实用电子系统的设计与制作——最小系统设计
电子系统综合设计
电子系统电子系统综合综合综合设计设计一、 实验目的验目的：：本次电子设计要求学生自行完成脉宽调制法电容/电压(C/V)转换器电路设计和方波-三角波发生器电路设计，并运用电子仿真软件multisim 对所设计的电路进行分析、测试，直至测试结果符合设计要为止，使学生了解、掌握电子仿真软件multisim 的应用，并通过仿真软件的仿真结果，使学生进一步掌握脉宽调制法电容/电压(C/V)转换器和方波-三角波发生器的电路设计思路、电路结构、元器件参数的选取及计算过程，最后根据电路原理图进行电路板焊接和调试，对模拟仿真结果进行验证，从而为学生以后的科研工作打下一个坚实的基础。
二、 实验器材实验器材：：电脑一套，multisim 仿真软件一套。
三、 实验进度安排实验进度安排：：(1) 根据所给题目要求，自行设计电路原理图，并对电路设计原理进行分析。
(2) 运用multisim 仿真软件对电路进行仿真，用虚拟示波器观察各点波形，根据波各点波形对器件参数进行适当的修改，直道测试结果满意为止，从而加深了学生对电路设计原理的进一步掌握。
(3) 按照电路原理图焊接电路、调试电路，用示波器观察各点波形，分析测得波形与虚拟示波器观察各点波形是否一样。
四、 实验内容内容：：实验一、方波-三角波发生器仿真分析实验二、脉宽调制法电容/电压(C/V)转换器仿真分析 五、 实验原理实验原理：： 实验内容一实验内容一、、方波-三角波发生器仿真分析三角波发生器仿真分析：： 设计要求：设计振荡频率为500Hz 的方波-三角波发生器，要求方波输出电压为±12V ，三角波输出电压为±6V 。
要求写出设计思路、电路结构、元器件参数的计算过程，运用multisim 仿真软件对所设计的电路进行分析、测试；若测试结果不满足设计要求，调整电路结构或改变电路元器件参数，直至测试结果符合设计要求。
设计思路：设计波形发生器电路通常考虑两个方面的因素：一是选择什么样的输出波形电路，其次是确定该电路的振荡频率。
智能电子产品设计与制作
精选课件
“ Top－down”（自顶向下）设计方法 的设计精选步课件骤
3. 设计的划分与步骤
采用“ Bottom-up”（自底向上）设计方法 或者“ Top－down”（自顶向下）设计方法， 一般都可以将整个设计划分为系统级设计、 子系统级设计、部件级设计、元器件级设 计4个层次。对于每一个层次都可以采用3 步进行考虑。
精选课件
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三、电子作品设计制作步骤
精选课件
1 题目选择
选择题目按照如下原则进行： 1、明确设计任务，即“做什么？”。选择
题目应注意题目中不应该有知识盲点，即 要能够看懂题目要求。 2、明确系统功能和指标，即“做到什么程 度？”。 3、要确定是否具有完成该设计的元器件、 最小系统、开发工具、测量仪器仪表等条 件。
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2）. 明确方案的内容
（l）系统的外部特性 系统具有的主要功能？ 引脚数量？功能？ 输入信号和输出信号形式（电压？电流？
脉冲？等）、大小（量级？）、相互之间 的关系？ 输入信号和输出信号相互之间的关系？函 数表达式？线性？非线性？ 测量仪器仪表与方法？
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（2）系统的内部特性 系统的基本工作原理？ 系统的实现方法？数字方式？模拟方式？
精选课件
采用微控制器、可编程逻辑器件通过对器件内部 的设计来实现系统功能，是一种基于芯片的设计 方法。设计者可以根据需要定义器件的内部逻辑 和管脚，将电路板设计的大部分工作放在芯片的 设计中进行，通过对芯片设计实现电子系统的功 能。灵活的内部功能块组合、管脚定义等，可大 大减轻电路设计和电路板设计的工作量和难度， 有效地增强设计的灵活性，提高工作效率。同时 采用微控制器、可编程逻辑器件，设计人员在实 验室可反复编程，修改错误，以期尽快开发产品， 迅速占领市场。基于芯片的设计可以减少芯片的 数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高系统 的性能和可靠性。
电子系统设计课程设计
电子系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电子系统的基本原理，掌握电子元件的功能和电子电路的设计方法。
2. 使学生能够运用所学知识，设计并搭建简单的电子系统，如传感器应用、信号处理和控制系统。
3. 引导学生了解电子系统在实际应用中的发展现状和未来趋势。
技能目标：1. 培养学生运用电子绘图软件进行电路图设计的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够正确组装和调试电子系统。
3. 培养学生团队协作和问题解决能力，能够共同完成电子系统的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子科学的兴趣，激发创新意识，增强探究精神。
2. 引导学生树立正确的工程伦理观念，注重环保和资源利用，培养社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的学习习惯和团队合作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学和动手实践，注重培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生已具备一定的电子基础知识，具有较强的求知欲和动手能力，但对电子系统设计的整体认识尚浅。
教学要求：教师需结合学生特点，以理论为基础，实践为导向，引导学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电子系统的设计与制作，达到学以致用的目的。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子系统设计基础理论：- 电子元件特性与选型- 电路图绘制原则与方法- 电子电路的基本分析方法2. 电子系统设计实践：- 传感器应用电路设计- 信号处理电路设计- 控制系统电路设计3. 电子系统设计与制作：- 设计流程与方法- 电子绘图软件操作- 电子系统组装与调试4. 电子系统设计案例分析：- 现有电子产品的原理与结构分析- 创新电子系统设计实例讲解- 学生作品展示与评价教学内容根据课程目标，结合教材相关章节，制定以下教学大纲：第1周：电子系统设计基础理论第2周：电子元件特性与选型第3周：电路图绘制原则与方法第4周：电子电路的基本分析方法第5周：传感器应用电路设计第6周：信号处理电路设计第7周：控制系统电路设计第8周：设计流程与方法第9周：电子绘图软件操作第10周：电子系统组装与调试第11周：现有电子产品案例分析第12周：学生作品设计与制作第13周：学生作品展示与评价教学内容注重科学性和系统性，旨在使学生掌握电子系统设计的基本知识和技能，培养实际操作能力和创新意识。
毕业设计(论文)-基于单片机的多功能钟控收音机的设计与实现--闹钟子系统的设计与实现[管理资料]
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基于单片机的多功能钟控收音机的设计与实现——闹钟子系统的设计与实现摘要收音机是现在生活中的一种娱乐工具，它可以扩展我们的知识面，丰富我们是日常生活。
但是现在的收音机仅仅只拥有收台、听台、存台的功能，功能上非常的单一，为了让收音机具有更强大的的功能，设计了这套基于单片机的多功能钟控收音机系统。
这套系统在传统的收音机上增加了时钟设置、温度测量、液晶显示以及闹钟设置多项功能。
本文主要论述了系统的方案设计，系统硬件设计包括硬件选型和硬件电路图；系统软件设计包括程序流程图设计和关键代码。
通过编写代码实现收音机节目的播放、音量调节、电台切换及节目的自动搜索、节目频点存储功能、时钟设置、温度测量、液晶显示以及闹钟功能。
且能够通过按键调整系统时钟，到达设定闹铃时间值可选择蜂鸣器响或开启收音机到指定频点。
该系统与传统的收音机系统相比较，具有结构简单，抗干扰能力强，测量精度高，使用方便的特点。
关键字：单片机；收音机；闹钟；液晶显示Based on SCM multi-function clock radio control design and realized ——Alarm subsystem of design and implementationAuthor：Li XinfangTutor：Yang BoAbstractThe radio is now in the life of the one kind of entertainment tool, it can expand our knowledge, enrich our daily life is. But now the radio only accept ，listen , save a function, the function is a single, in order to let the radio has more powerful function, the set design based on single chip microcomputer multifunctional clock radio control system. The system in the traditional radio increased the clock set, temperature measurement, liquid crystal display and alarm multiple functions. This paper discusses the design of the whole system, hardware design including hardware selection and hardware circuit diagram; System software design including program flowchart design and key code. By writing code realization of radio programs broadcast, volume adjustment, radio switch and programs to be automatic search, the program frequency memory function, clock set, temperature measurement, liquid crystal display and alarm clock function. And to be able to button to adjust the system clock, to set the alarm time value can choose a buzzer rang or open radio frequency to the specified. This system and the traditional radio system comparison, the structure is simple, strong anti-jamming ability, high accuracy, easy to use features.Key words: Single chip microcomputer; the radio; the alarm clock; liquid crystal display目录1 绪论 0 0研究的目的及意义 0本文结构 (1)2 系统方案设计 (2) (2) (2)收音机模块 (3)时钟模块 (3)温度模块 (3)显示模块 (3)闹钟模块 (3)按键模块 (4)3 系统硬件设计 (5) (5) (5)AT89S52单片机的引脚结构分析 (6)单片机最小系统设计图 (7)显示模块硬件电路设计 (7) (7)显示模块电路设计 (8)按键模块硬件电路设计 (8)时钟模块的硬件电路设计 (9) (9) (9) (10)存储模块硬件电路设计 (11) (11) (11)AT24C02电路设计 (12)打铃模块电路设计 (12)4 系统软件设计 (14)系统软件总体设计 (14)主控模块详细设计 (14)显示模块详细设计 (16)按键模块详细设计 (17)时钟模块详细设计 (18) (18)存储模块详细设计 (20) (21) (23)5系统的调试与实现 (25)C介绍 (25)6 结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1 绪论收音机一直在人们的生活娱乐中占有非常重要的地位。
全国大学生电子设计竞赛培训系列教程
全国大学生电子设计竞赛培训系列教程《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——基本技能训练与单元电路设计》内容简介本书是全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之一——《基本技能训练与单元电路设计》分册。
全书共7章，主要介绍了“全国大学生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题原则及要求、历届考题的类型、考题所涉及的知识面和知识点、竞赛培训流程，以及赛前、竞赛期间的注意事项等内容；并较详细地讲解了电子竞赛制作的基础训练、单片机最小系统和可编程逻辑器件系统设计制作；最后介绍了单元电路的工作原理、设计与制作。
本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息科学与工程类专业、电气工程及自动控制类专业的大学生参加“全国大学生电子设计制作竞赛”的培训教材，也可作为各类电子制作、详程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术工程师的参考书。
前言全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校的信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，鼓励广大学生踊跃参加课外活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。
全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办了七届。
深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、队和学生逐年递增。
全国大学生电子设计竞赛组委会为了组织好这项竞赛事，编写了电子设计竞赛获奖作品选编，深受参赛队员的喜爱。
有许多参赛队员和辅导教师反映，若能编写一部从基本技能训练、单元电路设计直至综合设计系列教程，那将是锦上添花。
2006年北京理工大学罗伟雄教授在湖南指导工作时也曾提出这个设想。
当时就得到了国防科技大学的领导和教员响应。
立即组建了“全国大学生电子设计竞赛培训系列教程编写委员会”。
《实用电子电路设计与制作》课程改革初探
二 、 程标 准 开发 的 原则 课 本课程是 我们经 过多次的企业调研 ，请 企业的实践专家来学校 做 详细 的职业能力分析 ， 多次召开专业综合 能力与专项技能分析研讨 并 会后 ， 根据企业对毕业生 的能力要求而构建 的。通过研讨 ， 提炼 出了教 学任务 ， 整合 了课程 内容 ， 了课 程能力 目 。 确定 标 课程标准开发 的原则是 ： 以专业培养 目 为依据——确定课程 的教学 目 标 标 通过对教学 目 标进行解析—— 获得 能力 目 标解 析表 以职业能力为依据——确定课程 的教学 内容 以典型产 品为载体——设计学 习活 动 以产业界现行技术规范为参照——制定考核方案 课程的能力 目标 围绕着一个完整 的任 务过程 ， 图 １ 如 所示 ：
一
圜 一 圈 ＋
图 ２教学过程框图 （） １ 明确任务 ， 制定计划 ： 项 目开始前 ， 每个 发给学生项 目 任务 书和 项 目指导书 ， 使学生 明确所设计 和制作电路的技术指标 ， 明确考核方 法 和考核标 准 ， 并制定详细 的工作计划 。 （） ２ 设计 电路 ： 这个 阶段要学 习理论 知识 ， 学习 电路的设计方法 ， 让 学 生在课下上 网或查阅资料 ， 找到集成 电路管 脚图 、 典型应用 电路等 ， 课上 根据设计指标要求 ， 让学生分组 （ 一般 ３ ４ － 人一组 ）按照要求设计 ， 电路 ， 画电路 图， 确定元器件参数 。 教师对学生设计 的电路要进行讲评 ， 指 出所设计 电路 的优点及缺陷 。 （） ３ 制作 、 调试 电路 ： 学生按照电路图焊接并调试 电路 。 整个制作 和 调试 过程 中， 师只起指导作用 ， 教 帮学生分析 故障产生的原 因 ， 一切 问 题 由学生 自己解决 。 （） ４ 验收 ： 学生实操过程中随时验收。 验收过程 中， 根据设计 电路 的 技术指标要求 ， 由学生 自己测试制作的电路 。 每个学生制作 的每一个项
综合电子系统设计-电子系统的构成讲解学习
电子系统的构成
程序
存储器
微
处
数据
理
存储器
器
系统管理
系统译 码控制
键盘 触摸屏
显示器 LED、LCD
状态开关 拨码盘
开关量 输入输出
模拟量 输出通道
模拟量 输入通道
电源
外部设备
2020/7/27
外部设备
外部 控制对象
传感器 信号源
电子系统的构成
微处理器
➢类型： 单片机，DSP，通用CPU，嵌入式微处理器
2020/7/27
电子系统的构成
单片机
ADuC812/831
监视定时器(WDT) 电源监视器(PSM) 通用异步收发传输器UART I2C兼容串行接口 SPI串行接口 每秒200K， 8通道，高精度12位ADC，片内
40ppm/℃电压基准 DMA控制器 2个12位电压输出DAC， 片内温度传感器。
型的掉电电流为1µA。 所有口线均有LED 驱动能力（20mA）。但整个芯片有一
个最大值的限制。 4 个中断优先级。 8 个键盘中断输入，另加2 路外部中断输入。 双数据指针 施密特触发端口输入 202仿0/7/真27 支持。
2020/7/27
电子系统的构成
单片机
LPC92X
2020/7/27
电子系统的构成
嵌入式处理器（ARM7） LPC2138
2020/7/27
电子系统的构成
嵌入式处理器（ARM7） LPC2138
2020/7/27
电子系统的构成
嵌入式处理器（ARM7） LPC2138
16/32位ARM7TDMI-S核，超小LQFP封装； 16/32/64kB片内SRAM； 128/256kB片内Flash程序存储器； 128位宽度接口/加速器可实现高达60 MHz工作
模拟电路子系统的设计
仪表放大器
滤波电路
2.4.2 D/A转换器
基本原理
电阻分压器和跟随器：
UO=A·Ui（0≤A≤1）
DAC和运算放大器：
UO=-Dn·Ui（0≤Dn≤1）
基本原理（续）
D/A内部构造框图
将n为二进制数字量转换成模拟量输出框图如下：
基准 电压源
N位二 进制数
数码寄 存器
N位模 拟开关
电阻译 码网络
应用
接口设计
D/A转换芯片旳选择原则：考虑芯片旳性能、 构造及应用特征。 在性能上必须满足D/A转换旳技术要求；在构 造和应用特征上应满足接口以便、外围电路简 朴、价格低廉等要求。
接口技术
1） D/A转换芯片旳性能指标 静态指标； 动态指标：建立时间、尖峰等 环境指标：增益温度参数
2） D/A转换芯片旳构造特征（原理） 数字输入：涉及接受数码制，数据格式以及逻辑电平等 数字输出：例，电流输出型、电压输出型等等 锁存特征及转换控制 参照源:参照源配制，输入数字码与模拟输出电压旳极性
状态只有“0”和“1”。数字信号能够根据需要再经 D/A变换成模拟电信号，再由电信号转换成物理量。
数字系统旳优点：抗干扰强、便于处理、可采用高 度集成旳数字器件，便于利用计算机技术等。 但不论模拟系统还是数字系统都要用模拟电子电路。
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《实用电子系统的设计与制作》设计报告目录一、原理分析......................................................................................................- 2 -二、方案选择......................................................................................................- 2 -1.单片机选择..................................................................................................- 2 -2.原理图和PCB图绘制 .................................................................................- 3 -3.PCB制板 ......................................................................................................- 4 -三、电路原理图绘制..........................................................................................- 4 -1、复位电路 .....................................................................................................- 4 -2、晶振电路 .....................................................................................................- 4 -3、JTAG仿真接口.............................................................................................- 5 -4、电源设计 .....................................................................................................- 5 -5、总设计图 .....................................................................................................- 6 -四、PCB图绘制 ..................................................................................................- 7 -1.设计步骤......................................................................................................- 7 -2.设计原则......................................................................................................- 7 -3.PCB图 ..........................................................................................................- 8 -五、综合调试................................................................................................... - 10 -1.软件调试................................................................................................... - 10 -2.硬件调试................................................................................................... - 11 -六、总结........................................................................................................... - 12 -一、原理分析单片机就是将电子计算机的基本环节如中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器和一些输入/输出接口电路、总线等都集成在一块芯片上的微型计算机，简称单片机。
中央处理器包括运算器、控制器和寄存器，是单片机的核心。
存储器是用来存放数据和程序的，在单片机芯片中包含两类存储器：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM可以被CPU随机读写，但单片机断电后，所保存的信息就会消失，一般用来存放临时数据；ROM中的信息只能被CPU 读取，CPU不能对它进行操作，通常用于存放系统程序和固定的表格数据。
ROM 中的内容只能通过专用的编程器事先对它写入。
输入/输出接口是单片机与外部设备连接的桥梁，单片机和外部设备（如键盘、显示器等）之间信息的传送全部都通过输入/输出（I/O）接口来实现。
总线就是连接各部件信号线的总称，主要是用来传送数据、地址和控制信息。
最小系统有两种形式：硬件最小系统由电源、主板和CPU、内存组成.在这个系统中，没有任何信号线的连接，只有电源到主板的电源连接，在判断的过程中通过声音来判断这一核心组成部分是否可正常工作；软件最小系统由电源,主板,CPU.内存，显示卡/显示器.键盘和硬盘组成，这个最小系统主要用来判断系统是否可完成正常的启动与运行。
二、方案选择1. 单片机选择最小系统以Atmega16单片机为核心，其包括晶振电路、复位电路、电源电路、JTAG下载口电路等。
Atmega16的引脚定义与功能：VCC（引脚10）：芯片电源，接+5V。
GND（引脚11、31）：接地端。
XTAL1（引脚13）：内部震荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个引脚。
XTAL2（引脚12）：内部震荡电路反相放大器的输出端，是外接晶振的另一个输入引脚。
RESET（引脚9）：复位端。
PA0~PA7（引脚40~33）：双向输入/输出端口。
PB0~PB7（引脚1~8）：双向输入/输出端口。
PC0~PC7（引脚22~29）：双向输入/输出端口。
PD0~PD7（引脚14~21）：双向输入/输出端口。
双向输入/输出端口，当该端口不作为输入/输出端口使用时，每一个引脚也可以有第二功能。
2. 原理图和PCB图绘制晶振电路，在设计单片机系统电路时，是必不可少的。
在计算机系统中，所有的工作都是在一个时钟下同步工作的，这样才不会出现冲突。
时钟的快慢决定系统的工作效率，通常所说的计算机的主频就是指系统时钟的频率。
而在计算机系统中，系统时钟是由晶振电路来提供的。
复位电路，在单片机系统中，是不可缺少的。
单片机在正常工作前，必须要进行复位操作，目的是将CPU以及系统中其它部件都处于一个明确的初始状态，便于系统启动。
JTAG仿真接口用于连接最小系统板和仿真器，实现仿真器对DSP的访问，JTAG接口的连接需要和仿真器上的接口一致。
标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。
最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。
PCB图，先绘制Atmega16芯片底座、四脚开关、六脚开关、三角电源、JTAG 接口等元件的封装；在原理图中执行Design菜单中的Updata PCB，导入封装；在Design中的Rules里定义PCB的规则，如最小间距、铺铜间距、过孔及焊盘处理等、线宽等；画板子外围边框；把各元件按就近原则排列布局；连线根据电流的大小定线的宽度，连线过程中要不断改变、重新对器件进行布局；最后，补泪、覆铜。
3. PCB制板根据PCB图，利用凿孔机进行打孔。
对打完孔的板子，进行打磨。
利用专门的复写纸张将设计完成的PCB图通过喷墨打印机打印输出，然后将印有电路图的一面与铜板相对压紧，最后放到热交换器上进行热印，通过在高温下将复写纸上的电路图墨迹粘到铜板上。
将含有墨迹的铜板放入其中，等三至四分钟左右，等铜板上除墨迹以外的地方全部被腐蚀之后，将铜板取去，然后将清水将溶液冲洗掉。
腐蚀后，打磨板子。
腐蚀完毕后，可以焊接元件了。
三、电路原理图绘制1、复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。
片内复位电路是复位引脚RST通常采用上电自动复位和按键手动复位两种方式，此电路系统采用的是按键手动复位电路，高电平时复位。
当时钟频率选用8MHz时，C取0.1μF，R约为10K。
2、晶振电路单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
因此，此系统电路的晶体振荡器的值为8MHz，电容瓷片电容值为33pF。
3、JTAG仿真接口JTAG仿真接口用于连接最小系统板和仿真器，实现仿真器对DSP的访问，JTAG接口的连接需要和仿真器上的接口一致。
标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。
JTAG引脚的定义：TCK——测试时钟输入；TDI——测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；TDO——测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；TMS——测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。
4、电源设计最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。