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党宏社 著

图书标签:

• 电子系统设计
• 实践
• 电路设计
• 嵌入式系统
• 单片机
• 数字电路
• 模拟电路
• 电子工程
• DIY
• 项目制作

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121297359

版次：1

商品编码：11974765

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：轻型纸

页数：172

字数：275000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为职教师资本科电子信息工程等专业、应用型大学电类各专业电子系统设计、课程设计等课程的教材，也可供有关技术人员参考。
　　教育部财政部职业院校教师素质提高计划职教师资培养资源开发项目。

内容简介

　　以培养学生综合利用所学知识，提高分析和解决问题能力为目标，从了解设计方法、学会工具使用，解决具体问题三个层次组织内容；按照理论讲授内容少而精，以问题导向、项目实施的方式，由浅入深、由小到大，逐次展介绍内容；项目实施按照理论分析，资料检索，方案论证，设计与制作，调试总结，拓展等环节进行，符合系统设计的一般规律。在培养学生分析和解决问题能力的同时，还注意通过设计总结和设计拓展等部分，着力培养学生的创新能力；设计内容涉及模拟电子系统、数字电子系统和微控制器（单片机）系统，覆盖电子系统设计的全部专业范围，以便满足不同读者的需要。

作者简介

　　党宏社，陕西科技大学教授，陕西省自动化学会常务理事，陕西省电子学会常务理事。主持和参与***项目4项、省部级项目5项、厅局级项目6项，，横向合作项目40多项，承担***教学研究与建设项目3项，省部级教改项目3项。获陕西省教学名师奖、陕西省优秀教材二等奖；获省部级科研奖4项，厅局级奖5项。

目录

第1章 电子系统设计概述 （1）
1．1 电子系统概述 （1）
1．1．1 有关概念 （1）
1．1．2 电子系统的组成 （2）
1．2 目的与要求 （2）
1．2．1 目的 （2）
1．2．2 要求 （3）
1．3 设计方法与步骤 （3）
1．3．1 设计方法 （4）
1．3．2 设计步骤 （5）
1．4 文献检索与报告撰写 （7）
1．4．1 文献检索简介 （7）
1．4．2 设计报告撰写 （9）
第2章 常用工具软件介绍 （12）
2．1 Multisim软件 （12）
2．1．1 简介 （12）
2．1．2 使用方法 （13）
2．1．3 基于Multisim的电路仿真 （16）
2．2 Proteus软件 （22）
2．2．1 简介 （22）
2．2．2 使用方法 （23）
2．2．3 基于Proteus的电路仿真 （26）
2．3 Keil C51软件 （33）
2．3．1 简介 （33）
2．3．2 keil C51使用方法 （34）
2．3．3 基于Keil C51的单片机编程 （36）
第3章 模拟电子系统设计 （42）
3．1 模拟电子系统设计概述 （42）
3．1．1 模拟电子系统的组成 （42）
3．1．2 模拟电子系统的设计 （43）
3．2 双极型单管放大电路设计 （44）
3．2．1 设计要求 （44）
3．2．2 设计要点 （44）
3．2．3 方案论证 （44）
3．2．4 方案设计 （48）
3．2．5 安装调试 （52）
3．2．6 设计拓展 （54）
3．3 音频功率放大电路设计 （55）
3．3．1 设计要求 （55）
3．3．2 设计要点 （55）
3．3．3 方案论证 （55）
3．3．4 方案设计 （57）
3．3．5 安装调试 （64）
3．3．6 设计拓展 （66）
3．4 小功率线性直流稳压电源设计 （66）
3．4．1 设计要求 （66）
3．4．2 设计要点 （66）
3．4．3 方案论证 （67）
3．4．4 方案设计 （69）
3．4．5 安装调试 （71）
3．4．6 设计拓展 （72）
第4章 数字电子系统设计 （73）
4．1 数字电子系统设计概述 （73）
4．1．1 数字电子系统的组成 （73）
4．1．2 数字电子系统的设计 （74）
4．2 交通信号灯控制器设计 （75）
4．2．1 设计要求 （75）
4．2．2 设计要点 （75）
4．2．3 方案论证 （75）
4．2．4 方案设计 （78）
4．2．5 安装调试 （91）
4．2．6 设计拓展 （93）
4．3 竞赛抢答器设计 （93）
4．3．1 设计要求 （93）
4．3．2 设计要点 （94）
4．3．3 方案论证 （94）
4．3．4 方案设计 （95）
4．3．5 安装调试 （102）
4．3．6 设计拓展 （104）
4．4 数字温度计设计 （104）
4．4．1 设计要求 （104）
4．4．2 设计要点 （104）
4．4．3 方案论证 （105）
4．4．4 方案设计 （106）
4．4．5 安装调试 （109）
4．4．6 设计拓展 （111）
第5章 微控制器系统设计 （112）
5．1 微控制器系统设计概述 （112）
5．1．1 微控制器系统的组成 （112）
5．1．2 微控制器系统的设计 （113）
5．2 键控流水灯设计 （114）
5．2．1 设计要求 （114）
5．2．2 设计要点 （114）
5．2．3 方案论证 （114）
5．2．4 方案设计 （117）
5．2．5 安装调试 （132）
5．2．6 设计拓展 （133）
5．3 温度测控系统设计 （133）
5．3．1 设计要求 （133）
5．3．2 设计要点 （133）
5．3．3 方案论证 （134）
5．3．4 方案设计 （135）
5．3．5 安装调试 （142）
5．3．6 设计拓展 （143）
5．4 通信系统设计 （143）
5．4．1 设计要求 （143）
5．4．2 设计要点 （144）
5．4．3 方案论证 （144）
5．4．4 方案设计 （146）
5．4．5 安装调试 （158）
5．4．6 设计拓展 （159）
参考文献 （160）

前言/序言

　　《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》颁布实施以来，我国职业教育进入到加快构建现代职业教育体系、全面提高技能型人才培养质量的新阶段。加快发展现代职业教育，实现职业教育改革发展新跨越，对职业学校“双师型”教师队伍建设提出了更高的要求。为此，教育部明确提出，要以推动教师专业化为引领，以加强“双师型”教师队伍建设为重点，以创新制度和机制为动力，以完善培养培训体系为保障，以实施素质提高计划为抓手，统筹规划，突出重点，改革创新，狠抓落实，切实提升职业院校教师队伍整体素质和建设水平，加快建成一支师德高尚、素质优良、技艺精本教材是作者承担的教育部、财政部《职教师资本科专业培养标准、培养方案、核心课程和特色教材开发》（电子信息工程专业，VTNE021）的成果之一，该项目以培养“专业性、师范性、职业性”三性融合、能适应职教师资需求的复合人才为目标，在广泛调研论证的基础上，制定了相应的教师标准、教师培养标准、教师评价方案以及核心教材和数字化资源等，在项目研究过程中，得到了教育部职教师资培养资源开发项目专家指导委员会各位专家的精心指导和项目管理办公室的大力帮助，作者代表项目组表示感谢。
　　在多年的教学实践中，作者深切地体会到必须适应社会对高等教育的要求，改变现有的某些培养方式，提高学生应用知识的能力，使学生能够把所学的各门课程的知识，按照一定的条理串联起来，从系统或整体的角度去解决具体问题，真正提高其实践能力，为社会做出贡献。在承担教育部职教师资本科专业项目研究期间，我们对职教培养体系有了比较深刻的认识，问题导向、项目式，以及工作过程导向等职教体系的成熟经验，对于提高学生的实践能力是卓有成效的，而普通高校的学科体系，在夯实学生的理论基础、教会学生方法方面具有优势，考虑到“电子系统设计与实践”课程的特点，我们确定了兼顾学科性和职业性的编写思路，期望这本书既能满足职教教师懂专业、有能力（实践操作能力）的要求，又能满足应用型大学培养学生实践能力的需求。
　　按照兼顾学科性与职业性的编写目标，确定了“方法介绍、工具使用和设计实践” 的组成结构，目的是使学生既了解电子系统设计的方法与规范，又能通过不同类型项目的实际练习，提高综合利用所学知识、分析和解决具体问题的能力。在内容呈现方式上，坚持理论够用、项目式实施的原则，由浅入深、由小到大，逐次展开，各个项目既具有独立的功能，组合起来又可以完成一个更大的功能；项目实施按照“明确设计要点、查找资料、方案论证、单元设计、安装调试、总结、设计拓展”等进行，以问题为导向，以掌握应用技术为目标，培养学生利用所学知识解决问题的能力，同时还能总结、扩展，以培养其创新意识。
　　本书的读者对象是学过“电子技术”、“单片机（微控制器）”等课程的电类各专业的学生或研究生，期望学生通过各个项目的练习与实践，既能掌握设计方法，又能提高利用所学知识解决具体问题的能力，如果还能举一反三，拓展应用范围，就更让作者欣慰了。
　　本书中的部分电路图是由仿真软件绘制而成的，图中部分电气图形符号及元器件符号与正文不一致，为保持仿真软件的风格，本书未将电路图中的元器件符号进行规范。为了方便与图对照，正文中某些章节的符号也采用了图中的表示方法，而未完全按照标准规范，如VCC等。
　　本书由党宏社确定编写架构和编写体例，并编写了第1章、第3章、第4章，以及第5章的第一节，由张震强编写第2章及第3章和第4章的其余部分，由李秦君编写第5章的其余部分，全书由党宏社统稿。
　　在本书的编写过程中，得到了电子工业出版社赵玉山老师的大力支持和鼓励，作者表示诚挚的感谢；项目组的多位同事参与了教材结构与呈现形式的讨论，也给予了不同形式的帮助和支持，作者一并表示衷心的感谢。

探索数字世界的脉络：一本关于嵌入式系统深度剖析的引导 在信息技术日新月异的今天，我们周围的每一个智能设备，从掌中的智能手机到掌控城市运行的工业自动化系统，无不依赖于精妙绝伦的电子系统设计。它们是现代科技的基石，是连接物理世界与数字世界的桥梁。然而，这些看似无形的“大脑”和“神经系统”，其背后的设计过程却充满了严谨的理论、精巧的工程实践以及不断迭代的创新。 本书并非对泛泛的“电子系统设计”进行粗略概览，而是将目光聚焦于一个至关重要且日益普及的领域：嵌入式系统。它深入探讨了嵌入式系统如何从概念走向现实，如何通过软硬件的深度融合，实现特定的功能，并最终嵌入到各种产品和设备中，赋予它们“智慧”和“生命”。 为何专注于嵌入式系统？ 嵌入式系统之所以成为现代电子设计中的焦点，在于其独特的价值和广泛的应用。它们不同于通用计算机，而是为特定任务而生，因此能够实现更高的性能、更低的功耗、更小的体积和更低的成本。这种定制化的设计理念，使得嵌入式系统渗透到我们生活的方方面面： 消费电子： 智能电视、智能手表、家用电器（如智能冰箱、洗衣机）、车载娱乐系统，无一不闪耀着嵌入式系统的光芒。它们让我们的生活更加便捷、舒适和互联。 工业自动化： 生产线上的机器人、过程控制系统、传感器网络、楼宇自动化，都依赖于稳定可靠的嵌入式系统来执行复杂的任务，提高生产效率和安全性。 医疗设备： 监护仪、诊断设备、可穿戴健康追踪器、手术机器人，对嵌入式系统的精度、可靠性和实时性有着极高的要求，直接关系到病人的生命健康。 通信与网络： 路由器、交换机、基站、物联网（IoT）设备，构成了现代通信基础设施的骨干，其核心处理单元便是嵌入式系统。 汽车电子： 发动机控制单元（ECU）、安全气囊系统、刹车防抱死系统（ABS）、自动驾驶辅助系统（ADAS），嵌入式系统是现代汽车实现智能化和安全化的关键。 本书旨在为读者构建一个关于嵌入式系统设计的系统性认知框架，从基础理论到具体实践，再到前沿发展，力求做到知其然，更知其所以然。 本书的核心内容概览： 1. 嵌入式系统设计基石：微控制器（MCU）与微处理器（MPU）的深度解析 架构与指令集： 我们将从最核心的处理器架构入手，探讨ARM、RISC-V等主流指令集的工作原理。理解指令集是理解处理器如何执行命令的基础。 内存系统： 深入剖析嵌入式系统中常见的内存类型，如SRAM、DRAM、Flash等，以及它们在数据存储、程序执行中的作用。了解内存管理策略，对于优化系统性能至关重要。 外设接口： 讲解各种通用和专用外设接口，包括GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、PWM等。掌握这些接口的配置和使用，是实现嵌入式系统与外部世界交互的关键。 中断系统： 实时性是嵌入式系统的一大特点，中断系统是实现实时性的核心机制。本书将详细阐述中断的产生、处理流程以及优先级管理。 功耗管理： 在资源受限的嵌入式设备中，功耗优化是设计的重要考量。我们将探讨各种低功耗模式和节能技术。 2. 硬件设计与电路实现：从原理图到PCB的转化 元器件选型： 讲解如何根据项目需求，选择合适的处理器、存储器、传感器、执行器以及其他被动元件。深入理解元器件的规格和特性。 电路设计原则： 探讨数字电路和模拟电路设计的基础，包括信号完整性、电源完整性、EMC/EMI防护等关键问题。 原理图绘制： 介绍使用EDA（Electronic Design Automation）工具绘制原理图的规范和技巧。 PCB布局与布线： 详细讲解PCB（Printed Circuit Board）的设计流程，包括元器件布局、走线策略、叠层设计等，强调如何优化信号传输和降低干扰。 焊接与调试： 介绍常用的焊接技术，以及硬件调试中遇到的常见问题和解决方法。 3. 软件开发与系统集成：驱动、操作系统与应用层 嵌入式C/C++编程： 深入探讨嵌入式系统常用的C/C++语言特性，以及如何在内存受限的环境下进行高效编程，包括指针、内存管理、位操作等。 驱动程序开发： 讲解如何为各种硬件外设编写驱动程序，使软件能够控制和访问硬件。理解底层驱动是构建上层应用的基础。 实时操作系统（RTOS）的应用： 介绍RTOS的核心概念，如任务调度、进程间通信（IPC）、信号量、互斥锁等。通过实际案例，展示如何利用RTOS实现多任务并发和高效的系统管理。 嵌入式Linux系统构建： 针对更为复杂的嵌入式应用，本书将引导读者了解嵌入式Linux系统的构建过程，包括交叉编译工具链、Bootloader、Kernel配置与裁剪、文件系统等。 应用程序设计： 讲解如何在操作系统之上，设计和实现满足特定功能的应用程序。 4. 系统调试与测试：保证产品的可靠性 调试工具与技术： 介绍示波器、逻辑分析仪、JTAG/SWD调试器等硬件调试工具，以及使用printf、断点、单步执行等软件调试技巧。 性能分析与优化： 学习如何测量系统性能，识别性能瓶颈，并采取有效措施进行优化，如代码重构、算法改进、硬件加速等。 功能测试与验证： 设计和执行全面的测试用例，确保系统功能符合设计要求，并且在各种边界条件下都能稳定运行。 可靠性与稳定性测试： 探讨如何进行长时间运行测试、压力测试、容错测试等，以提升系统的鲁棒性。 5. 现代嵌入式系统发展趋势与前沿技术 物联网（IoT）的设计考量： 探讨低功耗通信协议（如MQTT、CoAP）、云平台集成、安全通信等IoT特有的设计挑战。 嵌入式人工智能（Embedded AI）/边缘计算： 介绍如何在资源有限的嵌入式设备上部署和运行机器学习模型，实现端侧智能。 嵌入式安全： 深入讨论嵌入式系统的安全风险，包括硬件安全、软件安全、通信安全，以及相关的防护措施。 高级开发方法论： 探讨敏捷开发、DevOps在嵌入式领域的应用，以及持续集成/持续部署（CI/CD）的实践。 本书的特色与目标读者： 本书旨在提供一种循序渐进、理论与实践相结合的学习体验。我们避免使用过于晦涩的理论术语，而是通过清晰的解释和丰富的实例，引导读者逐步掌握嵌入式系统设计的核心知识。大量的图示、流程图和代码片段，将帮助读者更直观地理解复杂概念。 本书的目标读者包括： 电子工程、计算机科学及相关专业的在校学生： 为您打下坚实的嵌入式系统理论基础，为未来的学习和职业发展做好准备。 初入嵌入式开发领域的工程师： 帮助您快速入门，掌握从硬件到软件的全套开发技能。 有一定经验但希望深化理解的嵌入式开发者： 提供更深入的理论探讨和前沿技术介绍，帮助您拓宽视野，解决更复杂的设计难题。 对智能硬件和物联网感兴趣的爱好者： 引导您了解智能设备背后的“魔法”，并具备动手实践的能力。 在阅读本书的过程中，您将不仅仅是学习一套知识，更重要的是培养一种解决问题的思维方式：如何将抽象的需求转化为具体的硬件电路和软件代码，如何在有限的资源下做出最优的设计决策，以及如何通过严谨的测试来保证系统的可靠性。 这是一次深入探索数字世界脉络的旅程，我们期待与您一同揭开嵌入式系统设计的奥秘，共同创造更多充满智慧和活力的产品，塑造更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始对这本书并没有抱太高的期望，以为会是市面上那些泛泛而谈的普及读物。但当我翻开它，就被里面的内容深深吸引了。它以一种非常“务实”的态度，着重于“如何做”和“为什么这么做”。比如，在“传感器选型与应用”这一章，作者并没有仅仅罗列各种传感器，而是详细分析了不同传感器在不同应用场景下的优劣势，以及如何根据具体需求进行选择。更让我印象深刻的是，书中有专门的一章讨论“低功耗设计”，这对于我目前正在开发的便携式电子产品来说，简直是救星！书中给出的各种省电技巧，从软件优化到硬件选择，都非常实用。而且，这本书还强调了“系统集成”的概念，让我意识到电子系统设计不仅仅是单个模块的堆砌，更需要考虑整体的协同工作。我从中学到了很多关于“接口协议”和“通信方式”的知识，这对我今后的系统设计非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对自动化和智能家居非常感兴趣的读者，这本书正好满足了我对这方面的求知欲。它将复杂的电子控制原理，巧妙地融入到了实际的家庭自动化场景中。我尤其喜欢书中关于“微控制器与物联网”的内容，作者通过实例，详细讲解了如何利用Arduino等开发板，连接各种传感器和执行器，构建智能家居系统。他对于“无线通信技术”，比如Wi-Fi和蓝牙的讲解，也让我对如何实现设备间的互联互通有了更清晰的认识。让我惊喜的是，书中还涉及了“机器人控制”的基础知识，比如步进电机的驱动和伺服电机的控制，这让我看到了将电子技术应用到更广泛领域的可能性。这本书的讲解方式非常贴合实际应用，让我能够快速地将学到的知识转化为动手实践。我现在已经能够自己动手搭建简单的智能插座和温湿度监测系统了，感觉非常有成就感！这本书不仅让我了解了电子系统的原理，更让我看到了电子技术在改善生活方面的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的深度和广度都超出了我的预期，尤其是在“模拟电路设计”部分，简直是一场盛宴。作者没有停留在表面的元件介绍，而是深入剖析了各种晶体管、运算放大器的核心工作机制，并通过大量的公式推导和仿真结果，让我对电路的性能有了更深刻的理解。特别让我印象深刻的是关于“滤波器设计”的内容，它不仅讲解了不同类型滤波器的原理，还给出了多种设计方法和实际应用场景，比如在音频处理和信号去噪方面的应用，这对我目前正在进行的一个音频项目来说，简直是雪中送炭。书中的案例分析也做得非常扎实，每一个案例都包含了详细的设计思路、元件选型依据以及性能评估，让我学到了很多解决实际问题的技巧。我还在书中找到了关于“功率电子”的章节，这部分内容涉及到了高压大电流的设计，对于我想要涉足的工业控制领域非常有帮助。总的来说，这本书的专业性非常强，内容丰富，对于有一定电子基础的读者来说，绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对电子设备内部是如何运作的充满好奇，但又觉得理论知识枯燥乏味。这本书的出现彻底改变了我的看法。它不仅仅是枯燥的原理堆砌，而是通过生动形象的比喻和贴近生活的实例，将复杂的电子元件和电路原理讲解得一清二楚。我尤其喜欢其中关于“信号传输”那一章，作者用“信息高速公路”来类比，让我瞬间理解了信号在电路中是如何穿梭传递的。更不用说那些精心设计的项目案例了，从最基础的LED闪烁电路，到稍微复杂一些的收音机模块，每一个步骤都清晰明了，附带的图示也十分精美，让我这个电子小白也能跃跃欲试。我最开始还担心自己动手能力差，但这本书的指导非常细致，甚至连焊接技巧都给出了详尽的建议。现在，我不仅能看懂电路图，还能亲手搭建出一些简单但实用的电子装置，成就感爆棚！这本书让我对电子世界的认识不再是模糊的概念，而是触手可及的现实。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格真的太有趣了！我之前看过的很多技术书籍都像是在读说明书，枯燥乏味，而这本书读起来就像是在和一位经验丰富的工程师朋友聊天。作者在讲解过程中，时不时会插入一些他自己“踩过的坑”的经验教训，这让我觉得特别真实，也让我避免了很多不必要的麻烦。比如，在介绍“PCB布局与布线”的时候，他详细讲解了信号完整性问题，并且用了一个非常生动的例子，说“信号线就像是高速公路上的车道，如果设计不当，就会发生交通拥堵，导致信息失真”。这种比喻让我一下就明白了其中的重要性。而且，这本书的排版也非常舒服，大量的插图和流程图，让我在阅读过程中不会感到疲劳。让我惊喜的是，书中还提到了“嵌入式系统开发”的入门知识，虽然不是重点，但已经足够让我对这个领域产生浓厚的兴趣，并为我日后的进一步学习打下了基础。总而言之，这本书在理论性和趣味性之间找到了一个完美的平衡点，让我乐在其中。