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田良 著

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出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564120764

商品编码：29692850354

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名:综合电子设计与实践(第2版)

定价：40.00元

售价：27.2元,便宜12.8元,折扣68

作者:田良

出版社：东南大学出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787564120764

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

本书的内容就是围绕复杂电子系统的设计与实现方法而安排的。有关的论述有：上至电子系统的高层设计理念、一般性设计方法与步骤，下到电子系统工程实现中常见实际问题的处置原则及方法、重要元器件的正确使用方法等；从传统手工设计方法与步骤到EDA设计方法与步骤；从PCB板上集成系统到芯片上集成系统(简称片上系统——SOC)的设计方法与步骤等。其目的是让学生既要站得高看得远、把握住系统设计中的全局性问题，又能脚踏实地有条不紊地完成某个具体的系统设计与实现的任务，并能正确处理实现时遇到的常见实际问题。与上述论述有关的观点除渗透在本书的主要章节之中外，还在第l章和第8章内集中做了深入而系统的论述。

内容提要

本书对2002年版做了重要修订。全书共分9章：章为电子系统设计导论；第2章为常用传感器及其应用电路；第3章为模拟系统及其基本单元；第4章为模拟设计中的EDA技术；第5章为数字系统设计；第6章为嵌入式处理器与嵌入式系统及其应用；第7章为电子系统的芯片实现方法；第8章为电子系统设计与制造的有关工程问题；第9章为电子系统设计举例。以上内容系围绕电子系统的设计与实现方法来安排的，目的是培养学生的系统设计能力，以适应电子信息时代对学生知识结构和能力的要求。
全书取材先进、内容新颖、理论联系实际，既论及与电子系统高层设计理念相关的问题，又重视底层实现中常见实际问题的处置原则及方法。此次该书经过修编后，内容更加符合当前技术发展趋势以及教学改革的需求。
本书可作为高等院校电气电子信息类专业的综合设计实践教材，也可供电气电子信息类工程技术人员参考。

目录

1 电子系统设计导论
1.1 电子系统概述
1.2 电子系统的设计
1.2.1 电子系统设计的一般方法
1.2.2 电子系统设计的一般步骤
1.2.3 设计文档的作用
1.2.4 传统手工设计步骤
1.2.5 电子系统设计的EDA方法
1.2.6 电子系统设计的三要素——人才、工具、库
1.3 各种电子系统设计步骤综述
1.3.1 数字系统设计步骤
1.3.2 模拟系统设计步骤
1.3.3 以微机(单片机)为核心的电子系统的设计步骤
1.4 电子系统设计选题举例
1.4.1 简易数控直流电源(1994年全国大学生电子设计竞赛题之一)
1.4.2 频率特性测试仪(1999年全国大学生电子设计竞赛题之一)
习题与思考题1
参考文献
2 常用传感器及其应用电路
2.1 概述
2.2 常用传感器及其应用要求
2.2.1 常用传感器分类
2.2.2 传感器的应用要求
2.3 温度传感器
2.3.1 温度传感器的分类
2.3.2 集成温度传感器
2.3.3 应用举例——红外热辐射温度仪
2.4 光电传感器
2.4.1 发光二极管的特性
2.4.2 光敏二极管和光敏三极管
2.4.3 应用举例
2.5 霍尔传感器
2.5.1 线性霍尔传感器
2.5.2 开关型霍尔传感器
习题与思考题2
参考文献
3 模拟系统及其基本单元
3.1 模拟系统及其特点
3.2 模拟信号产生单元
3.2.1 单片精密函数发生器ICL8038
3.2.2 高精度50Hz时基电路
3.2.3 锁相环频率合成器
3.3 模拟信号的常用处理单元
3.3.1 集成运放及其在信号调理电路中的典型运用
3.3.2 测量放大器
3.3.3 RC有源滤波器的实用电路
3.3.4 D类音频功率放大器
3.4 模拟信号变换单元
3.4.1 集成电压比较器
3.4.2 采样保持器
3.4.3 多路模拟开关
3.4.4 电压－电流变换器
3.4.5 电压－频率变换器
3.4.6 频率解码电路
3.4.7 数字电位器及其应用
3.5 传感器与放大器之间的“匹配
习题与思考题3
参考文献
4 模拟设计中的EDA技术
4.1 引言
4.2 用于模拟设计的EDA工具简介
4.2.1 PSpice简介
4.2.2 OrCAD简介
4.2.3 EWB简介
4.2.4 MATLAB简介
4.2.5 影响EDA模拟设计正确性的因素
4.3 PSpice及EWB中高级分析的使用
4.3.1 参数扫描分析
4.3.2 温度扫描分析
4.3.3 灵敏度分析
4.3.4 坏情况分析
4.3.5 蒙特一卡罗(Monte-Carlo)分析
4.4 器件宏模型在PSpice模拟中的应用举例
4.4.1 关于器件宏模型
4.4.2 应用举例
4.5 在系统可编程模拟器件(ispPAC)的原理及应用
4.5.1 概述
4.5.2 结构与性能简介
4.5.3 应用举例
4.5.4 在系统可编程电源管理器件——ispPAC Power Manager
习题与思考题4
参考文献
5 数字系统设计
5.1 概述
5.2 可编程逻辑器件(PLD)及其应用
5.2.1 可编程逻辑器件(PLD)概述
5.2.2 可编程逻辑器件的结构与编程方法
5.2.3 可编程逻辑器件(PLD)的使用
5.2.4 可编程片上系统(SOPC)
5.3 Verilog HDL语言及其应用
5.3.1 Verilog HDL语言的基本结构
5.3.2 Verilog HDL的基本语法
5.3 I.3 不同抽象级别的Verilog HDL模型
5.3.4 系统的分层描述
5.3.5 用Verilog HDI。描述具体电路举例
5.4 全硬件数字系统的设计
5.4.1 总体方案设计
5.4.2 子系统设计
习题与思考题5
参考文献
6 嵌入式处理器与嵌入式系统及其应用
6.0引言
6.1 单片机基本知识的回顾
6.1.1 MCS一51系列单片机内部资源及引脚功能
6.1.2 单片机小系统
6.2 单片机应用系统的一般组成及开发过程
6.2.1 单片机应用系统的一般组成
6.2.2 单片机应用系统的开发过程
6.2.3 单片机测量控制系统概述
6.3 单片机与外围器件的连接
6.3.1 单片机与并行总线外围器件的连接
6.3.2 单片机与串行外围器件的连接
6.3.3 单片机与以太网控制器的连接
6.3.4 用单片机测量脉冲频率的接口及测量方法
6.4 单片机输出控制通道
6.5 单片机C语言
6.5.1 概述
6.5.2 使用KeilC51的软件设计
6.6 DSP原理、结构及应用
6.6.1 概述
6.6.2 TMS320系列的结构
6.6.3 TMS320F2812硬件电路设计
6.6.4 基于DSP的智能测控系统的硬件结构
6.6.5 DXP在测控系统中应用的软件设计
6.7 ARM处理器及嵌入式操作系统简介
6.7.1 ARM处理器简介
6.7.2 uCLinux嵌入式操作系统简介
6.7.3 嵌入式软件的开发环境与工具
6.8 基于FPGA的SOPC系统简介
6.8.1 概述
6.8.2 Nios II软核处理器
6.8.3 应用Nios II设计SOPC
习题与思考题6
参考文献
7 电子系统的芯片实现方法
7.1 引言
7.2 设计流程
7.2.1 概述
7.2.2 数字ASIC的设计流程
7.2.3 模拟ASIC的设计流程
7.2.4 片上系统(SUC)的设计流程
7.3 面向教学的芯片设计工具与环境
7.4 定时器ASIC芯片的设计方法与步骤
7.4.1 系统描述及功能设计
7.4.2 逻辑设计和电路设计
7.4.3 版图设计
7.5 国产工业级EDA软件——九天系统(Zeni System)简介
习题与思考题7
附录7.1 2μm单晶硅单层金属N阱CMOS设计规则
附录7.2 2μm单晶硅单层金属CMOS库单元版图举例
参考文献
8 电子系统设计与制造的有关工程问题
8.1 概述
8.2 电子系统的抗干扰设计
8.2.1 电磁干扰与电磁兼容问题
8.2.2 干扰的类型
8.2.3 干扰传播的途径
8.2.4 抗干扰设计方法
8.3 电子设备热设计
8.3.1 功率器件的散热
8.3.2 整机的散热
8.4 可靠性设计
8.5 数字电路的可测试性设计
8.6 印刷电路板的设计与装配
8.6.1 PCB的设计
8.6.2 关注信号完整性
8.7 电子系统的调试
8.7.1 通电调试之前的检查
8.7.2 初步制定出一个调试顺序与步骤
8.7.3 做好调试记录
8.7.4 模拟电路的调试
8.7.5 数字电路系统的调试
8.7.6 带微处理器的电路系统调试
8.8 可制造性设计
8.9 设计与质量管理
8.10 电子设备设计文件
复习思考题8
参考文献
9 电子系统设计举例
9.1 前言
9.2 水温控制系统的设计
9.2.1 原始设计任务书
9.2.2 水温控制系统的设计报告
9.3 数字式工频有效值电压表设计
9.3.1 原始设计任务书
9.3.2 数字式工频有效值电压表设计报告
9.4 数字化语音存储与回放系统
9.4.1 原始设计任务书
9.4.2 数字化语音存储与回放系统设计报告
9.4.3 部分子系统的详细设计
9.4.4 单片机的软件算法与流程图
9.4.5 系统调试与指标测试
9.5 采用直接数字合成(DDS)方法产生正弦扫频信号
9.5.1 DDS工作原理
9.5.2 在《ESD-7综合电子设计与实践平台》上，采用DDS方法产生正弦扫频信号
9.5.3 可以达到的性能指标
9.6 DDS产生的扫频信号用于频率特性测量
9.6.1 概述
9.6.2 电路系统频率特性的测试方法
9.6.3 设计一个扫频仪
9.7 数字存储示波器和FFT频谱分析
9.7.1 概述
9.7.2 设计任务
9.7.3 设计方案
参考文献
附录
附录A电子设计常用网址
附录B 常用电子工程手册
附录C 《ESD-7综合电子设计与实践平台》

作者介绍

文摘

序言

《智慧生活：物联网与嵌入式系统深度解析》 引言 在信息技术日新月异的今天，物联网（IoT）与嵌入式系统正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面，重塑着我们的居住、工作、出行乃至健康方式。从智能家居的便捷操控，到工业自动化的高效运行，再到智慧城市的精细管理，其背后都离不开强大的物联网技术和灵活的嵌入式系统支持。本书旨在深入剖析物联网与嵌入式系统的核心原理、关键技术、设计方法以及实践应用，为读者构建一个全面而系统的认知框架，帮助有志于投身这一领域的研究者、工程师和爱好者，掌握前沿知识，掌握核心技能，共同迎接智慧时代的到来。 第一篇：物联网基础理论与核心技术 第一章：物联网的定义、发展历程与未来趋势 本章将首先阐释物联网（Internet of Things，IoT）的本质概念，区分其与传统互联网的区别，并深入探讨物联网的五层架构，即感知层、网络层、平台层、应用层以及安全层。我们将追溯物联网从概念提出到如今蓬勃发展的历程，梳理其关键里程碑事件和技术演进。接着，我们将聚焦当前物联网发展的热点领域，例如边缘计算、人工智能在物联网中的应用、5G技术赋能物联网等，并对物联网的未来发展趋势进行展望，包括万物互联的深度融合、智能化程度的不断提升、以及其对社会经济结构产生的深远影响。 第二章：传感器与感知技术 感知层是物联网的“触角”，负责采集现实世界的数据。本章将详细介绍各类常用传感器的工作原理、技术参数和应用场景。我们将涵盖温度、湿度、光照、压力、位移、声音、图像等基础传感器，以及气体、生物、化学等专业传感器。此外，还将介绍射频识别（RFID）技术、二维码技术、以及各种物联网节点通信协议（如Zigbee、LoRa、NB-IoT等）在数据采集和初级传输中的作用。读者将了解如何根据具体应用需求选择合适的传感器，以及如何进行传感器的数据预处理和校准。 第三章：通信网络与连接技术 物联网设备需要通过通信网络进行互联互通，实现数据的传输和交换。本章将系统梳理支撑物联网的海量连接的网络技术。我们将深入探讨短距离通信技术，如蓝牙（Bluetooth）、Wi-Fi、NFC等，及其在智能家居、可穿戴设备等场景下的应用。随后，我们将重点介绍中远距离通信技术，包括蜂窝网络（2G/3G/4G/5G）、LPWAN（低功耗广域网）技术如LoRa、Sigfox、NB-IoT、eMTC等，分析它们的优劣势以及适用范围。同时，我们将介绍IP网络基础知识，以及IPv6在物联网中的重要性。 第四章：物联网平台与数据处理 海量的物联网设备产生的数据需要一个高效的平台进行汇聚、存储、管理和分析。本章将介绍物联网平台的关键功能，包括设备管理、数据接入、数据存储、数据分析、应用开发接口（API）等。我们将探讨云平台（如AWS IoT, Azure IoT, Google Cloud IoT）和私有化部署平台的架构特点和技术选型。此外，还将涉及大数据处理技术，如数据清洗、数据挖掘、模式识别、以及数据可视化等，讲解如何从海量数据中提取有价值的信息，支持智能决策。 第五章：物联网安全 物联网的安全是构建可信赖的物联网系统的基石。本章将深入探讨物联网面临的各类安全威胁，包括设备安全、通信安全、平台安全以及应用安全。我们将介绍端到端加密、身份认证、访问控制、数据隐私保护等关键安全机制。还将讨论区块链技术在物联网安全中的潜在应用，以及相关的安全标准和最佳实践，帮助读者构建安全可靠的物联网解决方案。 第二篇：嵌入式系统设计与实践 第六章：嵌入式系统的基本概念与架构 嵌入式系统是物联网的“大脑”，负责处理和控制。本章将定义嵌入式系统，阐述其与通用计算机的区别，并介绍典型的嵌入式系统架构，包括处理器、存储器、输入/输出接口、以及嵌入式操作系统。我们将深入分析嵌入式处理器（如ARM Cortex-M系列）的体系结构、指令集和工作模式。此外，还将介绍嵌入式系统中常用的存储器类型（Flash, RAM, EEPROM）及其功能。 第七章：嵌入式微控制器（MCU）与片上系统（SoC） 微控制器（MCU）是嵌入式系统的核心组件。本章将详细介绍主流MCU的选型原则，包括性能、功耗、外设接口、开发工具链等。我们将重点讲解一些常用的MCU系列，如STM32、ESP32、Arduino系列等，并分析其内部集成的外设（ADC, DAC, Timer, UART, SPI, I2C等）的使用方法。此外，还将介绍片上系统（SoC）的概念，以及其如何将多个功能模块集成到单个芯片中，实现更强大的处理能力和更高的集成度。 第八章：嵌入式操作系统（RTOS） 对于需要实时响应和任务调度的嵌入式应用，嵌入式实时操作系统（RTOS）至关重要。本章将介绍RTOS的核心概念，如任务管理、进程间通信（IPC）、中断处理、实时调度算法等。我们将探讨FreeRTOS, Zephyr, VxWorks等主流RTOS的特点和应用场景。读者将学习如何使用RTOS来管理多任务并发执行，实现系统的稳定性和高效性。 第九章：嵌入式软件开发流程与工具链 嵌入式软件的开发涉及独特的流程和工具。本章将详细介绍嵌入式软件开发的生命周期，包括需求分析、系统设计、编码实现、调试测试、以及部署维护。我们将介绍交叉编译工具链（如GCC for ARM），集成开发环境（IDE，如Keil, IAR, VS Code with PlatformIO），以及调试器（如JTAG, SWD）的使用方法。此外，还将介绍固件更新（OTA）技术及其在嵌入式设备中的重要性。 第十章：嵌入式硬件接口与驱动开发 嵌入式系统需要与外部硬件进行交互，这依赖于硬件接口和驱动程序的开发。本章将深入讲解各类硬件接口，如GPIO, ADC, DAC, PWM, Timer, UART, SPI, I2C, USB, Ethernet等，并详细介绍如何编写相应的驱动程序来控制这些接口。我们将通过实例演示，例如如何驱动LCD显示屏，如何读取传感器数据，如何控制电机，以及如何实现与其他设备的通信。 第三篇：物联网与嵌入式系统的融合实践 第十一章：智能家居系统设计与实现 本章将聚焦智能家居这一典型物联网应用场景。我们将从整体架构出发，介绍智能家居系统的构成，包括智能终端（如智能灯泡、智能插座、智能门锁）、通信模块、网关以及云平台。我们将深入探讨不同通信协议（Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth）在智能家居中的应用，并结合实际案例，演示如何使用嵌入式技术开发智能家居设备，如何通过手机App或语音助手进行远程控制，以及如何实现场景联动和自动化。 第十二章：工业物联网（IIoT）与智能制造 工业物联网（IIoT）是推动制造业升级的关键。本章将介绍IIoT的核心概念、技术架构和应用领域。我们将分析传感器在工业现场数据采集中的作用，介绍工业通信协议（如Modbus, Profinet），以及工业级嵌入式设备在自动化生产线、设备监控、预测性维护等方面的应用。还将探讨边缘计算在IIoT中的优势，以及如何利用IIoT提升生产效率、降低运营成本、并实现智能化管理。 第十三章：智慧城市与物联网解决方案 智慧城市是物联网技术应用的宏大舞台。本章将探讨物联网如何在城市管理和公共服务中发挥重要作用。我们将介绍智慧交通（如智能交通信号灯、停车位检测）、智慧能源（如智能电网、能源计量）、智慧安防（如视频监控、应急响应）、智慧环境监测（如空气质量、水质监测）等领域。还将分析智慧城市建设中面临的挑战，如数据融合、标准统一、以及隐私保护等，并探讨未来的发展方向。 第十四章：可穿戴设备与健康物联网 可穿戴设备作为个人物联网的重要组成部分，正深刻改变着人们的生活方式。本章将介绍可穿戴设备的设计原理，包括传感器集成、低功耗设计、以及无线通信技术。我们将聚焦健康物联网，介绍心率监测、运动追踪、睡眠分析、血糖监测等功能。还将探讨可穿戴设备如何与医疗系统对接，实现远程健康管理和疾病预警。 第十五章：物联网与嵌入式系统的创新项目开发 本章旨在激发读者的创造力，鼓励大家将所学知识付诸实践。我们将提供一些具有挑战性但可实现的物联网与嵌入式系统项目选题，例如基于树莓派的智能监控系统、基于ESP32的远程环境监测站、以及基于Arduino的机器人小车等。我们将引导读者进行项目规划、硬件选型、软件设计、以及最终的系统集成和测试。通过实际的项目开发，读者将更深入地理解物联网与嵌入式系统设计的全过程，培养解决实际问题的能力。 结论 物联网与嵌入式系统是构建智慧未来的基石。本书通过理论讲解与实践案例相结合的方式，力求为读者提供一个全面、深入的学习体验。我们希望本书能够成为您在物联网与嵌入式系统领域探索之旅的得力助手，助您掌握核心技术，激发创新思维，共同塑造一个更加智能、便捷、高效的美好未来。

评分☆☆☆☆☆

如果说有什么能让这本书在众多技术书籍中脱颖而出，那一定是它对于“系统思维”的培养。它不是教你如何去焊接一个电路，也不是教你如何写一行代码，而是教会你如何像一个真正的系统架构师那样去思考整个设计流程。书中反复强调的迭代优化、成本控制、可制造性设计（DFM）等概念，被巧妙地融入到每一个设计案例中。作者总是引导读者去思考“为什么”要这么做，而不是仅仅停留在“怎么”做。这种自上而下的设计方法论，极大地拓宽了我的视野，让我不再局限于局部模块的实现，而是能够从整体的性能指标、功耗预算和时间节点来审视自己的设计决策。这种宏观的、全局性的指导，对于渴望从初级工程师成长为能够独立负责项目的专业人士来说，其价值是无法估量的，它培养的不仅是技能，更是一种解决复杂问题的思维框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的逻辑组织结构严谨得令人称奇，它仿佛遵循着一套精妙的算法，将原本庞大且复杂的电子设计知识点，切割、重组、串联成一条清晰、易于理解的学习路径。初学者可能会被电子工程领域的广度吓倒，但这本书的作者显然深谙此道，他们没有采取传统的堆砌知识点的做法，而是采用了一种“螺旋上升”的教学法。每一章的引入都恰到好处地承接了前文的知识，并为后续更深入的内容埋下伏笔。特别是它对项目驱动型学习的强调，使得理论不再是空中楼阁，而是与实际操作紧密结合的工具。当我试图理解某个模块的原理时，总能在后续的实践章节中找到与其相对应的具体实现案例，这种理论与实践的完美闭环，极大地巩固了我的理解深度。这种结构上的匠心独运，使得学习过程中的挫败感被降到了最低，取而代之的是持续不断的“豁然开朗”的体验。

评分☆☆☆☆☆

书中的语言风格非常独特，它不像许多教科书那样生硬刻板，反而带有一种老练工程师的亲切和幽默感。作者在解释那些拗口的专业术语时，常常会穿插一些生动的比喻或者引用业界广为流传的“行话”，这使得原本枯燥的理论学习瞬间鲜活了起来。阅读过程中，我感觉就像是坐在经验丰富的前辈身边，听他娓娓道来，而不是面对一本冰冷的参考资料。例如，在讲解信号完整性问题时，作者没有直接抛出复杂的数学公式，而是先用一个形象的“水管堵塞”模型来解释延迟和反射的物理意义，这种润物细无声的引导方式，极大地降低了我的认知负荷。此外，作者在某些关键的“陷阱”处，会用加粗或特殊的注释框提示“过来人”的经验教训，这些小小的提醒，往往比长篇大论的推导更具警示作用，充分展现了作者深厚的行业沉淀。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计简直是一场视觉盛宴，每一页都透露着作者对细节的极致追求。拿到实体书的那一刻，我就被它那厚重且质感十足的封面吸引住了。纸张的选择非常考究，印刷的清晰度无可挑剔，即便是复杂的电路图和代码块，也能看得一清二楚，这对于需要长时间阅读技术书籍的我来说，简直是福音。更让我惊喜的是，书中的插图和实物照片都采用了高质量的彩色印刷，色彩还原度极高，使得抽象的电子元件和实验场景变得生动具体，极大地提升了学习的直观性和趣味性。装帧上，它采用了坚固的锁线胶装，即便是频繁翻阅也不会轻易散页，这体现了出版方的专业态度。阅读过程中，我发现书中的一些关键概念图被巧妙地设计成了跨页大图，既保证了足够的展示空间，又不会打断阅读的连贯性，这种对阅读体验的重视，在当今的技术书籍中是相当少见的。总之，从拿在手里到翻开阅读，这本书的物理属性就给我带来了极高的满足感和对内容学习的强烈期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于现代电子设计工具链的覆盖面和更新速度，着实令人印象深刻。它并非仅仅停留在对基础原理的罗列上，而是紧密贴合当前业界最主流的EDA软件和硬件平台的使用方法。我尤其欣赏它对新技术的融合态度，例如对低功耗设计、嵌入式系统接口标准等前沿内容的介绍，其深度和广度都超出了我原有的预期。当我按照书中的步骤，在特定的软件环境中进行仿真和调试时，发现每一步操作都得到了详尽的图文说明，即便是对于初次接触该软件的新手，也能快速上手。书中提供的配套资源（如果存在的话）也相当丰富，这使得学习不再局限于书本的四角之地，而能延伸到实际的代码库和项目模板中去。这种对“可操作性”的极致追求，让这本书真正成为了从理论走向工程实践的桥梁，而非仅仅是一本理论综述。