具體描述
基本信息
書名：電子技術實驗教程/高等學校電子信息係列
定價：19.80元
作者：禹永植
齣版社：哈爾濱工程大學齣版社
齣版日期：2014-03-01
ISBN：9787566107770
字數：
頁碼：150
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.4kg
編輯推薦
內容提要
《電子技術實驗教程/高等學校電子信息係列》為瞭適應近年來電子技術的飛速發展，滿足當前教學改革的需要。在以往的實驗教材基礎上，結閤多年的教學成果和教學經驗編寫而成。全書共7章分為兩部分，部分為1～4章，介紹電子技術實驗的基礎知識、常用儀器的操作、Multisim仿真軟件以及QuartusⅡ仿真軟件的使用；第二部分為5～7章，包含瞭電子技術基礎、綜閤及創新性的實驗內容。
《電子技術實驗教程/高等學校電子信息係列》與理論教學緊密結閤，實驗內容包含電子技術的主要理論知識，提供瞭大量基礎實驗、綜閤及創新性實驗，不僅使學生易於學習、掌握理論知識，而且能夠更快地提高學生對電子電路設計及操作能力。基礎實驗以驗證性實驗為主，方便學生自主學習研究；綜閤性實驗幫助學生拓展設計思路。創新性實驗激發學生的學習熱情，提高工程實踐能力。《電子技術實驗教程/高等學校電子信息係列》藉助Multisim及QuanusⅡ仿真軟件進行實驗設計，為學生今後的學習、適應技術發展和社會的需要打下良好的基礎。
《電子技術實驗教程/高等學校電子信息係列》可作為高等學校通信、電子信息等專業課程的實驗教材，也可供教師及工程技術人員參考。
目錄
章 電子技術實驗基本理論
1.1 電子技術實驗的目的與要求
1.2 測量誤差基本知識
1.3 測量數據的處理
第2章 常用電子儀器及使用
2.1 DSll02E數字示波器
2.2 TFG3150L DDS函數信號發生器
2.3 HYl71-3S直流穩壓電源
2.4 SM2030數字交流毫伏錶
2.5萬用錶
第3章 Multisim 10基本功能及操作
3.1 Multisim 10基本界麵
3.2 Multisim 10電路創建及分析
3.3 Multisim 10常用虛擬儀器
第4章 QuartusⅡ基本功能及操作
4.1 Quartus Ⅱ基本界麵
4.2 Quartus Ⅱ基本操作
第5章 電子技術基礎實驗
5.1 共發射級單管放大電路
5.2 多級放大電路與負反饋
5.3 功率放大電路
5.4 集成運算放大器的綫性運算
5.5 門電路與組閤邏輯 電路
5.6 編碼器和譯碼器
5.7 觸發器
5.8 計數器
5.9 555集成定時器及應用
5.10 模數轉換
第6章 電子技術綜閤性實驗
6.1 單管交流放大電路的設計與實現
6.2 集成直流穩壓電源的設計與實現
6.3 集成運算放大器的非綫性應用
6.4 有源濾波器的設計與實現
6.5 正弦波振蕩電路的設計與實現
6.6 組閤、時序邏輯 電路的設計與實現
6.7 紅外報警器電路
6.8 定時報警電路的設計與實現
6.9 AD轉換與溫度傳感器
第7章 電子技術設計性實驗
7.1 心電信號放大器
7.2 函數信號發生器
7.3 8路智力競賽搶答器
7.4 多功能數字鍾
7.5 實用的傢用電器定時插座
參考文獻
作者介紹
文摘
序言
《現代電子係統設計與實踐》 內容概述 本書是一部全麵深入的現代電子係統設計與實踐指南，旨在為讀者提供構建、分析和優化復雜電子係統所需的理論知識、工程方法和實踐經驗。全書圍繞“從概念到實現”的主綫，係統地闡述瞭電子係統設計的各個環節，涵蓋瞭從基礎的數字邏輯到高級的嵌入式係統開發，再到信號處理和通信係統的實現。本書強調理論與實踐相結閤，通過豐富的案例分析和實驗指導，幫助讀者掌握解決實際工程問題的能力。 第一部分：電子係統基礎 本部分為深入學習現代電子係統設計奠定堅實基礎。 第一章：數字邏輯與組閤邏輯電路設計 緒論： 介紹數字電路的基本概念，包括二進製、邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR, XNOR）及其真值錶和波形。闡述布爾代數的基本定律和定理，以及它們在簡化邏輯錶達式中的應用。 組閤邏輯電路的分析與設計： 詳細講解如何分析和設計組閤邏輯電路，包括卡諾圖（Karnaugh Maps）法、奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）算法等簡化方法。重點介紹常用組閤邏輯模塊，如編碼器（Encoders）、譯碼器（Decoders）、數據選擇器（Multiplexers, MUX）和數據分配器（Demultiplexers, DEMUX）的設計原理與應用。 硬件描述語言（HDL）入門： 引入VHDL或Verilog等硬件描述語言，演示如何使用HDL來描述和實現組閤邏輯電路。講解HDL的基本語法、數據類型、運算符以及行為級和結構級建模。 實例分析： 通過設計一個簡易的加法器（Adder）、減法器（Subtractor）或簡單的ALU（Arithmetic Logic Unit）來鞏固所學知識。 第二章：時序邏輯電路與狀態機設計 觸發器（Flip-Flops）與寄存器（Registers）： 深入介紹各種類型的觸發器，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器，講解它們的翻轉特性、時序圖和應用。介紹由觸發器構成的寄存器，用於存儲數據。 計數器（Counters）： 講解同步計數器（Synchronous Counters）和異步計數器（Asynchronous Counters）的設計原理，包括加法計數器、減法計數器和任意模計數器。 狀態機（State Machines）： 詳細闡述有限狀態機（Finite State Machines, FSM）的概念，包括米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型狀態機的區彆與聯係。講解狀態機的分析與設計方法，包括狀態圖、狀態錶和狀態分配。 HDL與時序邏輯： 演示如何使用HDL來描述和實現時序邏輯電路，包括觸發器、寄存器、計數器和狀態機。 實例分析： 設計一個簡單的交通燈控製器或一個串行數據檢測器，以期加深對狀態機設計的理解。 第三章：存儲器及其接口技術 存儲器概述： 介紹各種類型的存儲器，包括隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）。詳細講解RAM的類型，如靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）的工作原理、性能特點及應用場景。介紹ROM的類型，如掩模ROM（Mask ROM）、可編程ROM（PROM）、可擦寫可編程ROM（EPROM）和電可擦可編程ROM（EEPROM）。 存儲器組織與尋址： 講解存儲器的位寬、字長、地址綫和數據綫之間的關係，以及如何通過地址解碼器（Address Decoder）來選擇特定的存儲單元。 存儲器接口： 探討不同類型的存儲器與微處理器（Microprocessor）或微控製器（Microcontroller）的接口方式。介紹存儲器映射（Memory Mapping）和I/O映射（I/O Mapping）概念。 FPGA中的存儲器： 介紹如何在現場可編程門陣列（FPGA）等可編程邏輯器件中實例化RAM和ROM。 實例分析： 設計一個簡單的存儲器控製器，用於管理外部RAM或Flash存儲器。 第二部分：微處理器與嵌入式係統 本部分將帶領讀者進入微處理器和嵌入式係統設計的核心領域。 第四章：微處理器架構與工作原理 CPU核心： 介紹中央處理器（CPU）的基本結構，包括指令集架構（ISA）、流水綫（Pipelining）、緩存（Cache）和分支預測（Branch Prediction）等概念。 指令周期： 詳細分析CPU執行一條指令的完整過程，包括取指令（Fetch）、指令譯碼（Decode）、執行（Execute）、訪存（Memory Access）和寫迴（Write-back）等階段。 典型微處理器架構： 介紹ARM、MIPS或RISC-V等典型微處理器的架構特點，以及它們的優勢和應用。 總綫接口： 講解CPU與內存、外設之間的數據傳輸機製，包括地址總綫（Address Bus）、數據總綫（Data Bus）和控製總綫（Control Bus）。 中斷係統： 闡述中斷的概念、類型（硬件中斷、軟件中斷）以及中斷處理流程。 第五章：嵌入式係統開發基礎 嵌入式係統概述： 定義嵌入式係統，並分析其組成部分，包括硬件（處理器、存儲器、外設）和軟件（操作係統、應用軟件）。探討嵌入式係統的特點（實時性、功耗、成本、可靠性）及其在各個領域的應用。 微控製器（MCU）介紹： 重點介紹微控製器（MCU）的工作原理和常用功能，如定時器/計數器（Timers/Counters）、模數轉換器（ADC）、數模轉換器（DAC）、通信接口（UART, SPI, I2C）等。 嵌入式開發環境： 介紹嵌入式開發所需的工具鏈，包括交叉編譯器（Cross-Compiler）、調試器（Debugger）、集成開發環境（IDE）和仿真器（Simulator）。 外設驅動開發： 講解如何為嵌入式係統中的各種外設編寫驅動程序，以實現與硬件的交互。 實例分析： 使用一款常見的微控製器（如STM32, Arduino平颱等），完成一個簡單的LED閃爍、按鍵掃描或串口通信的實驗。 第六章：實時操作係統（RTOS）與多任務編程 RTOS概念與原理： 介紹實時操作係統（RTOS）的核心概念，包括任務（Task）、任務調度（Task Scheduling）、進程間通信（IPC）、中斷處理和同步機製（如信號量、互斥鎖）。 常見RTOS： 簡要介紹FreeRTOS, RT-Thread, uCOS等主流RTOS的特點和應用。 多任務編程： 講解如何在RTOS環境下進行多任務編程，包括任務的創建、掛起、恢復、優先級管理以及任務間的通信與同步。 實時性保障： 探討RTOS如何保證係統的實時響應能力，以及如何分析和優化係統的實時性能。 實例分析： 在RTOS環境下，實現一個多任務應用程序，例如一個傳感器數據采集任務與一個顯示任務協同工作，並使用信號量或消息隊列進行任務間通信。 第七章：嵌入式係統調試與性能優化 調試技術： 介紹嵌入式係統調試的常用方法和工具，包括斷點（Breakpoints）、單步執行（Single-Stepping）、變量監視（Variable Watch）、內存查看（Memory Inspection）和邏輯分析儀（Logic Analyzer）。 硬件調試： 講解使用JTAG/SWD接口等硬件調試器進行在綫調試（In-Circuit Debugging）。 軟件調試： 介紹printf調試、日誌記錄（Logging）等軟件調試技巧。 性能分析： 探討如何對嵌入式係統的運行性能進行分析，包括CPU利用率、內存占用、功耗和響應時間。 優化策略： 介紹常見的嵌入式係統性能優化方法，包括算法優化、代碼優化（如減少函數調用、使用高效的數據結構）、內存管理優化和功耗優化。 實例分析： 針對一個已實現的嵌入式應用，通過調試工具找齣性能瓶頸，並應用優化技術提高其運行效率。 第三部分：信號處理與通信基礎 本部分將觸及現代電子係統中至關重要的信號處理和通信技術。 第八章：模擬信號處理基礎 濾波理論： 介紹模擬濾波器的基本概念，包括低通濾波器（Low-Pass Filter, LPF）、高通濾波器（High-Pass Filter, HPF）、帶通濾波器（Band-Pass Filter, BPF）和帶阻濾波器（Band-Stop Filter, BSF）。講解濾波器參數，如截止頻率（Cutoff Frequency）、帶寬（Bandwidth）、品質因數（Quality Factor, Q）和衰減斜率（Roll-off Rate）。 濾波器類型： 深入探討巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）等濾波器類型，分析它們的頻率響應特性和優缺點。 濾波器設計： 講解RC濾波器、RL濾波器和LC濾波器的設計方法，以及有源濾波器（如使用運算放大器）的設計。 運算放大器（Op-Amp）應用： 介紹運算放大器作為核心元件在放大器、濾波器、積分器、微分器等模擬電路中的應用。 實例分析： 設計一個用於去除電源紋波的低通濾波器，或一個用於信號調理的放大器電路。 第九章：數字信號處理（DSP）入門 離散時間信號與係統： 介紹離散時間信號（DT Signals）及其采樣（Sampling）過程。講解離散時間係統的基本概念，如綫性時不變（LTI）係統、衝激響應（Impulse Response）和捲積（Convolution）。 傅裏葉變換（FT）與離散傅裏葉變換（DFT）： 闡述傅裏葉變換在信號頻譜分析中的作用。介紹離散傅裏葉變換（DFT）及其快速傅裏葉變換（FFT）算法，用於計算離散信號的頻譜。 數字濾波器設計： 介紹無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器，講解它們的設計原理和方法。 DSP處理器： 簡要介紹專用數字信號處理器（DSP）的特點和優勢，以及它們在高性能信號處理任務中的應用。 實例分析： 使用FFT算法對采集到的音頻信號進行頻譜分析，或設計一個簡單的數字低通濾波器來去除噪聲。 第十章：通信係統基礎 調製與解調： 介紹模擬調製技術，如幅度調製（AM）、頻率調製（FM）和相位調製（PM）。講解數字調製技術，如幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相位鍵控（PSK）和正交幅度調製（QAM）。 信道與噪聲： 分析通信過程中可能遇到的各種信道特性和噪聲乾擾，以及它們對信號質量的影響。 數據編碼與解碼： 介紹信源編碼（如Huffman編碼）、信道編碼（如漢明碼、捲積碼）和行波編碼（如曼徹斯特編碼）等技術。 通信協議基礎： 簡要介紹常見的通信協議，如UART, SPI, I2C, USB, Ethernet等，以及它們在不同通信場景下的應用。 無綫通信基礎： 介紹無綫電波的傳播特性、天綫原理和基本的無綫通信係統架構（如蜂窩網絡）。 實例分析： 實現一個簡單的串行通信模塊，用於在兩個設備之間傳輸數據，並講解如何進行基本的錯誤檢測。 第四部分：係統集成與高級應用 本部分將指導讀者如何將前麵所學的知識融會貫通，應用於更復雜的係統設計。 第十一章：傳感器技術與數據采集 傳感器分類與原理： 介紹各類常用傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀等，並闡述其工作原理。 信號調理電路： 講解如何設計和構建傳感器信號調理電路，包括放大、濾波、偏置和激勵等。 數據采集係統（DAS）： 闡述數據采集係統的組成，包括傳感器、信號調理、ADC、微處理器/DSP和存儲器。 采樣率與分辨率： 討論數據采集中的關鍵參數，如采樣率（Sampling Rate）和分辨率（Resolution），以及它們對采集數據質量的影響。 實例分析： 設計一個基於特定傳感器的環境監測係統，實現對溫度、濕度等數據的采集和初步處理。 第十二章：嵌入式係統中的通信接口與網絡 串行通信接口： 詳細講解UART、SPI、I2C等常用串行通信接口的工作原理、時序和應用。 並行通信接口： 介紹並行通信的特點及其在某些特定場景下的應用。 總綫協議： 探討CAN總綫、USB總綫等更復雜的通信總綫協議，以及它們在汽車電子、工業自動化和消費電子中的應用。 嵌入式網絡： 介紹嵌入式係統如何連接到局域網（LAN）或廣域網（WAN），如TCP/IP協議棧在嵌入式設備上的實現。 實例分析： 將一個嵌入式設備通過以太網接口連接到網絡，實現遠程數據傳輸或控製。 第十三章：FPGA與ASIC設計流程 FPGA概述： 介紹現場可編程門陣列（FPGA）的架構、配置原理和優勢。 FPGA開發流程： 詳細講解使用HDL進行FPGA設計、仿真、綜閤、布局布綫和下載的完整流程。 ASIC概述： 介紹專用集成電路（ASIC）的概念、設計流程和與FPGA的區彆。 IP核的應用： 講解如何利用預先設計的IP核（Intellectual Property Cores）來加速FPGA或ASIC的設計。 實例分析： 使用FPGA實現一個數字信號處理算法，如FIR濾波器或FFT。 第十四章：現代電子係統設計挑戰與趨勢 功耗管理： 探討低功耗設計技術在移動設備、物聯網（IoT）和可穿戴設備中的重要性，以及相關的優化策略。 互連技術： 介紹高速互連技術，如SerDes（串行/解串器）、光縴通信等，以及它們在數據中心和高性能計算中的作用。 人工智能（AI）與機器學習（ML）在電子係統中的應用： 討論AI/ML如何集成到嵌入式係統和硬件加速器中，實現智能感知、決策和控製。 物聯網（IoT）平颱與係統： 闡述構建和部署物聯網解決方案的關鍵技術和挑戰。 安全設計： 探討在電子係統設計中考慮信息安全、硬件安全和防篡改設計的重要性。 未來展望： 對電子信息領域未來的發展趨勢進行展望，如異構計算、量子計算在電子工程中的潛在影響等。 總結 《現代電子係統設計與實踐》旨在為有誌於從事電子係統設計、開發和研究的讀者提供一個係統、全麵且實用的學習平颱。本書通過深入淺齣的講解、豐富的案例分析和循序漸進的實驗指導，幫助讀者構建紮實的理論基礎，掌握先進的設計方法，並培養解決復雜工程問題的實踐能力。無論您是高校學生、工程技術人員還是科研工作者，本書都將是您在電子信息領域探索與創新的寶貴參考。
