电子系统设计与实践(电工电子实验系列教材) 9787040236347 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王建校，张虹，金印彬 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040236347

商品编码：29423564810

包装：平装

出版时间：2008-05-01

基本信息

书名：电子系统设计与实践(电工电子实验系列教材)

定价：28.70元

作者：王建校,张虹,金印彬

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-05-01

ISBN：9787040236347

字数：560000

页码：346

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.540kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书共分9章，分别是电子系统设计基础、传感器及其应用、电子系统设计中常用的数值处理方法、PID控制技术、电子系统的数据传输与通信、现场可编程应用技术、电子系统设计实例、电子系统调试技术和电子系统电路设计中硬件的选择。

目录

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1 电子系统设计基础
1.1 电子系统概论
1.1.1 电子系统
1.1.2 现代电子系统设计的新特点
1.2 电子系统设计教学环节
1.2.1 目的与要求
1.2.2 系统设计的教学过程
1.3 电子系统设计的一般方法与步骤
1.3.1 电子系统设计基本方法
1.3.2 电子系统设计一般步骤
1.4 电子系统的安装与调试
1.4.1 电子系统的安装
1.4.2 电子系统的调试
1.5 电子系统的故障分析与排除
1.5.1 常见故障的原因
1.5.2 常见故障的诊断方法
1.5.3 常见故障及其排除
1.6 电子系统的抗干扰技术
1.6.1 常见干扰源
1.6.2 常见的抗干扰措施
主要参考文献

2 传感器及其应用
2.1 传感器概论
2.1.1 传感器的分类
2.1.2 传感器的基本性能参数
2.1.3 传感器输出信号的特点
2.2 传感器电子电路
2.2.1 传感器电子电路的设计号求
2.2.2 典型传感器电子电路的组成
2.3 常用传感器及其应用实例
2.3.1 温度传感器
2.3.2 霍尔元件及霍尔传感器
2.3.3 光电传感器
2.3.4 压阻式压力传感器
2.3.5 超声波传感器
主要参考文献

3 电子系统设计中常用的数值处理方法
3.1 非线性补偿技术
3.1.1 非线性函数补偿法
3.1.2 线性插值法(多段折线逼近法)
3.1.3 曲线拟合的小二乘法(二次抛物线插值法)
3.1.4 三次样条函数插值法
3.1.5 查表法
3.2 数值积分与数值微分
3.2.1 数值微分
3.2.2 数值积分
3.3 标度变换
3.3.1 标度变换原理
3.3.2 线的标度变换
3.3.3 非线的标度变换
3.4 数字滤波技术
3.4.1 滤波器的原理与分类
3.4.2 数字滤波器的设计方法
3.4.3 IIR与FIR滤波器的比较
3.4.4 常用的简单数字滤波器
主要参考文献

4 PID控制技术
4.1 引言
4.2 数字PID控制算法
4.2.1 位置式PID控制算法
4.2.2 增量式数字PID控制算法
4.3 数字PID控制算法的改进
4.3.1 积分分离PID控制算法
4.3.2 遇限削弱积分PID控制算法
4.3.3 不完全微分PID控制算法
4.3.4 微分先行PID控制算法
4.3.5 带死区的PID控制
4.4 PID控制器参数整定
4.4.1 模拟PID控制器参数整定
4.4.2 数字PID控制器的参数选择和采样周期选择
4.5 PID程序设计
4.5.1 位置式PID算法程序设计
4.5.2 增量式PID算法程序设计
主要参考文献

5 电子系统的数据传输与通信
5.1 RS-232C串行接口及应用
5.1.1 RS-232C总线接口标准及电气特性
5.1.2 RS-232C电子转换芯片介绍
5.1.3 RS-232C接口的主要缺点
5.1.4 RS-422A/485总线接口标准及其应用
5.1.5 PC机与单片机的串行通信
5.2 并行接口及数据传输
5.2.1 PC机并行打印机接口各信号作用
5.2.2 EPP模式的端口寄存器
5.2.3 PC机与单片机的并行数据传输
5.3 USB接口简介
5.3.1 USB接口的背景
5.3.2 适用对象和目标
5.3.3 设计原则
5.3.4 USB性能
5.3.5 USB2.0
5.3.6 USB总线接口控制器芯片CH375简介
5.3.7 USB总线接口控制器芯片CH375应用举例
主要参考文献

6 现场可编程应用技术
6.1 现场可编程门阵列FPGA
6.1.1 概述
6.1.2 FPGA器件的基本结构
6.1.3 FPGA器件的配置
6.1.4 FPGA器件设计流程
6.1.5 图形输入文件
6.2 现场模拟可编程技术
6.2.1 AN10E40芯片介绍
6.2.2 AN10E40工作模式0使用方法举例
6.2.3 借助I2C EEPROM的工作模式0使用方法举例
6.2.4 AN10E40工作模式1使用方法举例
主要参考文献

7 电子系统设计实例
7.1 简易数字频率计
7.1.1 总体方案设计与论证
7.1.2 模块电路设计与参数计算
7.1.3 系统电路的实现
7.1.4 误差分析
7.1.5 软件设计
7.1.6 系统调试与指标测试
7.2 数字式工频有效值多用表
7.2.1 总体方案设计与论证
7.2.2 模块电路设计与参数计算
7.2.3 软件设计及流程
7.2.4 系统调试与指标测试
7.3 简易数字式存储示波器
7.3.1 总体方案设计与论证
7.3.2 模块电路设计与实现
7.3.3 软件设计
7.3.4 系统调试与指标测试
7.3.5 系统性能分析
7.4 简易逻辑分析仪
7.4.1 总体方案设计与论证
7.4.2 系统设计
7.4.3 软件设计
7.4.4 系统调试与指标测试
7.5 低频数字式相位测量仪
7 5.1 总体方案设计与论证
7 5.2 理论分析与具体电路实现
7 5.3 软件设计与流程图
7 5.4 系统调试与指标测试
7 5.5 结果与误差分析
7.6 液体点滴速度监控装置
7.6.1 总体方案设计与论证
7.6.2 理论分析与计算
7.6.3 系统测试及数据
7.6.4 数据分析和处理
7.6.5 设计完成情况

8 电子系统调试技术
8.1 开环系统调试方法
8.2.1 电子秒表的调试
8.1.2 单级放大器模块电路的调试
8.1.3 反相比例放大器
8.2 闭环系统调试方法
8.2.1 3个反相器构成的多谐振荡器的调试
8.2.2 集成运算放大器构成的三角波发生器的调试
8.3 单片机系统调试方法
8.3.1 简单单片机程序调试
8.3.2 单片机小系统验证
8.3.3 单片机P1口的测试
8.3.4 调试软件延时程序
8.3.5 单片机串口的测试
8.3.6 调试A/D转换模块电路
8.3.7 调试D/A转换模块电路
8.3.8 单片机扩展外部数据存储器的测试
8.3.9 调试中断服务程序

9 电子系统电路设计中硬件的选择
9.1 处理器选择
9.1.1 单片机
9.1.2 嵌入式处理器
9.1.3 数字信号处理器
9.1.4 现场可编程器件
9.2 接口电路选择
9.3 外围元器件选择
9.4 系统设计的造价考量
附录A 电子系统设计思考题及答案
附录B 单片机基本概念检测题

作者介绍

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文摘

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序言

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《电子系统设计与实践》 一、 概述 《电子系统设计与实践》是一本面向电子技术领域专业学习者和实践者的权威教材，旨在系统性地介绍电子系统的设计原理、方法、工具以及在实际工程中的应用。本书内容涵盖了从基础电子元件的理解到复杂集成电路的运用，再到整机系统的搭建与调试，力求为读者构建一个全面、深入的电子系统设计知识体系。本书强调理论与实践相结合，注重培养读者的工程思维、问题分析能力和创新实践能力，使其能够独立完成具有挑战性的电子系统设计项目。 二、 内容详述 本书共分为若干章节，每一章节都围绕电子系统设计与实践的核心环节展开，内容循序渐进，逻辑清晰。 第一部分：电子系统设计基础 绪论： 电子系统的概念与发展： 详细阐述电子系统的定义、构成要素以及其在现代社会中的重要性，回顾电子技术发展的关键里程碑，展望未来的发展趋势。 电子系统设计的流程与方法： 介绍从需求分析、方案设计、模块设计、集成测试到产品发布的完整设计流程，探讨各种设计方法论，如自顶向下、自底向上等，并分析其适用场景。 电子系统设计的关键要素： 强调性能、成本、功耗、可靠性、可维护性、环境适应性等设计约束条件，以及如何平衡这些要素以达成最优设计。 电子设计自动化（EDA）工具介绍： 简要介绍常用的EDA软件（如Altium Designer, Cadence, Eagle等）在电路原理图绘制、PCB布局布线、仿真分析等方面的作用，为后续的学习奠定基础。 电子元器件与模型： 有源器件： 二极管： 深入讲解二极管的PN结原理、伏安特性曲线、不同类型二极管（如整流二极管、稳压二极管、发光二极管、肖特基二极管等）的特性与应用，以及寄生效应的影响。 三极管（BJT）： 详细剖析BJT的结构、工作原理（共发射极、共集电极、共基极放大电路），讲解其静态和动态参数，以及不同偏置方式下的应用（如放大、开关）。 场效应管（FET）： 介绍JFET和MOSFET的结构、工作原理、电场效应，重点讲解MOSFET的增强型和结型，以及其在数字电路和模拟电路中的优势，如低功耗、高输入阻抗。 集成运放（Op-Amp）： 深入理解运放的理想模型和实际参数，学习各种基本运放电路（如同相放大器、反相放大器、差分放大器、积分器、微分器）的设计与分析，探讨运放的频率响应、非线性失真等问题。 其他有源器件： 介绍晶闸管、光电器件（如光电二极管、光电三极管）、传感器等及其在特定应用中的原理。 无源器件： 电阻： 讲解电阻的分类（固定电阻、可变电阻、敏感电阻）、材料特性、功率耗散、温度系数、寄生参数，以及在电路中的作用（分压、限流、匹配）。 电容： 介绍电容的结构、电容值、介电材料、耐压、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL），不同类型电容（如陶瓷电容、电解电容、钽电容、薄膜电容）的特点与应用，以及电容在滤波、耦合、旁路中的作用。 电感： 讲解电感的原理、电感量、磁芯材料、饱和特性、直流电阻、高频损耗，不同类型电感（如空心电感、铁氧体电感、功率电感）的特点与应用，以及电感在储能、滤波、变压器中的作用。 电子元件模型： 介绍如何使用SPICE等仿真软件中的电子元件模型进行电路仿真，理解模型的参数对仿真结果的影响。 第二部分：模拟电子系统设计 信号与系统基础： 模拟信号的特性： 频率、幅度、相位、带宽、信噪比等。 基本信号处理： 滤波（低通、高通、带通、带阻）、放大、衰减、移相。 傅里叶分析与拉普拉斯变换： 理解信号的频域表示，分析电路的频率响应。 放大电路设计： 单级放大器设计： BJT和MOSFET的共发射极/漏极放大电路，考虑偏置电路、输入输出阻抗、电压增益、频率响应。 多级放大器设计： 耦合方式（RC耦合、直接耦合、变压器耦合）、级间匹配、增益的级联效应。 反馈放大器设计： 负反馈对增益、带宽、输入输出阻抗、失真的影响，四种基本反馈组态（电压串联、电压并联、电流串联、电流并联）的设计与分析。 功率放大器设计： A类、B类、AB类、C类功率放大器的工作原理、效率分析、失真类型。 振荡器与波形发生器： 振荡器原理： 振荡条件（正反馈、相位滞后）、振荡器的类型（RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器）。 不同振荡器电路设计： 如RC相移振荡器、文氏电桥振荡器、哈特利振荡器、科勒皮茨振荡器等。 波形发生器： 设计产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等波形的电路。 滤波器设计： 有源滤波器： 利用运放实现有源低通、高通、带通、带阻滤波器，包括萨伦-凯（Sallen-Key）结构、多重反馈（MFB）结构等。 无源滤波器： 基于RLC元件的滤波器设计，包括巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等响应特性。 滤波器性能指标： 截止频率、通带纹波、阻带衰减、选择性。 电源电路设计： 线性稳压电源： 变压器、整流、滤波、稳压（串联型、并联型）电路设计。 开关稳压电源（SMPS）： buck、boost、buck-boost拓扑原理，PWM控制原理，效率与瞬态响应。 低压差（LDO）稳压器： 应用场景及设计考虑。 第三部分：数字电子系统设计 数字逻辑基础： 二进制数与逻辑门： 二进制、十进制、十六进制之间的转换，AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR逻辑门的真值表和逻辑功能。 布尔代数与逻辑函数化简： 布尔代数公理与定理，卡诺图（Karnaugh Map）化简方法，Quine-McCluskey方法。 组合逻辑电路设计： 加法器、减法器、译码器、编码器、多路选择器、数据分配器等的设计与实现。 时序逻辑电路设计： 触发器： SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的工作原理、状态转换图，主从结构。 寄存器： 移位寄存器（串入串出、串入并出、并入串出、并入并出），并行输入输出寄存器。 计数器： 同步计数器、异步计数器、移位寄存器型计数器、环形计数器、约翰逊计数器，可预置计数器。 有限状态机（FSM）： 米利（Mealy）型和摩尔（Moore）型状态机的设计、状态图、状态转移图、状态分配。 可编程逻辑器件（PLD）与FPGA： PLD简介： PAL, GAL, CPLD的基本结构和应用。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）： FPGA的基本架构（LUT, CLB, RAM, DSP slice, I/O Block），HDL（Verilog, VHDL）语言描述，综合、布局布线、时序分析流程。 HDL语言基础： 学习Verilog或VHDL语言，掌握模块定义、信号声明、赋值语句、过程块、任务、函数等，并能用其描述组合逻辑和时序逻辑。 微处理器与微控制器： 微处理器架构： CPU组成（ALU, 控制单元, 寄存器）、指令集、流水线技术。 微控制器（MCU）系统： MCU的组成（CPU, RAM, ROM, I/O口, 定时器, 中断控制器等），常见的MCU架构（如ARM Cortex-M系列）。 嵌入式系统开发： 软件开发环境（IDE），汇编语言和高级语言（C/C++）在嵌入式开发中的应用，调试方法。 第四部分：集成电路设计与应用 集成电路基础： IC工艺概述： CMOS工艺、Bipolar工艺等。 数字集成电路： TTL系列、CMOS系列逻辑门电路的结构和特点，接口电平与兼容性。 模拟集成电路： IC设计中运放、比较器、基准电压源等基本模块的设计。 常用集成电路芯片应用： 逻辑芯片： 74系列、4000系列等通用逻辑芯片的应用。 定时芯片： 555定时器的工作原理及应用（如延时、振荡、脉冲发生）。 运算放大器集成电路： LM741、TL08x系列等通用运放芯片的实际应用。 数模/模数转换器（DAC/ADC）： 了解不同类型DAC/ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的工作原理及选型。 数字信号处理器（DSP）： DSP的基本特性和应用领域。 第五部分：电子系统设计实践 PCB设计与制造： PCB设计流程： 原理图绘制、元件库建立、PCB布局、布线规则、电源与地线设计、差分信号处理、高频信号处理。 PCB制造与工艺： 多层板、HDI板、柔性板等。 PCB布局布线优化： 信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）的考虑。 电路测试与调试： 测试仪器介绍： 万用表、示波器、信号发生器、频谱分析仪、逻辑分析仪等。 测试方法： 直流参数测试、交流参数测试、瞬态响应测试、频率响应测试。 故障诊断与排除： 分析常见电路故障，掌握系统的调试方法与技巧。 项目案例分析与实践： 小型电子系统设计实例： 如LED显示控制器、简单的传感器数据采集系统、音频功放模块等。 中型电子系统设计实例： 如基于单片机的智能家居控制系统、数据通信模块等。 系统集成与优化： 多个子模块如何协同工作，整机性能的提升。 电磁兼容性（EMC）与可靠性设计： EMC基础： 辐射与传导骚扰、敏感性、屏蔽、滤波、接地技术。 可靠性分析： 元件失效率、系统可用性、设计中的冗余技术。 三、 学习方法与目标 本书倡导“理论驱动实践，实践反哺理论”的学习模式。读者应在深入理解各章节理论知识的基础上，积极动手实践，通过仿真软件验证设计思路，并尝试搭建实际电路进行测试。书中提供的实践项目和案例分析，将帮助读者将所学知识融会贯通，逐步提升解决实际电子工程问题的能力。 学习目标： 1. 掌握电子系统的基本构成和工作原理。 2. 熟练运用各种电子元器件进行电路设计。 3. 掌握模拟与数字电子系统的设计方法与分析技术。 4. 熟悉EDA工具的使用，能够进行电路仿真和PCB设计。 5. 具备独立完成电子系统设计、调试和优化的能力。 6. 培养严谨的工程思维和创新实践能力。 四、 适用读者 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及从事电子产品研发、设计、测试工作的工程师和技术人员。对于电子技术爱好者，本书也能提供系统性的学习路径和丰富的实践指导。 五、 总结 《电子系统设计与实践》是一本集理论性、系统性、实践性于一体的综合性教材，旨在为读者提供一个坚实的电子技术基础和强大的工程实践能力。通过深入研读本书并积极实践，读者将能够成为一名合格的电子系统设计师，在不断发展的电子科技领域中发挥重要作用。

评分☆☆☆☆☆

《电子系统设计与实践》这本书给我的感受是，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位引路人，带领我在电子系统的海洋中航行。书中的内容编排循序渐进，让我能够在一个扎实的基础之上，不断学习更高级的概念。我非常欣赏书中对于“实践”二字的重视，每一章都配有相应的实验或设计案例，这些案例不仅具有代表性，而且贴近实际工程应用。通过亲自动手操作，我能够将书本上的理论知识融会贯通，深刻理解每一个设计决策的背后逻辑。例如，在学习关于传感器接口设计的部分时，书中提供了多种不同传感器的接入方式和信号处理方法，我根据书中的指导，成功将一个温湿度传感器接入到我的微控制器系统中，并实现了数据的读取和显示。这种“学以致用”的学习方式，让我对电子系统设计的兴趣更加浓厚。此外，书中还涉及到了很多关于系统功耗、电磁兼容性等方面的考量，这些细节上的关注，让我认识到优秀电子系统设计需要兼顾的方方面面。总的来说，这本书为我提供了一个全面而深入的学习平台，让我对电子系统设计有了更系统、更专业的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本《电子系统设计与实践》给我留下了非常深刻的印象，尤其是它在理论与实践结合方面做得相当出色。书中并非枯燥地罗列公式和概念，而是通过大量的实际案例和实验项目，引导读者一步步深入理解电子系统的设计流程。我尤其欣赏作者对于电路原理的讲解，清晰易懂，即使是初学者也能快速掌握核心要点。书中提供的实验指导详尽而具体，从元器件的选择到电路的搭建，再到问题的排查，都考虑得非常周全，极大地降低了实践门槛。我曾尝试书中关于放大器设计的部分，按照步骤操作，很快就搭建出了一个性能稳定的放大电路，这让我非常有成就感。而且，书中不仅关注基础的模拟电路，也涵盖了数字逻辑、单片机等前沿技术，这对于我了解和掌握现代电子系统的发展趋势非常有帮助。书中的插图和图表也十分精美，生动形象地展示了电路的结构和工作原理，使得学习过程更加直观。总而言之，这是一本集知识性、实用性和启发性于一体的优秀教材，强烈推荐给所有对电子系统设计感兴趣的朋友。

评分☆☆☆☆☆

阅读《电子系统设计与实践》这本书，我最大的感受是它在理论深度和实践广度上的完美平衡。书中对基本概念的阐述清晰透彻，例如关于信号处理、电源管理等核心技术，都进行了深入的剖析，让我对这些概念有了更本质的理解。同时，它并没有止步于理论，而是将这些理论知识巧妙地融入到各种实际的设计案例中。我特别喜欢书中关于嵌入式系统设计的部分，它详细介绍了从硬件选型、软件开发到系统调试的整个流程，让我对如何构建一个完整的嵌入式系统有了清晰的认识。我曾尝试根据书中的方法，自己动手设计了一个简单的LED流水灯控制器，通过书中提供的代码示例和硬件连接图，我很快就完成了原型搭建和程序编写。这本书的价值还在于它能够帮助读者培养解决实际问题的能力，书中提供了大量的调试技巧和常见故障分析，这对于我们在实际操作中遇到的各种难题，提供了宝贵的指导。这本书的语言风格也很严谨，同时又不失可读性，让我能够愉快地沉浸在电子系统的学习中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校学生，我一直在寻找一本能够帮助我系统学习电子系统设计的书籍，而《电子系统设计与实践》恰恰满足了我的需求。这本书的结构安排非常合理，从基础的元器件介绍开始，逐步深入到复杂的系统集成。我特别喜欢书中对不同类型电子系统的分类讲解，例如数据采集系统、控制系统等，这些章节为我打开了新的视野，让我认识到电子技术在各个领域的广泛应用。在学习过程中，书中提供的多种设计方法和工具介绍也让我受益匪浅，比如PCB设计软件的使用、EDA工具的原理等，这些都是未来工作中不可或缺的技能。我曾尝试按照书中的一个项目，设计并实现了一个简单的智能家居控制模块，虽然过程中遇到了一些困难，但通过参考书中的调试技巧和排错方法，最终成功完成了项目，这让我对自己的动手能力有了极大的提升。此外，书中还包含了一些关于系统优化和可靠性设计的内容，这让我意识到，不仅仅是把系统做出来，更要把它做得好，做得稳定。这本书的语言风格也十分亲切，没有过于生涩的专业术语，更像是一位经验丰富的老师在循循善诱。

评分☆☆☆☆☆

《电子系统设计与实践》这本书给我带来的最大收获，是它打破了我对电子系统设计的固有认知，让我看到了其无限的可能性。书中不仅涵盖了基础的模拟和数字电路设计，还深入探讨了诸如FPGA、DSP等高端技术在系统设计中的应用。这种知识的广度和深度，让我认识到电子系统设计的复杂性和趣味性。我尤其欣赏书中对于“系统化思维”的强调，它教会我如何从整体的角度去规划和设计一个电子系统，而不仅仅是关注局部的电路。书中提供的案例分析，往往能够展示出一个完整的系统是如何从需求分析、方案设计、原型开发到最终产品实现的。我曾尝试按照书中的一个设计实例，构建了一个简单的机器人避障系统，通过对传感器信号的处理和电机控制算法的实现，我成功地让机器人能够自主地绕过障碍物。这种亲手创造出能够工作的系统的成就感，是任何其他学习方式都无法比拟的。这本书为我提供了一个系统性的学习框架，让我能够在未来的学习和工作中，更有条理、更有信心地去探索电子系统的奥秘。