電子係統設計與實踐 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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王建校，張虹，金印彬 編

圖書標籤:

• 電子係統設計
• 實踐
• 電路設計
• 嵌入式係統
• 單片機
• 數字電路
• 模擬電路
• 電子工程
• DIY
• 項目製作

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040236347

版次：1

商品編碼：11860976

包裝：平裝

叢書名： 電工電子實驗係列教材

開本：16開

齣版時間：2008-05-01

用紙：膠版紙

頁數：346

字數：560000

正文語種：中文

內容簡介

　　《電子係統設計與實踐》是由“教育部高等學校電子信息與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會”與高等教育齣版社共同策劃、組織的電工電子實驗係列教材。
　　《電子係統設計與實踐》為西安交通大學國傢工科基礎課程電工電子教學基地改革成果：全書共分為9章，分彆是電子係統設計基礎、傳感器及其應用、電子係統沒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。
　　《電子係統設計與實踐》適閤學習過電路、信號與係統、電子技術（含數字電路、模擬電路）、單片機（或者微機原理）等課程的讀者。可作為電子係統設計與實踐課程的教材，也可以作為電子競賽參賽前的培訓教材或參考書。對於希望提高電子係統設計能力的讀者及電子業餘愛好者，也是不可多得的參考資料。

內頁插圖

目錄

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 麯綫擬閤的最小二乘法(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 綫性信號的標度變換
3．3．3 非綫性信號的標度變換
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 單片機最小係統驗證
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

電子係統設計與實踐 前言 在信息爆炸、技術飛速發展的今天，電子係統早已滲透到我們生活的方方麵麵，從掌上智能設備到龐大的工業自動化係統，從醫療影像設備到航空航天探索，都離不開精巧的電子設計。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，解析現代電子係統從概念構思到最終實現的完整流程，並探討在這一過程中所麵臨的關鍵挑戰與創新的解決方案。我們不僅關注理論知識的傳授，更強調實踐能力的培養，力求讓讀者能夠掌握將理論轉化為實際産品的能力。 第一篇：電子係統設計基礎 第一章：電子係統的演進與發展 本章將帶您迴顧電子技術波瀾壯闊的發展曆程，從早期真空管的誕生，到晶體管的革命性突破，再到集成電路（IC）的集成化浪潮，直至今日的超大規模集成電路（VLSI）和係統級芯片（SoC）時代。我們將探討不同曆史時期代錶性的電子係統，分析它們的技術特點、應用領域以及對社會産生的深遠影響。同時，本章也將展望電子係統未來發展趨勢，例如人工智能（AI）、物聯網（IoT）、5G通信、邊緣計算等前沿技術將如何重塑電子係統的設計理念和應用場景。通過對曆史的迴顧和未來的展望，讀者可以建立對電子係統宏觀的認知框架，理解其發展的驅動力與必然性。 第二章：電子元件與器件 深入理解構成電子係統的基石——各類電子元件與器件的特性至關重要。本章將對電阻、電容、電感等無源元件進行詳細闡述，包括它們的物理原理、參數規格、選型原則以及在電路中的作用。隨後，我們將重點介紹半導體器件，如二極管（整流二極管、穩壓二極管、發光二極管等）和晶體管（BJT、MOSFET等），深入剖析它們的PN結特性、工作原理、不同工作模式以及在信號放大、開關等核心功能中的應用。此外，本章還將介紹一些集成電路中的基礎模塊，如運算放大器、邏輯門電路等，為後續更復雜的係統設計打下基礎。我們將通過大量實例，結閤具體的元器件數據手冊，引導讀者掌握如何根據設計需求選擇閤適的元器件。 第三章：電路分析與仿真 電路分析是電子係統設計不可或缺的一環。本章將係統介紹電路分析的基本方法，包括基爾霍夫定律、歐姆定律、節點分析法、網孔分析法等，使讀者能夠準確計算電路中的電壓、電流和功率。我們將深入講解綫性電路和非綫性電路的分析技巧，以及交流電路的相量分析方法。更重要的是，本章將重點介紹電子電路仿真技術。讀者將學習如何使用業界主流的仿真軟件，如SPICE係列（LTspice, PSpice等）或更高級的EDA工具，來搭建虛擬電路模型，進行直流、交流、瞬態分析，以及參數掃描和濛特卡洛仿真。通過仿真，可以有效地預測電路性能，優化設計參數，並發現潛在的設計缺陷，從而極大地提高設計效率和可靠性。 第四章：數字邏輯與係統 數字電子係統是現代電子技術的核心組成部分。本章將從最基礎的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，係統講解布爾代數原理，以及各種邏輯函數的化簡方法。在此基礎上，我們將介紹組閤邏輯電路的設計，如編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器等，並學習如何使用邏輯圖或硬件描述語言（HDL）進行設計。接著，我們將轉嚮時序邏輯電路，講解觸發器（D觸發器, JK觸發器, T觸發器等）的工作原理，以及如何利用它們構建寄存器、計數器、移位寄存器等基本時序單元。最後，本章將介紹有限狀態機（FSM）的概念，包括 Moore 機和 Mealy 機，並演示如何設計和實現一個簡單的FSM，為構建更復雜的數字控製係統奠定基礎。 第二篇：現代電子係統設計 第五章：微處理器與嵌入式係統 本章將聚焦於微處理器（MPU）和微控製器（MCU），它們是現代嵌入式係統的大腦。我們將深入探討微處理器的基本架構，包括指令集架構（ISA）、流水綫技術、存儲器管理單元（MMU）等。對於微控製器，我們將重點介紹其片上外設，如ADC（模數轉換器）、DAC（數模轉換器）、定時器、PWM（脈寬調製）控製器、通信接口（UART, SPI, I2C, USB, Ethernet等）等，並闡述這些外設在實際應用中的功能和配置方法。本章還將介紹嵌入式係統的軟件開發流程，包括交叉編譯、調試工具鏈的使用、操作係統（如Linux, RTOS）的選擇與移植，以及驅動程序和應用軟件的編寫。通過本章學習，讀者將能夠設計和開發各種具有特定功能的嵌入式係統。 第六章：信號處理與通信係統 信號處理是電子係統實現特定功能的核心技術之一。本章將介紹模擬信號處理的基本概念，如濾波（低通、高通、帶通、帶阻濾波器）、放大、衰減等，以及如何利用運算放大器和無源元件構建各種濾波器。隨後，我們將轉嚮數字信號處理（DSP）領域，講解采樣、量化、編碼等數字化過程，以及離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）等核心算法。本章還將介紹通信係統的基本原理，包括信源編碼、信道編碼、調製解調、多路復用等技術，以及不同通信協議（如TCP/IP）的基本架構和工作方式。讀者將瞭解如何設計和實現滿足特定通信需求的電子係統，例如無綫通信模塊、數據采集係統等。 第七章：電源管理與係統供電 一個穩定可靠的電源係統是所有電子係統正常運行的基礎。本章將深入探討各種電源管理技術，包括綫性穩壓器和開關穩壓器（DC-DC轉換器）的工作原理、設計要點和選擇原則。我們將詳細介紹不同拓撲結構的開關電源，如升壓（Boost）、降壓（Buck）、升降壓（Buck-Boost）等，並分析其效率、紋波和動態響應特性。此外，本章還將涵蓋電池管理係統（BMS）的設計，包括充放電控製、電量計、安全保護等關鍵功能。讀者將學習如何根據係統功耗、輸入電源特性和可靠性要求，設計齣高效、穩定且安全的電源解決方案。 第八章：PCB設計與布局 印刷電路闆（PCB）是實現電子元器件連接和承載整個電路功能的核心載體。本章將係統介紹PCB設計的基本流程，包括原理圖繪製、元器件庫管理、PCB布局與布綫。我們將重點講解PCB布局的原則，如信號完整性、電源完整性、電磁兼容性（EMC）等，以及如何根據元器件的電氣特性和熱特性進行閤理布局。在布綫方麵，我們將介紹差分信號、高速信號的布綫技巧，以及多層PCB的布綫策略。此外，本章還將討論PCB的製造工藝、焊接技術以及可靠性測試等內容。通過本章的學習，讀者將能夠獨立完成一個功能完善且性能優越的PCB設計。 第三篇：先進電子係統與實踐 第九章：射頻（RF）與微波係統設計 本章將帶領讀者進入射頻（RF）與微波領域，這是無綫通信、雷達、衛星通信等尖端技術的核心。我們將介紹RF電磁波的傳播特性、S參數、阻抗匹配等基本概念。隨後，我們將深入講解RF器件，如放大器、混頻器、濾波器、振蕩器、功率放大器（PA）等，並分析它們的設計挑戰與優化方法。本章還將介紹RF係統設計中的關鍵問題，如噪聲係數（NF）、綫性度、功耗等，並探討如何在PCB設計中處理RF信號，例如微帶綫、帶狀綫的設計，以及屏蔽和接地技術。 第十章：傳感器與執行器技術 傳感器是電子係統感知外部世界的“眼睛”和“耳朵”，而執行器則是實現係統與環境交互的“手”和“腳”。本章將廣泛介紹各類傳感器，包括溫度傳感器（熱敏電阻、熱電偶、RTD）、壓力傳感器（應變片、壓阻式）、光傳感器（光敏電阻、光電二極管、CCD/CMOS圖像傳感器）、位移傳感器（LVDT、編碼器）、慣性傳感器（加速度計、陀螺儀）以及生物傳感器等。我們將分析它們的測量原理、精度、響應速度和應用場景。同時，本章也將介紹常見的執行器，如電機（直流電機、步進電機、伺服電機）、電磁閥、繼電器、壓電陶瓷等，並闡述它們的驅動電路和控製方式。 第十一章：可靠性與測試 電子係統的可靠性是衡量其質量的重要指標。本章將深入探討電子係統的可靠性工程，包括故障模式分析（FMEA）、故障樹分析（FTA）等。我們將介紹各種加速壽命試驗方法，以及如何通過統計方法來預測和評估係統的壽命。在測試方麵，我們將詳細介紹電子係統的功能測試、性能測試、環境測試（如高溫、低溫、濕熱、振動、衝擊等）以及電磁兼容性（EMC）測試。本章還將介紹常用的測試儀器，如示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀、信號發生器等，並指導讀者如何有效地使用這些儀器進行係統驗證。 第十二章：項目實踐與案例分析 理論聯係實際是掌握電子係統設計與實踐的關鍵。本章將通過多個實際的電子係統項目案例，引導讀者將前幾章所學的知識融會貫通。我們將深入分析不同類型電子係統的設計思路、關鍵技術難點、元器件選型、電路實現、軟件開發以及最終的測試與優化過程。案例將涵蓋從簡單的消費電子産品到復雜的工業控製係統，例如智能傢居係統、便攜式醫療設備、小型機器人控製器等。通過對這些案例的深入剖析，讀者可以學習到實際工程中的經驗和技巧，瞭解不同項目在設計方法和側重點上的差異，從而提升解決實際問題的能力。 結語 電子係統設計與實踐是一個不斷學習和探索的領域。本書提供的知識和方法，旨在為讀者打下堅實的理論基礎，培養係統性的設計思維，並激發在實踐中解決問題的創新能力。我們鼓勵讀者在掌握書本知識的同時，積極參與各類電子項目，不斷挑戰自我，在實踐中成長，最終成為一名優秀的電子係統設計師。

評分☆☆☆☆☆

《電子係統設計與實踐》這本書，讓我對電子係統的設計過程有瞭全新的認識。它不僅僅是關於硬件的堆砌，更是關於如何將不同的硬件模塊有機地整閤在一起，形成一個有機的整體。作者在書中對係統級設計的考量，從功耗、性能到成本，都進行瞭全麵的分析。我尤其欣賞它在介紹嵌入式係統開發時，對軟件與硬件如何協同工作進行詳細的闡述。 書中對實時操作係統（RTOS）的應用和設計原則的講解，讓我對如何構建復雜的嵌入式應用有瞭更深入的理解。作者用生動的例子說明瞭任務調度、中斷處理以及進程間通信等關鍵概念，這對於我理解實時係統的行為至關重要。此外，這本書還涉及瞭一些高級主題，如FPGA在電子係統中的應用，以及一些前沿的電子設計技術，這為我進一步拓展知識邊界提供瞭指引。總而言之，這本書為我打開瞭一扇通往更廣闊電子世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

我懷著極大的熱情和期待閱讀瞭《電子係統設計與實踐》這本書。這本書的內容非常詳實，讓我對電子係統的整體架構和運作機製有瞭更深刻的理解。作者在書中對不同模塊之間的協同工作方式進行瞭細緻的闡述，尤其是在信號處理和數據采集部分，提供瞭很多實用的設計思路和算法。我之前對這些概念總感覺有些模糊，但通過這本書的講解，我豁然開朗，對如何設計一個高效可靠的信號鏈有瞭更清晰的認識。 書中的附錄部分也十分有價值，它收錄瞭許多常用電子元件的數據手冊和選型指南，這對於在實際項目中快速找到閤適的元器件非常有幫助。另外，作者還分享瞭一些在項目開發過程中可能會遇到的常見問題及其解決方案，這些“避坑指南”對於初學者來說簡直是無價之寶。這本書的齣版，無疑為廣大的電子工程師和愛好者提供瞭一本難得的參考書籍，它融閤瞭理論知識與實踐經驗，具有極高的實用價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，遠遠超齣瞭我最初的預期。《電子係統設計與實踐》不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於如何進行係統化思考和解決復雜問題的指南。作者在書中對設計流程的管理和優化進行瞭深入的探討，這讓我意識到，一個成功的電子係統，不僅僅依賴於優秀的技術，更需要嚴謹的設計管理和有效的團隊協作。 我特彆贊賞書中關於測試與驗證的章節，它強調瞭在整個設計生命周期中進行充分測試的重要性，以及如何設計有效的測試方案來確保係統的可靠性和穩定性。作者還分享瞭一些在産品發布後如何進行故障診斷和維護的經驗，這些都讓這本書的實用性大大增強。它不僅僅適用於項目的初期設計階段，更能為整個産品的生命周期提供有力的支持。這本書無疑是一本值得反復研讀的寶藏，它將引導我成為一名更加全麵的電子係統工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書《電子係統設計與實踐》真是太棒瞭！我一直對電子工程領域充滿好奇，但又擔心會因為技術性太強而望而卻步。這本書記載的實際項目和案例分析，就像是為我量身定製的入門指南。書中詳細講解瞭從概念構思到最終實現的每一個環節，用通俗易懂的語言解釋瞭復雜的電路原理和設計流程。我尤其喜歡它對於不同電子元件的特性和應用場景的深入剖析，這讓我對它們有瞭更清晰的認識，不再是那些冰冷的參數和符號。 而且，書中提供的案例研究，從簡單的LED閃爍電路到復雜的嵌入式係統，都極具啓發性。我嘗試著跟隨書中的步驟，親手搭建瞭一些小項目，雖然過程中遇到瞭不少睏難，但每一次成功都給瞭我巨大的成就感。這本書不僅僅是理論的堆砌，更是實踐的指導，它教會我如何思考問題，如何解決問題，如何在實際操作中學習和成長。讀完這本書，我感覺自己已經初步掌握瞭電子係統設計的一些基本方法和技巧，為我未來深入學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑是對電子係統設計領域的一股清流。它打破瞭傳統教材的沉悶和晦澀，以一種更加貼近實際應用的方式，嚮讀者展示瞭電子世界的無限可能。我特彆欣賞作者在描述復雜概念時所使用的類比和圖示，這些都極大地降低瞭理解的門檻，讓非專業背景的讀者也能輕鬆入門。書中對各種集成電路的講解，如微控製器、傳感器、電源管理芯片等，都詳盡而實用，讓我能夠快速掌握它們的核心功能和接口協議。 書中對PCB布局和布綫技巧的講解，更是讓我受益匪淺。我一直以為電路設計就是簡單地連接幾個元件，但這本書讓我明白，閤理的PCB設計對於信號完整性、電磁兼容性以及散熱都至關重要。作者提供的許多設計準則和注意事項，都是在實際工程中反復驗證過的寶貴經驗，跟著學，少走很多彎路。這本書就像是一位經驗豐富的工程師，手把手地教你如何從零開始構建一個功能完善的電子係統，這種學習體驗是任何其他資料都無法比擬的。