《電子設(shè)計工程實踐(第2版)》是指導(dǎo)本科生科技創(chuàng)新課題和參加全國大學(xué)生、研究生電子設(shè)計競賽的工作成果總結(jié)。注重內(nèi)容的實踐性和實用性。通過3個典型的電子設(shè)計案例的完整實現(xiàn)過程,詳細講解利用單片機、FPGA進行電子系統(tǒng)設(shè)計的方法、步驟,給出了戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)獲全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎、中國研究生電子設(shè)計競賽全國總決賽一等獎等部分優(yōu)秀參賽作品設(shè)計實例。全書共分6章。內(nèi)容包括:電子設(shè)計工程實踐概述、基礎(chǔ)知識與基本技能、基于微控制器的智能環(huán)境測控系統(tǒng)設(shè)計、基于FPGA的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計、基于GPS和GSM的放射源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例、電子設(shè)計競賽獲獎優(yōu)秀作品實例等。
《電子設(shè)計工程實踐(第2版)》可以作為電子信息類專業(yè)學(xué)生進行電子制作、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計實踐的參考書,也可作為參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、中國研究生電子設(shè)計競賽的參考資料,對畢業(yè)求職和電子產(chǎn)品研發(fā)人員也具有一定的參考價值。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,EDA、MCU、FPGA、IPCore、SOC等技術(shù)與相關(guān)開發(fā)工具不斷發(fā)展、融合,為電子系統(tǒng)的設(shè)計與工程實踐提供了方便。另一方面,電子設(shè)計所涉及的知識面廣、內(nèi)容多而雜,導(dǎo)致初學(xué)者很難建立起系統(tǒng)的概念,由于沒有享受到小的設(shè)計成果所帶來的成就感,導(dǎo)致一部分人中途放棄,從此不敢動手、不愿動手,制約了實踐動手能力的提高。因此,我們結(jié)合指導(dǎo)本科生科技創(chuàng)新課題、組織指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生與研究生電子設(shè)計競賽的工作經(jīng)驗總結(jié)編寫了本書,介紹基于微控制器的智能環(huán)境測控系統(tǒng)設(shè)計、基于FPGA的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計、放射源監(jiān)控系統(tǒng)等3個典型的電子設(shè)計作品案例,包括成果演示與軟硬件完整實現(xiàn)過程的詳細講解,引導(dǎo)初學(xué)者體驗利用單片機、FPGA進行電子系統(tǒng)設(shè)計帶來的樂趣。同時,給出了戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)獲全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎、中國研究生電子設(shè)計競賽全國總決賽一等獎等部分優(yōu)秀參賽作品設(shè)計實例,作為指導(dǎo)本科生科技創(chuàng)新課題、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、研究生電子設(shè)計競賽的工作成果總結(jié)與大家分享。
本書注重內(nèi)容的實踐性和實用性。采用設(shè)計案例剖析法,通過典型的電子設(shè)計案例的完整實現(xiàn)過程,給出利用單片機、FPGA進行電子系統(tǒng)設(shè)計的方法、流程與具體實現(xiàn)步驟,目的在于幫助初學(xué)者建立系統(tǒng)的概念,明確需要具備的基礎(chǔ)知識、基本技能,引導(dǎo)初學(xué)者系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握相關(guān)的開發(fā)工具,在確立自己的設(shè)計目標(biāo)后,鍛煉進行整體構(gòu)架設(shè)計、規(guī)劃的能力,并通過具體的軟硬件設(shè)計、調(diào)試過程,提升自己的工程實踐能力。
本書是一本綜合性較強的實例教程,內(nèi)容涉及模擬電路、數(shù)字電路、單片機技術(shù)、C語言程序開發(fā)、EDA技術(shù)、硬件描述語言等方面的知識.對所涉及的課程知識與工具的基本情況進行了簡要介紹,讀者在了解概貌的基礎(chǔ)上,可根據(jù)自己的需求參考相關(guān)書籍、資料進行深人研究。
本書是在2012年出版的《電子設(shè)計工程實踐》的基礎(chǔ)上修訂而成的,主要補充、更新了第3章中部分內(nèi)容。調(diào)整了第4章FPGA系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例,將原來的附錄部分增設(shè)為第6章,調(diào)整、更新了部分作品內(nèi)容。增加了中國研究生電子設(shè)計競賽獲獎優(yōu)秀作品介紹。全書共分6章,前2章主要探討現(xiàn)代設(shè)計理念、實踐能力培養(yǎng)和必需的相關(guān)背景知識與技能。后4章通過實際案例的方法.講述單片機的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實例、FPGA系統(tǒng)設(shè)計實例、電子設(shè)計競賽獲獎優(yōu)秀作品設(shè)計實例。各章節(jié)具體內(nèi)容如下。
第1章講述現(xiàn)代電子設(shè)計理念與工程應(yīng)用問題,探討工程實踐能力的培養(yǎng)問題。主要包括:EDA技術(shù),工程實踐能力的培養(yǎng),電子設(shè)計中的EMC與抗干擾、可靠性設(shè)計、可測性設(shè)計、電子系統(tǒng)的故障診斷與排除等內(nèi)容。
第2章講述基礎(chǔ)知識與基本技能。包括:常見基本單元電路,簡要介紹模擬、數(shù)字電路仿真工具EWB、Multisim、單片機仿真工具Proteus、FPGA開發(fā)工具ISE/Vivado與Quar-tusII、PCB設(shè)計工具Protel、AltiumDesigner,PCB熱轉(zhuǎn)印方法。信號發(fā)生器、示波器、頻譜儀、邏輯分析儀等測試儀器的功能與主要技術(shù)指標(biāo)。
第3章講述基于微控制器的智能環(huán)境測控系統(tǒng)設(shè)計。從硬件設(shè)計、源代碼開發(fā)、編譯調(diào)試過程、芯片燒寫直到作品功能演示、改進美化,詳細講解了一個單片機應(yīng)用小系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的完整過程。給出了設(shè)計文件組織結(jié)構(gòu),SourceInsight編碼方法,主程序、DSl8820程序、中斷程序、按鍵處理程序、液晶顯示程序等詳細源代碼及其說明。
第4章講述基于FPGA的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計。首先介紹設(shè)計要求,以及項目所涉及的FIFO存儲器、UDP協(xié)議的基礎(chǔ)知識,然后介紹設(shè)計方案和設(shè)計實現(xiàn)過程,包括硬件設(shè)計,Verilog代碼設(shè)計,利用Chipscope與MATLAB進行調(diào)試、板級調(diào)試的完整過程。
第5章講述基于GPS和GSM的放射源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例。包括:總體方案設(shè)計,GPS模塊、GSM模塊、單片機模塊等硬件設(shè)計,單片機終端和遠程監(jiān)控PC端軟件設(shè)計,給出了完整的硬件電路圖與程序源代碼。
第6章介紹電子設(shè)計競賽獲獎優(yōu)秀作品實例。包括:全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、中國研究生電子設(shè)計競賽簡介,全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽部分獲獎優(yōu)秀作品的完整設(shè)計報告,中國研究生電子設(shè)計競賽部分獲獎優(yōu)秀作品實例簡介。
本書的修訂由陳世文、苑軍見、黃東華等共同完成,其中,陳世文編寫第1章,第2章,第3章,第5章,第6章部分內(nèi)容,并負責(zé)全書的統(tǒng)稿工作;苑軍見編寫第4章,第6章6.6.4.、6.6.5、6.6.6小節(jié),并做了大量文字校對與圖表整理工作;黃東華編寫第6章的6.4.2、6.5.2小節(jié)。
在本書的修訂過程中,得到了許多人的支持與幫助。陳雨林調(diào)試編寫了第3章中的程序并撰寫了詳細的技術(shù)資料,本書第4章的作品實例參考了芯驛電子科技(上海)有限公司提供的技術(shù)文檔.本書第5章的作品參考了本科生科技創(chuàng)新項目中張東升、張戰(zhàn)韜、張俊等學(xué)生的課題成果總結(jié),第6章引用了戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)參加電子設(shè)計競賽部分獲獎作品的設(shè)計報告。此外,本書的編寫參考了國內(nèi)外相關(guān)著作與文獻,王功明、邢小鵬、韓卓茜、呂世鑫、秦鑫、胡雪若白、陳蒙等研究生在本書的文檔整理、編輯、校對過程中做了大量工作,在此一并表示誠摯的感謝。
書中案例源代碼可向責(zé)任編輯許波建索取(xuboiian@263.net)。
由于作者水平有限,書中難免存在一些缺點和錯誤,敬請各位專家、同行和讀者批評指正。
第1章 概述
1.1 EDA技術(shù)
1.2 工程實踐能力的培養(yǎng)
1.3 電子設(shè)計工程問題
1.3.1 EMC與抗干擾
1.3.2 可靠性設(shè)計
1.3.3 可測性設(shè)計
1.3.4 故障診斷與排除
第2章 基礎(chǔ)知識與基本技能
2.1 基本單元電路
2.2 開發(fā)工具
2.3 電子工藝技能
2.4 測試儀器
第3章 基于微控制器的智能環(huán)境測控系統(tǒng)設(shè)計
3.1 硬件設(shè)計
3.1.1 器件選擇
3.1.2 電路原理圖設(shè)計
3.2 源代碼開發(fā)
3.2.1 文件組織結(jié)構(gòu)
3.2.2 Source Insight編碼
3.3 詳細源代碼及其說明
3.3.1 主程序
3.3.2 DSl8820程序
3.3.3 中斷程序
3.3.4 按鍵程序
3.3.5 液晶顯示程序
3.4 調(diào)試與實現(xiàn)
3.4.1 編譯調(diào)試過程
3.4.2 芯片燒錄
3.4.3 作品功能演示
3.4.4 改進美化
3.5 智能環(huán)境控制器設(shè)計實例
3.6 小結(jié)
第4章 基于:FPGA的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計
4.1 設(shè)計要求
4.2 基本原理
4.2.1 FIFO存儲器
4.2.2 UDP協(xié)議
4.3 設(shè)計方案
4.3.1 發(fā)送部分
4.3.2 接收部分
4.4 設(shè)計實現(xiàn)
4.4.1 硬件設(shè)計
4.4.2 Verilog代碼設(shè)計
4.5 Chipscope與MATLAB調(diào)試
4.5.1 發(fā)送部分調(diào)試
4.5.2 接收部分調(diào)試
4.6 板級調(diào)試
4.7 本章小結(jié)
第5章 基于GPS和GSM的放射源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例
5.1 總體方案設(shè)計
5.2 硬件設(shè)計
5.2.1 模塊主要特性介紹
5.2.2 硬件電路實現(xiàn)
5.3 軟件設(shè)計
5.3.1 單片機軟件部分
5.3.2 Windows端軟件設(shè)計
5.4 小結(jié)
第6章 電子設(shè)計競賽及獲獎優(yōu)秀作品實例
6.1 電子設(shè)計競賽簡介
6.1.1 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽
6.1.2 P國研究生電子設(shè)計競賽
6.2 作品1 LC諧振放大器
6.2.1 賽題要求
6.2.2 全國一等獎作品
6.3 作品2簡易數(shù)字信號傳輸性能分析儀
6.3.1 賽題要求
6.3.2 全國一等獎作品
6.4 作品3數(shù)字頻率計
6.4.1 賽題要求
6.4.2 全國一等獎作品
6.5 作品4自適應(yīng)濾波器
6.5.1 賽題要求
6.5.2 全國二等獎作品
6.6 研究生電子設(shè)計競賽作品
6.6.1 基于GD32的智能光通信定位頭盔
6.6.2 基于ADS-B的無人機自動避讓系統(tǒng)
6.6.3 基于擬態(tài)架構(gòu)的抗攻擊DNS原型系統(tǒng)設(shè)計與實驗
6.6.4 高精度形變測量雷達設(shè)計與實現(xiàn)
6.6.5 基于FPGA的SDN網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化系統(tǒng)
6.6.6 便攜式頻譜監(jiān)測儀
參考文獻