾勒齣係統的整體架構，確定主要的功能模塊及其相互之間的接口關係。這如同建造一座復雜的建築，需要在動工前繪製詳細的設計藍圖。 2. 原理驗證與方案選型： 在確定瞭係統架構後，就需要對各個關鍵功能模塊進行原理驗證。這通常涉及到理論計算、仿真模擬以及小規模的原型電路測試。例如，對於一個通信係統，需要驗證其信號傳輸的有效性；對於一個控製係統，需要驗證其控製算法的準確性。同時，方案選型也是至關重要的一環。工程師需要權衡各種技術方案的優劣，包括不同類型的元器件、通信協議、處理芯片等，選擇最適閤項目需求的方案。這需要深厚的專業知識儲備和豐富的實踐經驗。 3. 模塊設計與集成： 係統的整體架構分解為若乾個功能模塊，每個模塊又需要獨立的設計。這包括模擬電路設計、數字電路設計、嵌入式軟件開發、射頻電路設計等。設計過程中，工程師需要考慮元器件的選擇、電路的布局、信號的完整性、電源的穩定性、電磁兼容性（EMC）等諸多細節。 模擬電路設計 側重於對連續變化的信號進行處理，如放大器、濾波器、穩壓器等。這需要對半導體器件的特性、噪聲分析、頻率響應等有深入理解。 數字電路設計 則處理離散的信號，如邏輯門、觸發器、微處理器、FPGA等。這需要掌握組閤邏輯和時序邏輯的設計方法，以及硬件描述語言（HDL）如Verilog或VHDL的應用。 嵌入式軟件開發 是現代電子係統不可或缺的一部分。它負責控製硬件的運行，實現係統的智能化和交互性。這包括對微控製器（MCU）或微處理器（MPU）的編程，操作係統的選擇與移植，以及應用程序的開發。 射頻電路設計 專注於處理高頻信號，如無綫通信模塊、雷達係統等。這需要考慮阻抗匹配、傳輸綫效應、電磁場理論等。 模塊設計完成後，還需要將各個模塊進行集成，形成一個完整的係統。這個過程往往伴隨著大量的聯調和調試工作，解決模塊之間可能齣現的接口不匹配、信號乾擾、時序衝突等問題。 4. 原型製作與測試驗證： 集成後的係統需要製作成實際的原型，以便進行全麵的測試驗證。原型製作可能涉及PCB（Printed Circuit Board）設計與製版、元器件的焊接、外殼的製造等。 測試驗證是確保係統質量的關鍵環節。這包括單元測試（對單個模塊進行測試）、集成測試（對模塊組閤進行測試）、係統測試（對整個係統進行測試），以及用戶驗收測試（UAT）。測試的內容涵蓋瞭功能性、性能、可靠性、安全性、功耗、EMC等各個方麵。 5. 優化與量産： 在原型測試過程中發現的問題需要進行分析和優化，可能需要修改電路設計、軟件代碼，甚至重新考慮方案選型。經過反復的迭代和優化，當係統達到預期的指標後，就可以進入量産階段。量産過程需要考慮生産工藝、質量控製、成本控製、供應鏈管理等。 二、 電子係統設計的核心技術與工具 電子係統設計並非空中樓閣，它依賴於一係列強大的理論基礎、先進的技術和高效的工具。 1. 電路理論基礎： 包括歐姆定律、基爾霍夫定律、戴維南定理、諾頓定理等基本電路分析方法，以及交流電路分析、暫態分析、傅裏葉分析、拉普拉斯變換等高級分析技術。這些是理解電路工作原理和進行設計計算的基石。 2. 半導體器件物理與特性： 對二極管、三極管、場效應管、集成電路（IC）等基本半導體器件的物理特性、工作原理和應用有深入瞭解，是進行電路設計的核心。 3. 信號與係統理論： 包括信號的分類（模擬/數字，周期/非周期）、係統的時域/頻域分析、捲積、相關性、係統穩定性、頻率響應等，是理解信息傳輸、處理和係統性能的關鍵。 4. 數字邏輯與微處理器/微控製器： 掌握組閤邏輯和時序邏輯的設計，理解CPU的工作原理、指令集、內存管理、中斷機製等，是進行數字係統和嵌入式係統開發的基礎。 5. 通信原理與協議： 對於涉及通信的係統，需要理解模擬和數字調製解調技術、編碼與解碼、信道特性、以及各種通信協議（如TCP/IP、USB、SPI、I2C、CAN等）的工作方式。 6. 電磁兼容性（EMC）與信號完整性（SI）： 隨著電子設備集成度的提高和工作頻率的加快，EMC和SI問題變得日益突齣。設計者需要掌握如何減小電磁乾擾、提高信號傳輸質量的原理和方法。 7. EDA（Electronic Design Automation）工具： 現代電子係統設計高度依賴EDA工具。這些工具極大地提高瞭設計的效率和準確性，主要包括： 電路仿真軟件： 如SPICE係列（PSpice, LTspice）、HSPICE等，用於對電路進行精確的仿真分析，驗證設計是否符閤預期。 PCB設計軟件： 如Altium Designer, Cadence Allegro, Eagle等，用於繪製電路原理圖、進行PCB布局布綫、生成生産文件。 硬件描述語言（HDL）開發與仿真工具： 如ModelSim, Vivado Simulator等，用於FPGA或ASIC的設計與驗證。 嵌入式軟件開發工具鏈： 包括交叉編譯器、調試器、集成開發環境（IDE）等。 三、 實踐的重要性：理論與實踐的深度融閤 “實踐”二字在本書名稱中占據瞭核心地位，這強調瞭電子係統設計絕非紙上談兵，而是需要通過動手實踐來驗證和提升。 1. 實驗是理解原理的窗口： 通過搭建和測試實驗電路，可以直觀地觀察理論知識在實際中的應用，加深對抽象概念的理解。例如，通過搭建一個運算放大器電路，可以直接體會到其放大、濾波等功能。 2. 原型製作是設計能力的試金石： 將設計方案轉化為實際可工作的原型，是檢驗設計思路是否可行、技術實現是否到位的關鍵步驟。這過程中會暴露許多理論上不易察覺的問題，迫使設計師不斷學習和解決。 3. 調試是精益求精的必由之路： 幾乎沒有一個電子係統能夠一步到位完美運行，調試是解決問題、優化性能、提升可靠性的核心環節。這需要細緻的觀察、邏輯的推理和耐心的分析。 4. 項目驅動的學習模式： 許多成功的電子係統設計者都是通過參與實際項目，在解決具體問題的過程中不斷成長起來的。這種項目驅動的學習模式，能夠將理論知識與實際工程需求緊密結閤，培養解決復雜工程問題的能力。 四、 電子係統設計的未來趨勢與挑戰 隨著科技的飛速發展，電子係統設計領域也在不斷演進，湧現齣新的趨勢和挑戰。 1. 智能化與集成化： 人工智能（AI）、機器學習（ML）正在被廣泛應用於電子係統的設計與優化，使得係統更加智能化。同時，集成度的不斷提高，如SoC（System on Chip）、SIP（System in Package）技術，將更多的功能集成到更小的芯片或封裝中，對設計和製造提齣瞭更高的要求。 2. 低功耗與綠色電子： 隨著移動設備和物聯網（IoT）的普及，低功耗設計成為關鍵。同時，環保和可持續發展也要求電子産品在設計和製造過程中盡量減少對環境的影響。 3. 高頻與高速： 通信速率和數據傳輸速度的不斷提升，對高頻電路設計、信號完整性、電磁兼容性提齣瞭前所未有的挑戰。 4. 新興技術應用： 量子計算、5G/6G通信、生物電子學等新興技術將為電子係統設計帶來新的機遇和應用領域。 結論 《電子係統設計與實踐》所代錶的領域，是一門融閤瞭科學、工程和藝術的學科。它要求從業者不僅要掌握紮實的理論基礎，更要具備敏銳的洞察力、創新的思維和強大的實踐能力。從最初的需求構思，到精密的電路設計，再到嚴苛的測試驗證，每一個環節都凝聚著智慧與汗水。本書提及的“電工電子實驗係列教材”定位，則進一步凸顯瞭動手實踐在這一領域不可替代的重要性。通過反復的實驗、原型製作與調試，纔能真正掌握電子係統的設計與實現之道，從而在這個日新月異的科技時代，不斷創造齣更智能、更高效、更美好的電子産品。

評分☆☆☆☆☆

評價一 翻開這本書，我首先被它紮實的理論基礎和清晰的邏輯結構所吸引。作者在講解每一個電子元器件的原理時，都力求深入淺齣，避免瞭枯燥的術語堆砌。從最基本的電阻、電容、電感，到更復雜的半導體器件如二極管、三極管、場效應管，再到集成電路等，每一個概念的引入都伴隨著詳實的圖示和嚴謹的推導。我尤其欣賞的是作者在講解概念時，不僅僅停留在“是什麼”，更進一步闡述瞭“為什麼”以及“如何運用”。例如，在介紹RC充放電電路時，書中不僅給齣瞭數學公式，還通過生動的類比，將抽象的電學概念具象化，讓我這個初學者也能輕鬆理解。更讓我驚喜的是，書中融入瞭大量的實際應用案例，從簡單的LED驅動電路，到復雜的運放電路設計，都給齣瞭具體的分析和電路圖。這讓我感覺這本書不僅僅是一本理論教材，更是一本實用的“工具書”，能夠指導我將所學知識付諸實踐。對於那些希望係統學習電子電路基礎，並希望快速上手實際項目的朋友來說，這本書無疑是一個絕佳的選擇。

評分☆☆☆☆☆

評價三 這是一本非常適閤作為入門教材的電子設計書籍。它的語言風格平實易懂，避免瞭過於專業化的術語，對於沒有深厚電子背景的讀者來說非常友好。書中對每一個概念的解釋都非常到位，就像一位經驗豐富的老師在旁邊手把手地指導你一樣。我尤其喜歡書中提供的各種圖錶和插圖，它們生動形象地展示瞭電路的結構和工作原理，讓復雜的概念變得直觀易懂。例如，在講解晶體管的放大原理時，書中用瞭一係列生動的圖示來展示不同偏置條件下的電流和電壓變化，讓我對這一核心概念有瞭深刻的理解。此外，書中還穿插瞭一些重要的設計原則和注意事項，這些都是在實際工程中非常寶貴的經驗總結，能夠幫助我們避免走彎路。對於那些想要係統學習電子係統設計，並希望打下堅實基礎的初學者，我強烈推薦這本書。

評分☆☆☆☆☆

評價二 這本書給我最大的感受就是“實用性”。我是一名剛剛接觸電子設計領域的在校學生，之前看過不少理論性很強的書籍，但總感覺與實際操作脫節。這本書在這方麵做得非常齣色，它將理論知識與實驗操作緊密結閤，讓我學到的東西能夠立刻得到驗證和深化。書中的實驗部分設計得非常巧妙，從基礎的元器件參數測量，到簡單的信號發生器、放大器設計，再到更復雜的數字電路組閤，每一個實驗都圍繞著一個核心的知識點展開。而且，實驗步驟清晰明瞭，所需元器件的清單也很詳細，甚至連實驗過程中可能遇到的問題都提前給齣瞭預警和解決方案。我記得在做一個濾波器實驗時，我遇到瞭一個信號失真的問題，翻看書中的相關章節，很快就找到瞭原因並解決瞭。這種“即學即練”的學習模式，極大地提高瞭我的學習效率和動手能力。對於想要提升實驗技能、將理論與實踐相結閤的同學來說，這本書絕對是不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

評價五 這本書給我最直觀的感受就是其“係統性”和“前沿性”。作者在內容編排上，不僅僅局限於單個元器件或電路模塊的講解，而是將它們有機地整閤起來，形成瞭一個完整的電子係統設計框架。從電路的構思、設計，到元器件的選擇、布局，再到最終的調試和優化，書中都給齣瞭詳盡的指導。我尤其喜歡其中關於“係統級思維”的討論，它強調瞭在設計過程中要考慮整體的性能、功耗、成本等因素，這對於培養我們作為未來工程師的全局觀至關重要。書中還融入瞭一些較新的電子技術概念和發展趨勢，例如在討論嵌入式係統時，也涉及瞭一些物聯網和嵌入式通信相關的基礎知識，這讓我感覺這本書緊跟時代步伐，能夠為我未來的學習和職業發展提供有益的參考。這本書不僅適閤課堂學習，也完全可以作為工程師的案頭常備工具書。

評分☆☆☆☆☆

評價四 這本書的編排結構非常符閤我的學習習慣。它以循序漸進的方式，從最基礎的模擬電路講到數字電路，再到更高級的係統集成。每一章節的內容都承上啓下，讓我在學習新知識的同時，能夠鞏固之前掌握的內容。我特彆欣賞書中對電路仿真和實際調試的介紹。在講解每一個電路設計時，書都會提供相應的仿真模型和參數，讓我可以在軟件中預先驗證設計的可行性，這大大節省瞭我的實驗時間和成本。同時，書中也對實際電路調試中常見的問題和排查方法進行瞭詳細的闡述，這對於初學者來說是極其重要的指導。我曾經在一個項目調試中遇到瞭信號乾擾的問題，通過參考書中關於接地和屏蔽的章節，很快就找到瞭問題所在並得以解決。這本書不僅傳授知識，更教會我如何去“解決問題”，這讓我受益匪淺。