.1 电子系统设计基础
1.1 电子系统概述
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种，无论哪一种电子系统，它们都是能够完成某种任务的电子设备。通常把规模较小、功能单一的电子系统称为单元电路,实际应用中的电子系统由若干单元电路构成。一般的电子系统由输入、输出、信息处理三大部分组成，用来实现对信息的采集处理、变换与传输功能。图1.1.1为电子系统基本组成方框图。
图1.1.1 电子系统方框图
从系统的角度看,电子系统是能按特定的控制信号，执行所设想的功能，由一组元件(通常是电子元件)联成的一个整体。这样，很多东西，譬如从单级放大器到最复杂的计算机都可以称为一个电子系统。我们可以将很多元件集成为一个功能单元，再用若干个功能单元去描述一个系统。在认识、理解与设计电子系统的过程中，这样的功能单元常常不用给出详细的内部结构，而只需从输入输出特性去描述，这就需要用到黑箱分析法。
黑箱辨识方法是系统科学中的主要方法之一。人们在从事科学研究时，常常会遇到一些需要认识或控制的系统(称为客体)。由于种种条件限制，这些客体的内部结构和机理尚不能或不便被直接观察到，仿若一个不透明的密封箱子，将这种客体称为黑箱(B1ack Box)是极其形象的。所谓黑箱辨识方法，就是通过考察黑箱的输入、输出及其动态过程，
而不是通过直接考察其内部结构，来定量地研究黑箱的功能特性、行为方式，从而探索其内部结构和机理。
1.2 现代电子设计的特点
人类要改造自然，就要进行设计。把预定的目标经过一系列规划、分析和决策，产生相应的文字、数据、
图形等信息，这就是设计。然后或通过实践转化为某项工程，或通过制造成为产品。产品设计过程从本质
上是一个创新过程，是将创新构思转化为有竞争力的产品的过程。从工程的角度来看，设计这个词有两种
概念。
广义的概念指的是发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。狭义的概念指的是将
客观需求转化为满足该需求的技术系统的活动，各种产品包括电子产品的设计即属此种概念。
上世纪60年代以来，人们由工程技术领域总结来的现代设计方法对电子设计工作起到了极大的推动作用。
现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，是随着设计实践经验的积累，由个别到一般，具体到
抽象，感性到理性，逐步归纳、演绎、综合而发展起来的。由于科技进步的速度日益增快，特别是计算机
的高速发展，人们在掌握事物的客观规律和人的思维规律的同时，运用相关的科学技术原理，进行过去长
期以来难以想象的综合集成设计计算，使设计工作包括电子产品的设计工作产生了质的飞跃。
现代电子设计主要有下列特点：1. 系统性 2. 社会性 3. 创造性 4. 最优化 5. 动态化 6. 人性化7. 智能化 8. EDA化
1.3 电子系统的设计步骤
电子系统的设计方法，没有一成不变的规定的步骤，它往往与设计者的经验、兴趣、爱好密切相关，为了便于理解，这里把总的设计过程归纳为以下五个技术环节,一般的设计流程如图1.2.1。
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1.4 电子系统设计方法
在传统与现代电子系统设计中有如下几中常用的设计方法：
自底向上设计方法：传统的系统设计采用自底向上的设计方法。这种设计方法采用“分而治之”的思想，在系统功能划分完成后，利用所选择的元器件进行逻辑电路设计，完成系统各独立功能模块设计，然后将各功能模块按搭积木的方式连接起来构成更大的功能模块，直到构成整个系统，完成系统的硬件设计。这个过程从系统的最底层开始设计，直至完成顶层设计，因此将这种设计方法称为自底向上的设计方法。用自底向上设计方法进行系统设计时，整个系统的功能验证要在所有底层模块设计完成之后才能进行，一旦
不满足设计要求，所有底层模块可能需要重新设计，延长了设计时间。
自顶向下设计方法：目前VLSI系统设计中主要采用的方法是自顶向下设计方法，这种设计方法的主要特征是采用综合技术和硬件描述语言，让设计人员用正向的思维方式重点考虑求解的目标问题。这种采用概念和规则驱动的设计思想从高层次的系统级入手，从最抽象的行为描述开始把设计的主要精力放在系统的构成、功能、验证直至底层的设计上，从而实现设计、测试、工艺的一体化。当前EDA工具及算法把逻辑综合和物理设计过程结合起来的方式，有高层工具的前向预测(lookahead)能力，较好地支持了自顶向下设计方法在电子系统设计中的应用。
层次式设计方法：它的基本策略是将一个复杂系统按功能分解成可以独立设计的子系统，子系统设计完成后，将各子系统拼接在一起完成整个系统的设计。一个复杂的系统分解成子系统进行设计可大大降低设计复杂度。由于各子系统可以单独设计，因此具有局部性，即各子系统的设计与修改只影响子系统本身，而不会影响其它子系统。
利用层次性，将一个系统划分成若干子系统，然后子系统可以再分解成更小的子系统，重复这一过程，直至子系统的复杂性达到了在细节上可以理解的适当的程度。
模块化是实现层次式设计方法的重要技术途径，模块化是将一个系统划分成一系列的子模块，对这些子模块的功能和物理界面明确地加以定义，模块化可以帮助设计人员阐明或明确解决问题的方法，还可以在模块建立时检查其属性的正确性，因而使系统设计更加简单明了。将一个系统的设计划分成一系列已定义的模块还有助于进行集体间共同设计，使设计工作能够并行开展，缩短设计时间。
嵌入式设计方法：现代电子系统的规模越来越复杂，而产品的上市时间(time to market)却要求越来越短，即使采用自顶向下设计方法和更好的计算机辅助设计技术，对于一个百万门级规模的应用电子系统，完全从零开始自主设计是难以满足上市时间要求的。嵌入式设计方法在这种背景下应运而生。嵌入式设计方法除继续采用自顶向下设计方法和计算机综合技术外，它的最主要的特点是大量知识产权(Intellectual Property-IP)模块的复用，这种ＩＰ模块可以是RAM、CPU、及数字信号处理器等。在系统设计中引入IP
模块，使得设计者可以只设计实现系统其它功能的部分以及与IP模块的互连部分，从而简化设计，缩短设计时间。
一个复杂的系统通常既包含有硬件，又有软件，因此需要考虑哪些功能用硬件实现，哪些功能用软件实现，这就是硬件/软件协同设计的问题。硬件/软件协同设计要求硬件和软件同时进行设计，并在设计的各个阶段进行模拟验证，减少设计的反复，缩短设计时间。硬件/软件协同是将一个嵌入式系统描述划分为硬件和软件模块以满足系统的功耗、面积和速度等约束的过程。
嵌入式系统的规模和复杂度逐渐增长,其发展的另一趋势是系统中软件实现功能增加，并用软件区分不同的产品，增加灵活性、快速响应标准的改变，降低升级费用和缩短产品上市时间。
基于IP的系统芯片(S0C)的设计：为了解决当前集成电路的设计能力落后于加工技术的发展与集成电路行业的产品更新换代周期短等问题，基于IP的集成电路设计方法应运而生。IP的基本定义是知识产权模块。对于集成电路设计师来说，IP则是可以完成特定电路功能的模块，在设计电路时可以将IP看作黑匣子，只需保证IP模块与外部电路的接口，无需关心其内部操作。这样在设计芯片时所处理的是一个个的模块。而不是单个的门电路，可以大幅度地降低电路设计的工作量，加快芯片的设计流程。利用IP还可以使设计师不必了解设计芯片所需要的所有技术，降低了芯片设计的技术难度。利用IP进行设计的另一好处是消除了不必要的重复劳动。IP与工业产品不同，复制IP是不需要花费任何代价的，一旦完成了IP的设计，使用的次数越多，则分摊到每个芯片的韧始投资越少，芯片的设计费用也因此会降低。
SOC(System on a Chip)系统芯片有各种不同的定义方式。具体到芯片功能来说，SOC芯片意味着在单个芯片上，完成以前需要一个或多个印刷线路板才能够完成的电路功能。SOC芯片意味着在单芯片上集成一个
完整的数据处理系统，其结构是比较复杂的。SOC芯片的运行需要强大的软件支持，而且芯片的功能会随支持软件的不同而变化，因此在设计芯片的同时需要进行软件编制工作，并非以往单纯的电路设计。这一特点在增强芯片功能及适用范围的同时增加了芯片的设计与验证难度，在芯片设计的初期需要仔细地进行功能划分，确定芯片的运算结构，并评估系统的性能与代价。SOC芯片的出现在芯片的优化设计方面也提出了很大的挑战。芯片的设计需要系统设计人员与软件设计人员的深入参与，在SOC芯片的设计流程中，一般都结合了从顶向下和从底向上设计的特点，与传统的芯片设计相比SOC芯片设计有以下几项主要特点：
①芯片的软件设计与硬件设计同步进行；
②各模块的综合与验证同步进行；
③在综合阶段考虑芯片的布局布线；
④只在没有可利用的硬模块或软宏模块的情况下重新设计模块。
电路设计中的成本控制方法：优秀的电路实现方案应该是简洁、可靠的。要以最少的社会劳动消耗获得最大的劳动成果。这里所说的社会劳动，包括在产品设计、产品生产、产品维护以及元器件的生产中所付出的劳动。为了控制产品成本，常常采用目标价格反算法，也就是先根据市场调查对相应的技术指标制定目标价格，然后在设计实施中找出影响产品经济指标的关键因素，并采取针对性较强的措施。
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1.5 系统设计与系统仿真技术
对于设计开发整机电子产品的工程师来说，新产品的开发总是从系统设计入手。系统设计的主体工作是将设计任务要求转换成明确的、可实现的功能和技术指标要求，确定可行的技术方案，在系统一级描述系统的功能和技术指标要求。一般通过系统功能的模块划分来落实系统功能和技术指标的分配，同时确定各功能模块之间的接口关系。它运用框图与层次的方法自顶向下进行设计。系统设计通常把系统功能逐步细分，然后从器件、电路和工艺等方面确定技术方案。随着系统变得复杂和庞大，工程师在系统设计时应该使用EDA工具。多种系统级设计EDA工具的出现为系统设计师们提供了优越的环境和有力的保障。
自上而下的正向设计是综合和优化的过程，以概念和设想为驱动，经过反复的综合和优化，从而给出可行的设计方案及合适的性能指标。借助EDA工具，采用“自顶向下”的设计方法，使开发者从一开始就要考虑到产品生产周期的诸多方面,包括质量成本、开发周期等因素。
系统设计与仿真包括这样几个步骤：第一步，从系统方案设计入手，在顶层进行系统功能划分和结构设计；第二步，用VHDL、Verilog-HDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述；第三步，通过编译器形成标准的VHDL文件，并在系统级验证系统功能的设计正确性；第四步，用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网络表,这是将高层次的描述转化为硬件电路的关键；第五步，将利用产生的网络表进行适配前的时序仿真;最后系统的物理实现级，它可以是CPLD、FPGA或ASIC。
广义的系统仿真（System Simulation），它是通过系统模型的实验去研究一个已经存在的或正在设计中的系统的过程。是根据被研究的真实系统数学模型，结合所用的计算机建立仿真模型，然后，依据仿真模型在计算机上计算、分析、研究，获得真实系统的定量关系，加深对真实系统的认识和理解，为系统设计、
调试或管理提供所需的信息、数据或资料。
系统仿真技术是在数学模型基础上，利用计算机进行实验研究的一种方法。是建立在系统科学、系统辨识、控制理论与计算机技术上的一门综合性很强的实验科学技术，是分析、综合各类系统的一种研究方法和有力工具。
在常用的EDA软件中Matlab、System View、Pspice等适合做信号级的系统仿真，Pspice、Electronic Workbench、Protel及各种FPGA开发工具适合做电路级的系统仿真。
信号级系统仿真与电路及系统仿真的工作流程如图1.3.1所示。
5 1.
6 板卡设计与板卡仿真技术
所谓的板卡设计是指根据所设计电子线路在具体应用中的约束条件，把电子线路布置在一块线路板或一块接口卡上，这里的约束包括安装时的几何形状、几何尺寸、电磁兼容性、安全性与可靠性等。印刷电路
板(Printed Circuit Board，即PCB)设计是板卡设计中的主要工作，当然由于工艺实现中的限制或为了优化系统的技术经济指标，在电路板设计时又回过来更改电路原理设计的情况也是常有的事。
随着计算机软硬件技术的飞速发展，电路板设计这项费时费力的工作，特别需要计算机CAD技术的帮助。目前能完成板卡设计与仿真的工具软件有Smartwork、Tango、OrCAD/SDT、PCAD、PADS、Protel、EESYSTEM等。就其功能而言，可以说是各有千秋。PCAD、PCADS、EESYSTEM以庞大与功能完整著称，掌握起来也相对困难一些。Prrotel设计软件则以其简单、易学、实用的特点成为众多的普通电路设计人员的首选工具软件，这里我们也建议初学者以Protel为学习的起点。这里对Protel作一简介：
作为大众化的电子线路计算机辅助设计软件，由80年代末的Tango到90年代初的Protel，直到当今的Protel for windows，经历了一个不断升级换代的过程。Tango软件包是美国Accel Technology公司于80年代末推出的，它由电路原理图设计软件Tango-schematic和印刷电路板设计软件Tango-PCB组成，这两部分软件可以单独使用，也可以组合使用。由于Tango软件包简单实用，对计算机软硬件的配置要求不高，所以受到广大电子线路设计人员的青睐，曾经是中国大陆最为流行的热门软件之一。
Protel（DOS)是澳大利亚Protel公司于90年代初开发的电子线路辅助设计软件包，该软件继承了Tango 简单、实用的优点，并改善了用户界面，提供了下拉式菜单和可定义宏指令热键，支持鼠标操作，并且首次提供了自动布线功能。因此，可以说Protel是了Tango的第二代产品。
90年代以来，Windows成为举世公认的优秀的操作环境，电子线路设计人员纷纷“移民”于Windows。在这种情况下，澳大利亚Protel公司不失时机地推出了第三代电子线路辅助设计软件Protel for Windows。该软件不仅继承了DOS版本Tango和Protel的全部优点与功能，而且在功能上有了本质的飞跃。
Protel for Windows包括电路原理图设计软件包(Protel Schematic)和印刷电路板设计软件包(Protel PCB)。在溶入了全局最优化思想之后，Protel for Windows PCB自动布局结果已可以直接使用，而对布局较合理的PCB设计来说，自动布线的布通率在99%以上。
电路级设计工作流程如图1.4.1所示，电路板的设计过程大致可以划分为下列几个步骤：
5 1.7 芯片设计与仿真技术
20世纪90年代初，由于个人电脑、无绳电话和高速数据传输设备的发展需求，电子工业经历了巨大的飞跃。为了赢得商业上的竞争，生产商的产品迫切需要追求高功能、优品质、低成本、微功耗和微小尺寸封装。为此，生产商必须采用少量的IC器件和面积尽可能小的PCB板来研制高集成化的复杂系统。亚微米半导体工艺、PCB表面安装技术的发展支持了产品的集成化程度的进步。但是，在给定电子设计自动化(EDA)工具的条件下，随着产品上市周期的缩短、设计复
杂程度的增加，影响生产商开发的瓶颈问题就是其设计能力，这个状况实际上孕育着对现代设计方法和现代测试方法的普遍需求。系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（Application Specific Integrated Circuits --ASIC）实现，芯片设计必然涉及系统内容，系统设计必须考虑芯片设计，这些专用集成电路是由系统和电路设计师亲自参与设计的，直到完成电路到芯片版图的设计，再交由IC工厂投片生产加工，或者是用高密度可编程逻辑器件通过编程的方式来实现。
高密度可编程逻辑器件可编程逻辑芯片经历了PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)和FPGA (Field Programmable Gate Array)几个发展阶段。半导体工艺已经由微米发展到深亚微米，集成度由最初的几十门发展到现在的数百万门。CPLD和FPGA都是高密度现场可编程逻辑芯片，能够将大量逻辑功能集成于一个单片集成电路中，虽然半定制和全定制的专用集成电路也能够将大量逻辑功能集成于一个单片集成电路中，但CPLD和FPGA具有更多的灵活性：既适用于批量产品短研制周期、小批量产品开发，也可用于大批量产品的样品研制。设计人员在实验室通过开发工具就可以制作出自己的芯片，而不用芯片制造商来完成。同时，因其项目开发所需前期工程费用低的特点，受到应用电子系统开发人员的青睐。
与采用SSI/MSI标准器件构成PCB板级设计相比，CPLD和FPGA 具有很大的灵活性，因为SSI/MSI标准器件集成度低，功能有限，灵活性差，构成的PCB板级设计，存在大量芯片间的连线，且要采用
各种不同功能的芯片，导致系统可靠性差，费用高，功耗高，体积大，任何逻辑改动必须采用跳线或钻孔的方式，如果PCB板的生产量很大，则必须重新设计，这必然导致前期投资的大大提高，并使产品上市时间推迟，而采用CPLD和FPGA则不同，其PCB板依然可用，无须破坏板上的连线结构，只需修改CPLD和FPGA内部的连接关系就可修改逻辑功能。
与采用微处理器构成的系统相比，CPLD和FPGA也具有明显的优点，因为微处理器系统用软件配置来实现功能，在某些场合下，其速度太低，满足不了要求。此外，这类系统开发费用高，而且还要用SSI/MSI设计相应的接口电路。
采用不同的技术路线生产的可编程逻辑器件具有不同的结构。CPLD器件是全局互联的，特有的PIA全局金属互连导线可以作延时预测，易于控制时序逻辑。而FPGA器件是阵列结构，内部资源是分段互联的，其延时不可预测，只有编程完毕后才能实际测量。CPLD 和FPGA建立内部可编程逻辑连接关系的编程技术有三种：基于反熔丝技术的器件只允许对器件编程一次，编程后不能修改。其优点是集成度、工作频率和可靠性都很高，适用于电磁辐射干扰较强的恶劣环境。基于EEPROM存储器技术的可编程逻辑芯片能够重复编程多次，系统掉电后编程信息也不会丢失。
编程方法分为在编程器上编程和用下载电缆编程。用下载电缆编程的器件，只要先将器件装焊在印刷电路板上，通过PC、SUN工作站、ATE(自动测试仪)或嵌入式微处理器系统，就能产生标准5V或3.3V
或2.5V逻辑电平编程信号，称为ISP(In System Programmable)方式编程，调试和维修也很方便。基于SRAM技术的器件编程数据存储于器件的RAM区中，使之具有用户设计的功能。在系统不加电时，编程数据存储在EPROM、硬盘、或软盘中。系统加电时将这些编程数据即时写入可编程器件，从而实现板级或系统级的动态配置。这种方式称ICR(In Circuit Reconfigurable)。
5 1.8 电子系统综合设计概述
系统综合是建立在前期分块设计之上的依据约束条件进行的系统优化过程。电子线路的最优化设计是最优化技术的一个方面。它利用最优化理论和方法，以电子计算机为手段对电子线路进行综合设计。以达到缩短设计周期，提高设计质量，获得最大效益的目的。
目前电子线路最优化设计的一般过程可如图1.5所示。图中所示整个优化设计过程尚不能由计算机全部自动完成。比如电路结构的拟定和修改，电路元件初值的给定等，还需要由设计者来完成。因而目前完成—个电子线路的最优设计过程，所用的时间和设计质量与设计者的能力和质量密切相关。
在数学上我们以目标函数作为评价设计性能优劣的标准。通过调整设计变量使目标函数逐步达到最大或最小，这是优化设计的实质。不同类型的设计问题有着不同形式的目标函数，即使同一类型的设计也可以建立不同类型的目标函数。
将最优化技术用于电子线路设计，其范围相当广泛。目前较多地涉及到下述几个方面：1．直流电路的优化设计；２．交流电路的频域设计；３．灵敏度最小化设计；４．零、极点设计或相平面设计；５．电路的时域优化设计。
其主要设计步骤是，首先根据指标要求和草拟电路确定目标函数；然后对设计目标进行优化。长期以来，电路(电子线路)设计师们只能
根据经验和判断。采用简单估算方法进行电路的初步设计，然后通过
大量的搭试实验和调试，最终完成设计任务。该过程实质上是一个以
实验为主，性能分析、定量估算为辅的设计过程。电子计算机的问世
为电路的设计开辟了一条新的途径，这就电路的优化设计。电路的优
化设计是根据给定设计指标要求，应用专业理论知识和最优化方法，
在电子计算机上自动地调整可设计参数，使其获得最佳的设计方案，
其一般过程为：１．根据实际需要，提出需要设计的电路性能指标；２．由设计者提出初始电路的设计方案(选定电路结构、元件类型和
初始元件参数、设计容许误差等等)；３．通过对电路的分析，确定
目标函数和约束条件；４．利用最优化方法，由计算机实现自动调整
电路元件参数(要求设计的元件参数)，使目标函数满足容许误差的要求；5．输出设计结果。
电子系统的综合优化设计是在60年代迅速发展起来的一种新的设
计方法，目前已广泛用于有源滤波器、数字滤波器、放大器、微波电路、集成电路等各类电路设计中。
1.9 专用数字集成电路综合设计概述
模拟或分析的方法是分析验证某一数字系统是否实现了预期的功能，其前提是已有了一个现成的设计方案。而综合是分析的逆过程，其前提
是给定了电路应实现的功能和实现此电路的约束条件（速度、面积、功耗、电路类型等)，目标是得到一个满足上述要求的设计方案。
一个电路有各种层次上的描述，一个电路的设计过程实际上就是电路描述从高层次(行为)向低层次(物理实现)转化的过程。这种转化称之为综合。集成电路综合技术主要包括3种类型：高层次综合(High-Level Synthesis)、逻辑综合(Logic Synthesis)和版图综合(Layout Synthesis)。高层次综合负责将系统算法层的行为描述转化为寄存器传输层的结构描述；逻辑综合负责将系统寄存器传输层的结构描述转化为逻辑层的结构描述，以及将逻辑层的结构描述转化为电路层的结构描述；版图综合负责将系统电路层的结构描述转化为版图层的物理描述。
对实现综合功能的EDA工具来说，它要求设计者提供对电路预期功能的行为描述，一般是具有行为描述能力的硬件描述语言．以及对电路的约束条件，包括速度、面积、电路类型(面向ASIC或PPGA)等。综合的结果是一个设计方案，该方案必须满足预期功能和约束条件的要求，这样的方案可能有多个，综合工具可按一定的算法产生一个最优或较优的结果。
高层次综合和VHDL有着密切的联系。高层次综合是面向系统的综合方法，VHDL是描述电路的一种硬件描述语言。首先，高层次综合的对象从抽象意义上说，是一个系统的行为，但具体地说，这个系统行为往往是采用VHDL等硬件描述语言进行表达的：其次，对高层次综合得到的结果，仍然需要用硬件描述语言(如VHDL)来进行描述。所以说，高层次综合接受的是硬件描述语言，得到也是硬件描述语言。高层次综合
在技术上是基于硬件描述语言的，只不过前后两个硬件描述语言是在不同的层次上对系统进行的描述。
版图综合负责将系统电路层的结构描述转化为版图层的物理描述；逻辑综合负责将系统寄存器传输层的结构描述转化为逻辑层的结构描述以及将逻辑层的结构描述转化为电路层的结构描述；高层次综合负责将系统算法层的行为描述转化为寄存器传输层的结构描述。数字系统各层次综合与描述方式及设计层次之间的关系如图1.6。
电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式： 以学生独立设计为主，教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤： 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图： 反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图： （2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择： 基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理 电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。 基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。
课程设计实践报告 一、课程设计的性质、目的与作用 本次电子系统设计实践课程参照全国大学生电子设计模式，要求学生综合利用所学的有关知识，在教师的指导下，分析和熟悉已给题目，然后设计系统方案、画原理图及PCB、软件编程，并做出课程设计报告。因此，在设计中，要求学生应该全面考虑各个设计环节以及它们之间的相互联系，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，同学们可以发挥自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。 本课程设计的目的是为了让学生能够全面了解电子电路应用系统的整个设计过程，逐步掌握系统开发的以下相关技术： (1)熟悉系统设计概念； (2)利用所学数电、模拟电路知识，设计电路图； (3)利用PROTEL软件画原理图及PCB； (4)熟悉系统项目设计报告填写知识； （5）培养团队合作意识。 通过本课程设计，有助于学生更好地了解整个课程的知识体系，锻炼学生实际设计能力、分析和思考能力，使其理论与实践相结合，从而为后续课程的学习、毕业设计环节以及将来的实际工作打好坚实的基础。 二、课程设计的具体内容 电子系统设计实践课程就是锻炼学生系统设计、分析和思考能力，全面运用课程所学知识，发挥自己的创造性，全面提高系统及电路设计、原理图及PCB 绘画等硬件水平和实际应用能力，从而体现出电子系统设计的真谛。下面是各个设计阶段的具体内容。 1．系统方案认识 根据所设定的题目，能够给出系统设计方案与思路
题目：信号发生器产生电路，请设计一个能产生正弦波、方波及三角波电路，并制作原理图，然后阐述其原理。 基本原理： 系统框图如图1所示。 图1 低频信号发生器系统框图 低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电 压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。 其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿 波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。2、各部分电路原理 (1)DAC0832芯片原理 ①管脚功能介绍（如图5所示） 图5 DAC0832管脚图 1) DI7～DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。
烟台南山学院 《单片机原理与接口技术》课程设计 题目：数字电子表设计 学院（系）：自动化工程学院 年级专业：电气技术4班 学号： 200902040442 学生姓名：毕天华 指导教师：田敬成
课程设计任务书 学生姓名：毕天华专业班级：电气技术4班 指导教师：田敬成工作单位：自动化工程学院 题目: 基于51单片机的数字电子表的设计 初始条件： 1.运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识； 2.51单片机应用开发系统一套； 3.PC机及相关应用软件； 要求完成的主要任务: 1.完成数字电子表的设计和调试。 2.要求采用四位八段数码管显示时间和日期，并且可以用按键修改时间和 日期。 3.撰写课程设计说明书。 4.课程设计说明书要求：引言、设计要求、系统结构、原理设计、各个模 块的设计与实现、软件设计、调试过程、收获、体会及总结、参考文献、电路图和源程序。说明书使用A4打印纸计算机打印或手写，用Protel 等绘图软件绘制电子线路图纸。 时间安排： 第1天下达课程设计任务书和日程安排，根据任务书查找资料； 第2～3天完成方案论证，单片机系统的设计； 第4～6天参考有关文献，完成程序的编写； 第7～10天调试硬件系统和软件程序； 第11～12天结果分析整理、撰写课程设计报告，验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
基于单片机数字电子表的设计 摘要 随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。运用所学的单片机原理和接口技术知识完成数字电子表的设计。 电子表已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使电子表具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于电子表电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行电子表的设计是必要的，用C语言设计电子表显示程序，要求根据输入程序显示电子表画面。研究电子表及扩大其应用，有着非常现实的意义。 关键词 LED，定时/计器数，C语言，调试，运行。
一、选择题 1、蓝色发光二极管正常工作时，其二端电压大约等于（） A、1V B、2V C、3V D、4V 2、二极管由于省电，长寿，鲜艳而常被用来作指示，以下哪个工作电流是合适的？（） A、0.5mA B、5mA C、50mA D、500mA 3、三极管在放大状态工作在什么区？（） A、截止区 B、放大区 C、非线性区 D、饱和区 4、整流电源中的滤波电容的取值与负载有关，R*C取值？（） A、>（2~5）T/2 B、>（2~5）T/2 C、C=1000uF D、随意 5、单晶体管由于其震荡的特有特性常可用于（） A、放大特性 B、负阻特性 C、同步控制 D、震荡特性 6、我们经常可以看到，在电子产品中，有黑色的铝材，都是为了（C） A、美观 B、增加重量 C、便于散热 D、便于器件固定 7、运放工作正常的时候，其同相端和反相端的电压是（） A、6V B、1/2Vcc C、1/3Vcc D、1/4Vcc 8、差分电路中的射极电阻可以提高放大器的（） A、工模抑制比 B、差模电压增益 C、共模电压增益 D、输入信号的线性范围 9、反相器作放大器时，其上的反相电阻可以取（） A、100欧 B、1千欧 C、100千欧 D、1兆欧 10、共发射极放大电路中，Uce取多少才合适（） A、6V B、1/2 Vcc C、1/3Vcc D、1/4Vcc 11、为了改善组合逻辑电路由于竞争而出现冒险而影响后续电路的正常工作，下面哪项措施是不妥的（） A、增加选通门 B、换滤波器 C、选高速器件 D、消除卡诺图中的相切相
12、用CMOS非门制作的晶体振荡器中，没有信号输出，最易疏忽的是（） A、忘了换电容 B、震荡电容用了电解电容 C、忘了接反馈电阻 D、忘了接电容 13、设计多输出组合逻辑，既方便又经济的是采用（） A、门电路 B、译码器 C、数据选择器 D、CPLD 14、普通的单电压比较器，左转换点，可能出现来回振荡现象，解决的办法是（） A、提高比较电压 B、加负反馈 C、加正反馈 D、降低比较电压 15稳压二极管是利用它的（）特性 A、稳压特性 B、非线性 C、发光原理 D、单向导电特性 16、高频放大器通常工作在（） A、甲类 B、乙类 C、丙类 D、丁类 17、检波二极管是利用它的（）特性 A、稳压特性 B、非线性 C、发光原理 D、单向导电特性 18、做实验时常常不小心把电源短路了，但也没发现电源坏了，那是因为（） A、电源质量不好 B、有过压保护 C、有输出过载保护 D、运气好 19、OTL放大器通常工作在（） A、甲类 B、乙类 C、丙类 D、丁类 20、检波电路的后缀如果输入阻抗不够大，可能会出现（） A、惰性失真 B、滤波效果变差 C、限幅失真 D、负锋切割 21、在正交鉴频电路中，为了便于制作正交线圈，和降低成本，实际的正交线圈是一个（） A、纯电感 B、晶体 C、并有合适的电容 D、并了个电阻 22、差分电路中的恒流源可以提高放大器的（） A、工模抑制比 B、差模电压增益 C、共模电压增益 D、输入信号的线性范围 23、对于MCS-51系列单片机，内部RAM中堆栈指针SP的指针指向（）
电子系统设计的基本原则和设计方法 一、电子系统设计的基本原则： 电子电路设计最基本的原则应该使用最经济的资源实现最好的电路功能。具体如下： 1、整体性原则 在设计电子系统时，应当从整体出发，从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电路整体与外部环境之间的关系入手，去揭示与掌握电子系统整体性质，判断电子系统类型，明确所要设计的电子系统应具有哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在那个功能模块实现等，从而确定总体设计方案。 整体原则强调以综合为基础，在综合的控制与指导下，进行分析，并且对分析的结果进行恰当的综合。基本的要点是：（1）电子系统分析必须以综合为目的，以综合为前提。离开了综合的分析是盲目的，不全面的。（2）在以分析为主的过程中往往包含着小的综合。即在对电子系统各部分进行分别考察的过程中，往往也需要又电子局部的综合。（3）综合不许以分析为基础。只有对电子系统的分析了解打到一定程度以后，才能进行综合。没有详尽以分析电子系统作基础，综合就是匆忙的、不坚定的，往往带有某种主管臆测的成分。 2、最优化原则 最优化原则是一个基本达到设计性能指标的电子系统而言的，由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或耦合还存在一些缺陷，使电子系统对信号的传送、处理等方面不尽完美，需要在约束条件的限制下，从电路中每个待调整的原器件或功能模块入手，进行参数分析，分别计算每个优化指标，并根据有忽而
指标的要求，调整元器件或功能模块的参数，知道目标参数满足最优化目标值的要求，完成这个系统的最优化设计。 3、功能性原则 任何一个复杂的电子系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子子系统。仙子系统设计一般先将大电子系统分为若干个具有相对独立的功能部分，并将其作为独立电子系统更能模块；再全面分析各模块功能类型及功能要求，考虑如何实现这些技术功能，即采用那些电路来完成它；然后选用具体的实际电路，选择出合适的元器件，计算元器件参数并设计个单元电路。 4、可靠性与稳定性原则 电子电路是各种电气设备的心脏，它决定着电气设备的功能和用途，尤其是电气设备性能的可靠性更是由其电子电路的可靠性来决定的。电路形式及元器件选型等设计工作，设计方案在很大程度上也就决定可靠性，在电子电路设计时应遵循如下原则：只要能满足系统的性能和功能指标就尽可能的简化电子电路结构；避免片面追求高性能指标和过多的功能；合理划分软硬件功能，贯彻以软代硬的原则，使软件和硬件相辅相成；尽可能用数字电路代替模拟电路。影响电子电路可靠性的因素很多，在发生的时间和程度上的随机性也很大，在设计时，对易遭受不可靠因素干扰的薄弱环节应主动地采取可靠性保障措施，使电子电路遭受不可靠因素干扰时能保持稳定。抗干扰技术和容错设计是变被动为主动的两个重要手段。 5、性能与价格比原则 在当今竞争激烈的市场中，产品必须具有较短的开发设计周期，以及出色的性能和可靠性。为了占领市场，提高竞争力，所设计的产品应当成本低、性能好、
《电子系统设计》任务书 一、实习（设计）目的与基本要求 要球学生掌握电子系统设计的全过程，掌握基于硬件平台或虚拟仪器的电子系统解决方案，并完成1-2个系统的设计。设计项目将结合学生所学的专业确定，欢迎学生将本专业中需解决的电子系统课题作为设计项目。 二、实习（设计）内容与安排 1、设计课题 (1) 设计存储器24C32与单片机的接口 (2)设计I2C总线接口的驱动程序 (3)设计一个出租车计价器： (4)设计点阵LED显示器 (5)设计电子密码锁系统 (6)设计一个多路音频采集器 (7)设计一个输出电压可调的数控直流稳压电源 (8)设计一个具有音乐起闹功能的电子钟 (9)设计一个开关稳压电源 2、学时分配 本课程设计为一周时间集中安排，建议指导教师按以下进度进行辅导。 三、考核方式 课程设计的考核结果按优秀、良好、中等、及格和不及格来评价。 对设计任务理解透彻，能够全面、正确、独立地完成设计内容所规定的任务，得出
设计结果，并按时提交准确、完整、规范的设计报告，可评为优秀；按照设计任务要求能够顺利地完成任务，得出结果，按时提交较完整的、符合要求的设计报告，可评定为良好；按照设计要求完成了硬件线路的连接和软件的编程与调试，基本完成了任务要求，提交符合要求的设计报告，可评为中等；基本完成设计目标，但不够完善，可能有若干小的缺陷，在帮助下能够完成任务要求，提交设计报告，可评为及格；不能完成指定的要求和任务，未提交设计报告的，评为不及格。 四、实习（设计）教科书、参考书 （一）教科书 马建国主编.电子系统设计.北京：高等教育出版社，2004 （二）参考书 [1] 刘君华．智能传感器系统．西安：西安电子科技大学出版社，1999 [2] 杨刚、周群主编.电子系统设计与实践.北京：电子工业出版社，2004 [3] 陈曾平、刘平、马云编著. 电路设计基础与专用系统构成.北京：科学出版社， 2006 [4] 俞承芳、宋万年、陆起涌编著. 电子系统设计.上海：复旦大学出版社，2004 五、其他需要说明的问题 完成设计任务后，在课程设计的最后阶段，需要总结全部设计工作，写出完整、规范的设计报告，在指定的时间内提交指导教师。课程设计报告要求有完整的格式，包括封面、目录、正文等，具体如下： ㈠封面 包括：课程设计题目、姓名、学号、班级、指导教师、完成日期。 ㈡目录 给出设计报告的主要标题及其所在的页码。 ㈢正文 正文包括的内容有： ⑴设计任务与要求； ⑵设计方案及论证（包括设计思路、使用到哪些芯片、各个芯片的作用） ⑶理论设计（包括各模块电路的设计及模块之间的连接） ⑷系统实现（包括硬件电路的内部连接及输入、输出信号的连接） ⑸调试过程（包括实验过程中的实验步骤、出现的问题、解决的方法、使用的实验数据等） ⑹总结（在整个课程设计过程中的收获和体会） ⑺参考资料
《电子系统设计与实践》 课程设计报告 课程设计题目：多点温度测量系统设计专业班级：2012级电子信息科学与技术 学生姓名：罗滨志（120802010051） 张倩（120802010020） 冯礼哲（120802010001） 吴道林（120802010006） 朱栖安（120802010039）指导老师：刘万松老师 成绩： 2015 年6 月27日 目录
摘要 (4) 1 总体设计 (4) 1.1 功能要求 (5) 1.2 总体方案及工作原理 (5) 2 系统硬件设计 (6) 2．1 器件选择 (6) 2.1.1主要器件的型号 (6) 2.1.2 AT89C51 (7) 2.1.3智能温度传感器DS18B20 (9) 2.1.4晶振电路方案 (9) 2.1.5 LED液晶显示器 (10) 2.1.6复位电路方案 (10) 2.2 硬件原理图 (11) 3 系统软件设计 (11) 3.1基本原理 (11)
3.1.1主程序 (11) 3.1.2读ROM地址程序 (12) 3.1.3显示ROM地址程序 (13) 3.1.4读选中DS18B20温度的程序 (13) 3.1.5显示温度程序 (14) 3.2软件清单 (15) 3.2.1汇编语言程序 (15) 3.2.2 C语言程序 (24) 4实验步骤 (29) 4.1汇编语言程序调试 (29) 4.2 C语言程序调试 (30) 4.3实验仿真 (31) 5设计总结 (32) 6参考文献： (33)
摘要 温度是我们生活中非常重要的物理量。随着科学技术的不断进步与发展，温度测量在工业控制、电子测温计、医疗仪器，家用电器等各种控制系统中广泛应用。温度测量通常可以使用两种方式来实现：一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度发生变化，当热敏电阻接入电路时，则流过它的电流或其两端的电压就会随温度发生相应的变化，再将随温度变化的电压或者电流采集过来，进行A/D转换后，发送到单片机进行数据处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。这种设计需要用到A/D转换电路，其测温电路比较麻烦。第二种方法是用温度传感器芯片，温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通过显示电路显示即可。这种方法电路比较简单，设计方便，现在使用非常广泛。 关键词：多点温度测量单片机温度传感器 1 总体设计 多路温度测量系统的总体结构如图1所示，根据要求，整个系统包含以下几个部分：51单片机、时钟电路、复位电路组成的51单片机小系统；多块测温模块；显示温度值的显示模块和按键模块。测温模块由温度传感器组成，温度传感器采用美国Dallas半导体公司推出的智能温度传感器DS18B20，温度测量范围为-55 -- +125，可编程为9到12位的A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625C，完全能够满足系统要求。DS18B20采用单总线结构，只需要一根数据线DQ即可与单片机通信，多个DS18B20可同时连接在一根数据线上与单片机通信。显示器可采用LCD液晶显示器，显示信息量大、效果好、使用方便。
《现代电子系统设计基础》见面课及答案 见面课：基本放大电路的设计 1、（单选）带宽指的是？（） A.上限频率 B.下限频率 C.上限频率+下限频率 D.上限频率—下限频率 正确答案：上限频率—下限频率 2、（判断）旁路电容的作用是解决射极偏执电路中稳定静态工作点与提高电压增益的矛盾。 A.对 B.错 正确答案：对 3、（判断）在电阻Re两端并联旁路电容Ce后，输出电阻增大。（）
B.错 正确答案：错 4、（判断）实际测量中，可以在输入端串联一个电阻来测量输入电阻。（） A.对 B.错 正确答案：对 5、（判断）Re的作用是控制Vbeq，使Ibq，Icq基本保持不变的自动调节作用。 A.对 B.错 正确答案：对 6、三极管的放大倍数是？（） A.β B.α
D.f 正确答案：β 见面课：多功能数字钟 1、设计一个数字时钟可以用到计数模块是哪些？（） A.60进制 B.24进制 C.12进制 D.10进制 正确答案：60进制; 24进制; 12进制 2、设计一个数字时钟一般由几个模块组成？( ) A.时基T 产生模块 B.调时、调分模块
C.计数模块 D.显示模块 正确答案：时基T 产生模块; 调时、调分模块; 计数模块; 显示模块 3、设计一个数字时钟时需要设计时基T 产生电路，这个电路产生的时钟脉冲频率是多少？（） A.2HZ B.1HZ C.4HZ D.8HZ 正确答案：1HZ 4、在设计数字时钟时，用7段共阴数码管作为电路的显示模块，如果要显示数字9，则译码为”1101111″ 。（） A.对
B.错 正确答案：对 5、设计数字时钟时调节时、分的脉冲信号频率和正常时分计数频率是一样的。（） A.对 B.错 正确答案：错 见面课：直流线性稳压电源 1、以下哪个是电压调整率的计算公式？ A.（▲Vo/Vo）/▲Vi B.Vo/▲Vo）/▲Vi C.（▲Vo/Vo）/Vi D.（Vo/▲Vo）/Vi 正确答案：（▲Vo/Vo）/▲Vi 2、负载调整率的计算公式是？ A.▲Vo/▲Io
电子商务系统规划》课程设计报告 题目： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩：
目录 一：项目背景 1.1 系统开发背景?????????????????????1 1.2 企业现行状况调查???????????????????1 1.3 企业未来核心业务描述及盈利模式分析??????????3 1.4 竞争对手分析?????????????????????3 1.5 目标系统定位与目标客户分析??????????????4 二：系统分析 2.1 系统需求分析?????????????????????4 2.2 系统用例模型?????????????????????5 三：系统设计 3.1 功能模块设计????????????????????12 3.2 系统开发环境????????????????????12 3.3 数据库及数据表的设计????????????????12 3.4 各模块代码设计???????????????????15 附：小组分工19
正美购物家电在线销售系统规划一：项目背景 1.1 系统开发背景 近年来，随着Internet 的迅速崛起，互联网已日益成为收集提供信息的最佳渠道并逐步进入传统的流通领域，互联网的跨地域性和可交互性使其在与传统媒体行业和传统贸易行业的竞争中具不可抗拒的优势，因而发展十分迅速。在电子商务在中国逐步兴起的大环境下，建立利用互联网开拓销售渠道，帮助企业及时调整商品结构，协助经销商打开货源的信息门户成为解决信息流通不畅的有效方案。毫无疑问，电子商务有利于企业转换经营机制，建立现代企业制度，提高企业的销售水平和竞争力。因此，正美购物的电子商城的建立和发展应运而生。以下是对正美购物的具体分析： 1.2 企业现行状况调查 （1 ）企业核心业务描述 正美购物以小家电产品为核心产品，旗下有电饭锅、微波炉、电暖器、电风扇、吸尘器、电水壶、摄像机等各式各样的电器产品。涵盖了厨房、浴室、居室清洁、取暖类、小视听类等多种系列。内容丰富，范围广阔。 （2）企业现行的组织结构及主要协作伙伴 组织结构： 正美购物是新一代的B2C 电子商务销售商。总部设于北京，并在上海，广州、深圳等全国各地开设分店，渗透经营。
基于FPGA的现代电子实验设计报告 ——数字式秒表设计（VHDL）学院：物理电子学院 专业： 学号： 学生姓名： 指导教师：刘曦 实验地点：科研楼303 实验时间：
摘要： 通过使用VHDL语言开发FPGA的一般流程，重点介绍了秒表的基本原理和相应的设计方案，最终采用了一种基于FPGA 的数字频率的实现方法。该设计采用硬件描述语言VHDL，在软件开发平台ISE上完成。该设计的秒表能准确地完成启动,停止,分段,复位功能。使用ModelSim 仿真软件对VHDL 程序做了仿真，并完成了综合布局布线，最终下载到EEC-FPGA实验板上取得良好测试效果。 关键词：FPGA，VHDL，ISE，ModelSim
目录 绪论 (4) 第一章实验任务 (5) 第二章系统需求和解决方案计划 (5) 第三章设计思路 (6) 第四章系统组成和解决方案 (6) 第五章各分模块原理 (8) 第六章仿真结果与分析 (11) 第七章分配引脚和下载实现 (13) 第八章实验结论 (14)
绪论： 1.1课程介绍： 《现代电子技术综合实验》课程通过引入模拟电子技术和数字逻辑设计的综合应用、基于MCU/FPGA/EDA技术的系统设计等综合型设计型实验，对学生进行电子系统综合设计与实践能力的训练与培养。 通过《现代电子技术综合实验》课程的学习，使学生对系统设计原理、主要性能参数的选择原则、单元电路和系统电路设计方法及仿真技术、测试方案拟定及调测技术有所了解；使学生初步掌握电子技术中应用开发的一般流程，初步建立起有关系统设计的基本概念，掌握其基本设计方法，为将来从事电子技术应用和研究工作打下基础。 本文介绍了基于FPGA的数字式秒表的设计方法，设计采用硬件描述语言VHDL ，在软件开发平台ISE上完成，可以在较高速时钟频率（48MHz）下正常工作。该数字频率计采用测频的方法，能准确的测量频率在10Hz到100MHz之间的信号。使用ModelSim仿真软件对VHDL程序做了仿真，并完成了综合布局布线，最终下载到芯片Spartan3A上取得良好测试效果。 1.2VHDL语言简介:
文中：橘黄色字体的资料是我补充的 电子系统设计（电子）复习题 第一章、电子系统设计基础 1、电子系统的定义是什么？ 电子系统主要是指多个电子源器件或功能模块组成，能实现较复杂的应用功能的客观实体2、什么是Top－Down设计，有何优点（P2）？ 自顶向下设计，由系统级设计开始，根据系统所描述的该系统应具备的各项功能，将系统划分为单一功能的子系统，在根据子系统功能划分各部件，完成部件设计后，最后才是单元电路和元件级设计。（系统—>子系统—>部件—>元件） 优点：避开具体细节，有利于抓住主要矛盾。适用于大型、复杂的系统设计。 第二章、常用电子元器件的应用 1、数字电位器的基本工作原理是什么（P16）？ 一般有数字控制电路，存储器，和RDAC电路组成，主要功能是将输入的控制信号进行处理后控制RDAC，非易失性存储器存储控制信号和电位器的抽头位置。RDAC是一种特殊的DA 转的是电阻值，电阻越多，分辨率越高，电阻的两端分别姐模拟开关的一端，二模拟开关的另一端连接在构成数字电位器的输出端，由译码器输出端控制模拟开关的通断实现活动抽头位置的变化，模拟开关数为电阻数加1. 4、画出实际电容器的高频 等效电路图，为何PCB去耦
电容要用大小电容组合的结构（第2章常用电子元器件的应用_2 P5）？ 百度文库：PCB板去耦电容合理配置 电容的容值越大它的谐振频率就越低。所以一般，我们在PCB的电 源分配处使用10uF~100uF的大容值的电解电容，来滤除20Mhz以上 高频噪声。而在集成电路芯片IC处放0.01uF的小容值的陶瓷电容， 使IC稳定工作在7Mhz下。 6、表贴电阻0805、1206、1210各表示什么含义（教材P55）？ 贴片元件的尺寸大小，单位英寸1英寸=25.4mm 例：表贴电阻0805 表示：长0.08英寸宽0.05英寸 0805 ：长：2 宽：1.25 高：1.25 1206 ：长：3.2 宽：1.6 高：1.25 7、画出光电耦合器的等效电路图，简要说明其工作原理和应用（教材P61）。 工作原理：光电耦合输入端加电信号是发光源发光，光的强度取决于激励 电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上，因光电效应产生了光电 流，由受光器输出端引出，这样就实现了点光电的特性转换。 应用：传输开关信号和二次测晶体管工作于截止和饱和两种状态；用于晶 闸输出的设计，还有输入端（一次侧）设计 8、画出普通继电器接成自锁的电路原理图，举例说明其应用（补充）。 什么是继电器的自锁电路： 继电器的线圈是接在辅助电路中的.继电器 的副触头(常开)要和给线圈通电的启动开关 并联.当开关按下时,线圈通电,常开闭合,常 闭断开.当你松开启动开关的时候,由于电流 从与开关并联的副触头进入线圈,使得线圈
《电子系统设计课程设计》项目设计书 项目名称打地鼠 小组成员1 小组成员2 小组成员3 专业 任课教师 成都理工大学信科院电子系 2013年6月
1项目名称，并简要说明应用背景。 项目名称：打地鼠 应用背景：打地鼠游戏是人们生活中常见的一种休闲小游戏。此游戏玩法简单，考验人们的反应速度。开发者可以根据人们兴趣开发出具有多功能的打地鼠游戏，比如升级、道具、过关等，增加游戏的趣味性。 2项目设计需求（包括功能描述和性能设计指标） 功能描述： 1.启动系统，液晶屏第一排随机显示一个1-9的数字，显示地鼠（?）或地雷（*），中间显示剩余时间，右边显示分数；液晶屏第二排显示游戏的英文名称——打地鼠。 2.开始游戏后，在背景音乐伴随下显示“Ready Go!!!”，之后正式进入游戏游戏历时2min,随着时间的增加，数字显示速度加快，游戏中课随时按K10键暂停，再次按则恢复游戏。 3.进入游戏界面后，随机产生地鼠和地雷（地雷产生的概率为10%），但随着时间的增加，地雷出现的概率会增加，数字更新的速度也越快。按键分别对应独立键盘的9个按键，按下某个键即代表击打相应位置。 4.若击中地鼠：正常情况下分数加1，若在较短时间（实际为地鼠产生到消失的前一半时间内）击中，则“快速反应，双倍加分”，即分数加2。若击中地雷，则分数减1，若未按下相应键，则分数加1。
5.游戏结束，背景音乐停止，保留最高分，分数和时间在按复位后刷新。 性能设计指标：能通过复位，玩家可以持续玩游戏。自动保存和人为清除游戏数据。 3设计方案 3.1 系统设计框图及原理阐述 设计框图： 原理阐述： 1)复位电路 复位条件：89C52单片机复位需要一个长达24个时钟周期的高电平才能复位，复位的作用就是使程序的指针指向地址0，每个程序都是从地址0开始执行，所以复位的概念就是让程序从头开始执行。
《电子系统综合设计》课程设计内容及要求 2016年6月12日谢雅佳一、课程设计目的 通过一个以工程实践或社会生活为背景的电子系统的研究、设计与实现，使学生能将已学过的模拟电路、数字电路以及单片机等知识综合运用于电子系统的设计中，从而培养学生知识综合应用及电子系统设计的能力，自主学习与实践能力。 二、课程设计内容 内容1：仿真类 使用仿真软件（Multisim、Protues、LabView、Matlab等）实现某一特定的功能的应用仿真。（例如计数器仿真，交通灯仿真，水位触发器仿真，单片机系统仿真，滤波器仿真等）最高分不高于75分。 内容2：硬件类 基于简单数字芯片的应用：以某种数字芯片为基础，实现某一个特定功能的应用（例如用74LS138译码器构成的系统，NE555运放构成的系统，信号发生器，音频放大电路等）。最高分不高于85分。 基于单个微控制器的应用：以某种智能控制平台为基础，以某个接口为基础，实现某一个特定功能的应用（例如基于单片机的时钟系统，温度检测系统，无线通信系统等）。最高分不高于100分。 三、课程设计时间安排及要求 总时间安排： 前半程（周三前）根据自已实际设计目的，自主选择研究课题，自主安排时间及实验地点，并进行方案论证、系统分析、需求设计、分工、初步设计。 后半程（周五前）进行详细设计、测试等工作，最终于期末提交全部文档（仿真文件或
相关的设计说明、硬件原理图、软件源程序等）。 具体时间安排： 时间：第17周周一~周五 地点：金荣楼A412 布置及验收时间： 周一上午 8:00~9:00 通信141 课程设计讲解及安排 9：00~10:00 通信142 课程设计讲解及安排 10：00~11:00 通信143 课程设计讲解及安排 周三前：将确定好的题目发给各班学委 周五上午 8:30~11:00 通信141 课程设计验收 下午 13：30~16:00 通信142 课程设计验收 16：00~18:00 通信143 课程设计验收 参加：全体 其他时间：自行安排 答疑时间：周一~周五上午 8:30-11:30 下午 15:00-17:30 注：提前做完的同学亦可在答疑时间进行验收，验收后，交齐所有材料便可以不再来。 四、考核要求及成绩评定标准 考核要求: 设计思路清晰，流程合理，功能完善。独立完成。 考核过程: 运行仿真程序或演示作品，回答教师随机提问的问题 成绩评定： 总评成绩＝设计×70% +设计报告×30% 评分标准： 作品及仿真的完成度，创新性，综合性。理论上硬件类作品得分高于仿真类作品。另外，若最后实在调试不出来亦可进行验收，详细说明故障原因即可。
《电子系统设计》课程教学大纲 课程代码：030741001 课程英文名称：Electronic system design 课程总学时：48 讲课：32 实验：16 上机：0 适用专业：电子信息科学与技术专业 大纲编写（修订）时间：2011.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 电子系统设计是电子信息科学与技术专业本科生的必修专业课之一，通过课程了解并掌握电子系统的基本构成、电子设计单元电路，特别是掌握基于单片机、CPLD、FPGA的设计方法，提高学生的综合素质，培养创新精神。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握电子系统方案设计的基本原理和方法，应用方案比较，方案论证，工作原理考核，测试方案论证，测试仪器选择，数据分析，系统总结等方法进行系统整体方案设计； 2．具有设计单元电路的能力； 3. 具有运用相关电子设计工具软件的应用能力，能使用相应软件进行实例设计； 4．具有基于硬件平台进行电子系统综合调试的能力，能够实现某些基本功能； 5．了解电子系统的最新技术和发展方向。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握电子系统设计的基本思想、原理、方法。 2.基本理论和方法：掌握包括电源设计、键盘输入、显示输出等基本电路，掌握应用单片机、CPLD、FPGA进行系统设计的基本原理和方法。 3.基本技能: 能够应用单片机、CPLD、FPGA为核心芯片进行简单系统的设计。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力，重点应放在提高工程应用的训练上。 2．教学手段：本课程属于应用技术类的专业课，教学内容中设计大量的电路设计和程序设计。在教学中应结合实际，如真实的电子器件、开发板等实物进行讲解以增加学生的感性认识，对程序设计调试等内容采用多媒体教学，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有模拟电子技术A、数字电子技术A、单片机、数字系统与VHDL。本课程将为毕业设计的学习打下良好基础。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．对重点、难点章节应安课堂演示，结合开发板等进行现场调试等，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容以查资料、进行实际电路设计为主，并针对学生的典型设计进行课堂讲解和讨论，分析不同设计的差别和优缺点，对设计方法要鼓励多样化。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。
. 电子技术课程设计题目交通灯信号设计 姓名蒋斯琪学号150154034 院（系）信息与机电工程学院 班级电气及其自动化2班
数字电路课程设计报告设计课题题目：交通灯 专业电气及其自动化 班级15级2班 成员学号150154034 小组成员：蒋斯琪 指导教师： 设计时间：2017.6.19—2017.6.26
一、设计目的 随着生活水平的提高，家庭汽车拥有量越来越多，城市交通堵塞问题越来越严重，解决城市的交通拥挤问题越来越紧迫。交通灯在这个交通环境中起着一个重要的角色，是交通管理部门管理交通的重要工具。十字路口的红绿灯指挥着行人和各种车辆的安全运行。智能的交通灯能有效地缓解城市的交通压力，减少交通事故；为人民节省大量出行时间，创造出更多的社会价值。本文运用数字电路理论知识自行设计一个较为完整的小型数字系统。通过系统设计、Multisim软件仿真、电路安排与调试，在此次设计中学会初步掌握工程设计的具体步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力，以及提高实际应用水平。 二、设计要求 1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法，能够运用所学知识设计一定规模的电路。 设计任务： 1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。 2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。 3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s 和20s 计时显示电路。 4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s 的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s 计时显示电路。 三．方案设计与论证 根据设计要求，允许通行时亮绿灯，主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s 的黄灯作为过渡。 即：主干道绿灯亮30秒后，黄灯亮5秒，在这35秒内，支干道的红灯一直亮着，之后支干道绿灯亮20秒后，黄灯亮5秒，在这25秒内，主干道的红灯一直亮着，并依次循环(如图3.1) 图3.1
东北石油大学课程设计 2009年7 月10 日
东北石油大学课程设计任务书 课程电子系统设计与实践计 题目数字电压表设计 专业计算机科学与技术姓名学号 主要内容、基本要求等 一、主要内容： 利用EL教学实验箱、微机和QuartusⅡ软件系统，使用VHDL语言输入方法设计数字钟。可以利用层次设计方法和VHDL语言，完成硬件设计设计和仿真。最后在EL教学实验箱中实现。 二、基本要求： 1、A/D转换接口电路的设计，负责对ADC0809的控制。 2、编码转换电路设计，负责把从ADC0809数据总线中读出的电压转换成BCD 码。 3、输出七段显示电路的设计，负责将BCD码用7段显示器显示出来。 三、扩展要求 1. 当测量结束后，蜂鸣器鸣响10声。 按照规范写出论文，要求字数在4000字以上，并进行答辩。论文内容包括概述（学习、调研、分析、设计的内容摘要）、EDA技术的现状和发展趋势、对EL教学实验箱和QuartusⅡ软件的掌握程度、数字钟的设计过程（包括原理图或程序设计、编译、仿真分析、硬件测试的全过程），论文中含有原理图、程序、仿真波形图及其分析报告。 完成期限2周 指导教师 专业负责人 年月日
东北石油大学课程设计成绩评价表 指导教师：年月日
摘要 Quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。 Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。 本文设计主要利用VHDL语言在EDA平台上设计一个数字电压表，它的显示位数为4位，由三大部分组成，每一部分又包含了若干子电路，将各电路组合起来，就构成了一个整体。。总的程序由几个各具不同功能的部分组成，其中包括循环控制P1、复位和状态转换P2、编码转换data、BCD码加法do、输出七段显示dout。并且使用Quartus7.2-II软件进行电路波形仿真，下载到EDA实验箱进行验证。 关键词： EDA（电子设计自动化）；VHDL（硬件描述语言）；ADC0809；数字电压表。
第1章习题解答 1．常用电子元器件有哪些？ 答、常用电子元器件有电阻器、电容器、电感器、晶体管、电子管、集成电路等。 2．电阻器是如何分类的？图1.13所示为哪种电阻器？请画出该电阻器的电路符号。 答：电阻器通常分为三类：固定电阻、特殊电阻及可调电阻。 图1.13所示为电位器（可变电阻器）。电路符号如下： 3．电阻器有哪些主要技术指标？ 答：电阻器的主要技术指标有额定功率、标称阻值、精度、温度系数、非线性、噪声、极限电压等。 4．电阻器的质量如何判别？ 答：电阻器的质量判别可采用以下方法： 1)看电阻器引线有无折断及外壳烧焦现象。 2)用万用表电阻测量阻值，合格的电阻器应稳定在允许的误差范围内，如超出误差范围或阻值不稳定，则不能选用。 3)根据“电阻器质量越好，其噪声电压越小”的原理，使用“电阻噪声测量仪”测量电阻器噪声、判断电阻器质量的好坏。 5．电位器的主要技术指标有哪些？ 答：电位器的主要技术指标有标称阻值、额定功率、滑动噪声、分辨力、阻值变化规律等。 6．电位器的质量如何判别？ 答：可通过以下两个步骤判别电位器的质量： 1)用万用表电阻档测量电位器两个同定端的电阻，并与标称值核对阻值。如果万用表指针不动或比标称值大的多，表明电位器已坏；如表针跳动，表明电位器内部接触不良。 2)测量电位器的滑动端与固定端的阻值变化情况。移动电位器的滑动端，若阻值从最小到最大之间连续变化，并且最小值越小越好，最大值接近标称值，说明电位器质量较好；如阻值间断或不连续，说明电位器滑动端接触不好，则不能选用。 7．色环电阻器的阻值如何识别？有一个四环碳膜电阻器，色环顺序是红、紫、黄、银。这个电阻器的阻值和误差是多少？ 答：阻值为270KΩ，误差为±10%。 8．图1.14为光敏电阻器的结构图，请说出其工作原理。 图1.13 习题2图图1.14 光敏电阻器的结构图答：光敏电阻器是一种对光敏感的元件，其电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而
电子系统设计（电子）复习题 第一章、电子系统设计基础 1、电子系统的定义是什么？ 电子系统主要是指多个电子源器件或功能模块组成，能实现较复杂的应用功能的客观实体2、什么是Top－Down设计，有何优点（P2）？ 自顶向下设计，由系统级设计开始，根据系统所描述的该系统应具备的各项功能，将系统划分为单一功能的子系统，在根据子系统功能划分各部件，完成部件设计后，最后才是单元电路和元件级设计。（系统—>子系统—>部件—>元件） 优点：避开具体细节，有利于抓住主要矛盾。适用于大型、复杂的系统设计。 第二章、常用电子元器件的应用 1、数字电位器的基本工作原理是什么（P16）？ 总的来讲，它是通过计数值来控制电阻值的。输入端有加/减计数端、片选，内部有7位计数器及其计数存储器、解码器，输出端是受模拟开关控制其通断的电阻阵列。电阻阵列是通过解码器中移除的码来控制其通断的，因此就有的每个计数值都有与其对应的模拟开关接通状况，也就有了不同的电阻值。 2、交流衰减器的输入输出关系推导。说明“欠”、“过”、“最佳”补偿的波形特点。举例说明此电路的一个典型应用，说明示波器探头的补偿原理（教材P20）。
“欠补偿”就是对于高频信号反应欠灵敏，因此测试设备所显示的幅度的变化跟不上被测信号的幅度变化，不管是上升沿还是下降沿，测试设备所显示出来的幅度的变化都是迟缓平滑的。“过补偿”就是对于高频信号反应过灵敏，因此测试设备所显示的幅度的变化跟超前被测信号的幅度变化，不管是上升沿还是下降沿，测试设备所显示出来的幅度的变化都是斗直尖锐的。“最佳补偿”就是对于高频信号的反应是同步的，因此测试设备所显示的幅度变化都同步被测信号的幅度变化