电子系统设计实例
B RT
电子系统设计
Hale Waihona Puke 5.3 智能电子系统设计示例
一．设计任务与要求
1. 设计任务
➢ 设计一个水温控制系统。
2. 基本要求
➢ 一升水由1kW的电炉加热，要求水温可以在一定范围内 由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以 保持设定的温度基本不变。
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电子系统设计
3. 主要性能指标
➢ 温度设定范围：40～90℃，最小区分度为1℃； ➢ 控制精度：温度控制的静态误差≤1℃； ➢ 用十进制数码显示实际水温； ➢ 能打印实测水温值。
电子系统设计
❖根据运行速度要求
➢ 在绝大多数智能电子系统中，划分软、硬件功能往往是由系 统的运行速度决定；
➢ 例如，单片机的时钟频率一般在6～12MHz左右，执行一条指 令至少需要1μs，而完成任何一项工作需要若干条指令，因 此比数字逻辑电路(无论是组合电路还是时序电路)都慢得多；
➢ 如果某一任务的执行时间要求少于10μs，就必须采用硬件电 路实现。否则，如采用确能完成此项任务的高速微处理器系 统，则会造成浪费。
➢ 直接利用已成熟原理或软件来替代硬件不受此限。
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❖根据可靠性要求
➢ 硬件线路越复杂，系统可靠性就越差；
➢ 采用软件替代硬件功能，是提高可靠性的一个好办法；
➢ 在一些特殊场合，如军用及各种恶劣环境中，往往采用硬件 冗余线路来提高系统可靠性。
❖根据研制周期要求
➢ 为了加快智能型电子系统的研制速度，应尽量考虑采用各种 标准软硬件或利用已有成熟的软硬件来完成系统的功能，而 不必拘泥于前面所述细节。
➢一般认为，一个智能型电子系统应具备数据采集、处理、判 断、分析和控制输出的能力，在智能化程度较高的电子系统中， 还应该具备预测、自诊断、自适应、自组织和自学习控制功能；
➢以微处理器为核心的电子系统，可以很容易地将计算技术与 实用技术结合在一起，组成新一代的“智能型电子系统”。
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电子系统设计
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电子系统设计
❖根据成本要求
➢ 智能电子系统研制费用包括硬件和软件费用，软件的费用不 仅是设计师所花费的脑力劳动，还有各种调试工具、消耗品 的费用；
➢ 软件费用的特点是研制费用昂贵，复制费用低廉；
➢ 在批量生产的产品研制中，应尽可能利用软件代替硬件，降 低成本；
➢ 小批量或单件产品不宜采用软件代替硬件办法，这会增加软 件研制费用；
t
➢这种控制方案一般在大惯性系统对控制精 度和动态特性要求不高的情况下采用。
❖比例控制(P控制)
y
➢比例控制的输出与偏差成比例关系；
➢当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程时 间短，但过程终了存在余差；
➢适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、
t
允许被控量在一定范围内变化的系统。
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➢ 智能型电子系统的硬件与软件之间有密切的相互制约的联系， 硬件和软件具有一定的互换性；
➢ 由硬件来完成一些功能可以提高工作速度，减少软件工作量； 由软件来完成某些功能，可降低硬件成本、简化电路，提高 系统可靠性；
➢ 可根据系统的运行速度、成本、可靠性和研制周期等要求来 确定软、硬件功能的划分。
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4. 扩展功能
➢ 具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将 结果传送到其他数据设备；
➢ 采用适当的控制方法，当设定温度或环境温度突变时， 减小系统的调节时间和超调量；
➢ 温度控制的静态误差≤0.2℃；
➢ 能自动显示水温随时间变化的曲线。
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二．总体论证
1. 控制方法选择
➢水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点， 水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因而可以归于具 有纯滞后的一阶大惯性环节；
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电子系统设计
第五章 智能电子系统设计示例
5.1 概述
➢所谓智能型电子系统，是指具有一定智能行为的系统。具体 地说，若对于一个问题的激励输入，系统能够产生适合求解问 题的响应，这样的系统称为智能系统；
➢以上虽然给出了智能系统的定义，但没有提出一个明确的界 限，规定什么样的系统才算是智能系统。事实上，即使是智能 系统，其智能程度也有高低；
5.2 智能电子系统设计方法与过程
一．设计过程
➢ 智能电子系统的 设计过程应包括 总体论证、系统 设计、软、硬件 开发、联机调试 和产品定型等几 个步骤。
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电子系统设计
二．设计方法
➢ 智能电子系统的设计包含对系统硬件和软件的综合设计；
➢ 一个科学的设计方法，一般都具有以下的内容和步骤：总体论 证、系统功能划分、指标分配与框图构成。
1. 总体论证
➢ 总体论证包括系统性能指标的论证和系统组成的论证两个方面；
➢ 总体论证的方法是通过大量的调查研究，对系统具有的功能、性 能指标以及可能的组成方案进行综合考虑；
➢ 经过总体论证之后得到的系统总体方案应能解决以下问题：
了解国内外相似产品的开发水平、器材设备技术水平和供应状态。对所接受委托 项目，还应充分了解对方技术要求、环境状况、技术水平，明确设计内容；
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3. 指标分配与框图构成
➢ 针对总体方案所提出的任务、要求和条件，就可以用具有一 定功能的若干单元方框图构成一个总方框图，并将系统的性 能指标分配到各单元方框中去；
➢ 对于较粗的方框还可以作进一步分解，直到每一个子方框至 少可用一个能满足其功能的方案去实现为止；
➢ 将每个方案的可行性和优缺点逐一进行分析，再加以比较、 优化筛选，就可得到较理想的系统方案。
了解可移植的软、硬件技术。能移植的尽量移植，以防大量的低水平重复劳动； 摸清软、硬件技术难度，明确技术主攻方向。
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电子系统设计
2. 系统功能划分
➢ 一个智能电子系统的设计，既有硬件设计任务，也有软件设 计任务。系统功能的划分既包括应用系统的软、硬件划分， 也包括软、硬件系统内各模块之间的功能划分；
➢对于大惯性系统的过渡过程控制，一般可采用以下几种控制方案：
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电子系统设计
❖开关量控制
➢这种方法通过比较给定值与被控参数的偏
y
差来控制输出的状态：开通或关断，因此控
制过程十分简单，也容易实现；
➢但由于输出控制量只有两种状态，使被控
参数在两个方向上变化的速率均为最大，因
此容易引起反馈回路振荡，控制精度不高；
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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。
机电一体化系统总体设计与实例分析-智能洗衣机
实例运行效果测试与分析
测试目的
对智能洗衣机的各项功能进行测试，验证其性能和可靠性。
测试方法
按照标准操作程序，对洗衣机的各项功能进行测试，记录数据并进行 分析。
测试结果
经过测试，智能洗衣机在各项功能指标上均表现出色，具有高效、稳 定的性能。
结果分析
通过对测试结果的分析，可以得出智能洗衣机在设计和制造过程中充 分考虑了用户需求和使用场景，具有较高的实用性和可靠性。
网络化
通过物联网、云计算等技术， 实现远程监控、故障诊断和协 同作业。
绿色化
注重环保和节能，推广可再生 能源和资源循环利用。
03 智能洗衣机系统设计
智能洗衣机系统概述
智能洗衣机系统是一种集成了机 械、电子、控制和信息技术的自 动化设备，用于完成洗衣、漂洗、
甩干和烘干等任务。
智能洗衣机系统具有自动化、智 能化、高效节能和环保等特点， 能够满足现代家庭和工业生产的
机电一体化系统总体设计与实例分 析-智能洗衣机
目 录
• 引言 • 机电一体化系统概述 • 智能洗衣机系统设计 • 智能洗衣机实例分析 • 结论与展望
01 引言
主题介绍
智能洗衣机
随着科技的发展，智能家电已经成为人们日常生活的重要组成部分。智能洗衣机作为其中的代表，具有自动化、 智能化、高效节能等特点，为人们提供了更加便捷、舒适的洗衣体验。
需要。
智能洗衣机系统的设计需要综合 考虑机械结构、控制系统、人机
交互和可靠性等方面的因素。
智能洗衣机系统硬件设计
电机
传感器
电机是智能洗衣机系统的核心部件，用于 驱动洗衣机的各种运动部件，如波轮、滚 筒等。
传感器用于检测水位、温度、重量等参数 ，并将数据反馈给控制系统，以 结论与展望
电子设计与制作100例(第3版)
1.3 电子制作常用工具
1.3.2 焊接工具
1.3.4 其他工具 与材料
1 电子设计与制作 基础
1.4 手工焊接技术
1.4.1 焊接基 础
1.4.3 焊接质 量分析
1.4.2 锡焊机 理
1.4.4 手工焊 接
1 电子设计与制作基础
1.5.1 电子元器 件的安装
A
1.5.2 电子制作 的装配技术
B
1.5 电子制作装配技术
1 电子设计与制作基础
1.6.1 电子制作 测量
1.6.3 调试过程 中的常见故障
1.6.2 电子制作 调试
1.6.4 调试过程 中的故障排查法
1.6 电子制作调试与故障排 查
02
O
N
E
2 基本电子元器件
2 基本电子元器件
2.1 电阻器的简 单识别与型号命名
法
2.2 电容器的简 单识别与型号命名
2.5.1 集成电路的型号命 名法
2.5.3 集成电路的封装形 式
2 基本电子元器件
2.5 半导体集成电路型号命名法
2.5.2 集成电路的分类
03
O
N
E
3 电子设计与制作实践
3 电子设计与制作实践
3.1 实例1：数显式 大电容测量电路设计
3.3 电路原理图及印 制电路板图绘制
3.5 点阵板及表面贴 装元件手工焊接实践
4 电源 电路制作 实例
4.3 实例9：+5V、 ±12V稳压电源
https:///
4.3.2 元器 件选择
1
2
3
4.3.1 工作原 理
4.3.3 制作 与调试
4 电源 电路制作 实例
4.4 实例10：新颖的 5～16V可调电源
1.3.2 焊接工具
1.3.4 其他工具 与材料
1 电子设计与制作 基础
1.4 手工焊接技术
1.4.1 焊接基 础
1.4.3 焊接质 量分析
1.4.2 锡焊机 理
1.4.4 手工焊 接
1 电子设计与制作基础
1.5.1 电子元器 件的安装
A
1.5.2 电子制作 的装配技术
B
1.5 电子制作装配技术
1 电子设计与制作基础
1.6.1 电子制作 测量
1.6.3 调试过程 中的常见故障
1.6.2 电子制作 调试
1.6.4 调试过程 中的故障排查法
1.6 电子制作调试与故障排 查
02
O
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2 基本电子元器件
2 基本电子元器件
2.1 电阻器的简 单识别与型号命名
法
2.2 电容器的简 单识别与型号命名
2.5.1 集成电路的型号命 名法
2.5.3 集成电路的封装形 式
2 基本电子元器件
2.5 半导体集成电路型号命名法
2.5.2 集成电路的分类
03
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3 电子设计与制作实践
3 电子设计与制作实践
3.1 实例1：数显式 大电容测量电路设计
3.3 电路原理图及印 制电路板图绘制
3.5 点阵板及表面贴 装元件手工焊接实践
4 电源 电路制作 实例
4.3 实例9：+5V、 ±12V稳压电源
https:///
4.3.2 元器 件选择
1
2
3
4.3.1 工作原 理
4.3.3 制作 与调试
4 电源 电路制作 实例
4.4 实例10：新颖的 5～16V可调电源
电力电子系统建模控制与仿真_参考教材参考实例
x&(t) = A1x(t) + B1u(t)
(1)
y(t) = C1x(t) + E1u (t)
(2)
其中：x(t)为状态向量；u(t)为输入向量；A1 和 B1 分别为状态矩阵与输入矩阵； y(t)为输出变量；C1 和 E1 分别为输出矩阵和传递矩阵。
（2）关闭状态，时间为[dTs，Ts]： 可以写出的状态方程为：
{ò ò } = 1 Ts
t +dTs
t +Ts
t [ A1á x(t )ñTs + B1áu(t )ñTs ]dt + t+dTs [ A2 á x(t )ñTs + B2 áu(t )ñTs ]dt
(12)
整理可以得到：
áx&(t)ñTs = [d (t) A1 + d ¢(t) A2 ]áx(t)ñTs + [d (t)B1 + d ¢(t)B2 ]áu(t)ñTs
(13)
这就是 CCM 模式下的平均变量状态方程一般公式，其中 d(t) + d¢(t) = 1 。
用同样的方法可以求得
á y(t)ñTs = [d (t)C1 + d ¢(t)C2 ]á x(t)ñTs + [d (t)E1 + d ¢(t)E2 ]áu(t)ñTs
(14)
分解平均变量为：
状态变量： áx(t)ñTs = X + xˆ(t)
=1 Ts
t+Ts x&(t )dt
t
(10)
将(1)(3)代入(10)，可以得到：
ò ò áx&(t)ñTs
= 1( Ts
t+dTs x&(t )dt
电子系统设计自动化EDA第3章 Altium Designer原理图设计实例
利用快捷键Shift + 空格键可以在90°、45°、任意 角度和点对点自动布线的4种导线放置模式间切换
3.2.5 放置导线
（4）将光标移到要连接的元件引脚上单击，这两 个引脚的电气点就用导线连接起来了
（5）系统默认放置导线时，用鼠标单击的两个电 气点为导线的起点和终点，即第一个电气点为导线 的起点，第二个电气点为终点
1. 原理图上元件参数的直接标识
双击所要 编辑的元 件即可弹 出元件属 性对话框
3.3.3 元件参数的直接标识和编辑
元件属性对话框上“Properties”栏中 “Comment”项的“Visible” “Parameters for...”栏中“Value”
3.3.3 元件参数的直接标识和编辑
第3章 原理图设计实例
本章通过实例，学习Altium Designer电 路原理图的绘制方法。
第3章 原理图设计实例
3.1 原理图设计流程 3.2 原理图的设计 3.3 原理图的编辑与调整 3.4 原理图的检查 3.5 原理图的报表 3.6 原理图的打印输出
3.1 原理图设计流程
3.2 原理图的设计
（2）把元件移动到合适的位置放开左键，元件就 被移动到该位置
3.2.5 放置导线
（1）执行菜单命令【Place】/【Wire】或单击 布线工具栏的 按钮
（2）光标移动到元件的引脚端 （电气点）时，光标中心的“×” 号变为一个红连接 （3）单击，导线的起点就与元件 的引脚连接在一起了
本节通过一个一个接触式防盗报警电路实 例来讲解电路原理图设计的基本过程。
3.2.1 创建一个项目
（1）启动Atium Designer系统。 （2）执行菜单命令【File】/【New】/【PCB Project】，弹出项目面板 （3）执行菜单命令【File】/ 【Save Project】， 在弹出的保存文件的对话框中输入文件名
3.2.5 放置导线
（4）将光标移到要连接的元件引脚上单击，这两 个引脚的电气点就用导线连接起来了
（5）系统默认放置导线时，用鼠标单击的两个电 气点为导线的起点和终点，即第一个电气点为导线 的起点，第二个电气点为终点
1. 原理图上元件参数的直接标识
双击所要 编辑的元 件即可弹 出元件属 性对话框
3.3.3 元件参数的直接标识和编辑
元件属性对话框上“Properties”栏中 “Comment”项的“Visible” “Parameters for...”栏中“Value”
3.3.3 元件参数的直接标识和编辑
第3章 原理图设计实例
本章通过实例，学习Altium Designer电 路原理图的绘制方法。
第3章 原理图设计实例
3.1 原理图设计流程 3.2 原理图的设计 3.3 原理图的编辑与调整 3.4 原理图的检查 3.5 原理图的报表 3.6 原理图的打印输出
3.1 原理图设计流程
3.2 原理图的设计
（2）把元件移动到合适的位置放开左键，元件就 被移动到该位置
3.2.5 放置导线
（1）执行菜单命令【Place】/【Wire】或单击 布线工具栏的 按钮
（2）光标移动到元件的引脚端 （电气点）时，光标中心的“×” 号变为一个红连接 （3）单击，导线的起点就与元件 的引脚连接在一起了
本节通过一个一个接触式防盗报警电路实 例来讲解电路原理图设计的基本过程。
3.2.1 创建一个项目
（1）启动Atium Designer系统。 （2）执行菜单命令【File】/【New】/【PCB Project】，弹出项目面板 （3）执行菜单命令【File】/ 【Save Project】， 在弹出的保存文件的对话框中输入文件名
数控机床电气控制电路设计实例
的继电器。电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路电流的变化， 且其线圈匝数少、导线粗、阻抗小。 2电压继电器
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
电压继电器的输入量是电路电压的大小，它根据输入电压的大 小而动作。与电流继电器类似，电压继电器也分为欠电压继电器和 过电压继电器两种。
四、时间继电器 时间继电器在控制电路中用于时间的控制。
按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等； 按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
4. 按功能水平分类 （1）经济型数控系统(又称简易数控系统) 这一类型的数控系统一般为开环控制，采用的CPU为单板机或单片 机，用数码管显示或单色小液晶显示或CRT字符显示。 （2）普及型数控系统(又称全功能数控系统) 这类系统一般为半闭环控制，采用16位或32位CPU，9 in(228 6mm)单色显示器（1 in=25 4mm）。 （3）高性能数控系统 这类系统一般为全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU， 显示器为彩色CRT或TFT液晶显示器．内存大于150 KB。
从第一台数控机床问世到现在的50多年中，数控技术的发展非 常迅速，集计算机技术、现代控制技术、微电子技术、传感检测技 术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电子技术以 及传统的机械制造技术为一体，得到了广泛的应用，在数控机床是 关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业， 其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志， 在国防建设上亦具有重要的战略意义。
EDA
Internal Register File
readrb writerc
8.2 SOPC设计应用 设计应用
SOPC系统设计包括哪些内容：软件设计和硬件设计两个部分，既有软硬件的独立设计，又有软 系统设计包括哪些内容：软件设计和硬件设计两个部分，既有软硬件的独立设计， 系统设计包括哪些内容 硬件协同设计以及系统调试技术。 硬件协同设计以及系统调试技术。 8.2.1 SOPC系统设计流程 系统设计流程 8.2.2 SOPC系统硬件设计 系统硬件设计 8.2.3 SOPC系统软件开发 系统软件开发 8.2.4 NiosⅡ自定义指令逻辑 Ⅱ
8.2.2 SOPC系统硬件设计 系统硬件设计
举例：利用Nios II处理器控制外围 处理器控制外围LED的显示系统设计 举例：利用 处理器控制外围 的显示系统设计 SOPC系统硬件设计包括：QuartusII开发环境下的硬件设计、SOPC Builder开发环境下构建 系统硬件设计包括： 开发环境下的硬件设计、 系统硬件设计包括 开发环境下的硬件设计 开发环境下构建 Nios II嵌入式处理器系统。 嵌入式处理器系统。 嵌入式处理器系统 硬件设计主要完成的工作： 处理器的构建和外围设备接口的设计， 硬件设计主要完成的工作：Nios II处理器的构建和外围设备接口的设计，在Quartus II中完成引 处理器的构建和外围设备接口的设计 中完成引 脚分配、电路综合及下载。 脚分配、电路综合及下载。 目的：熟悉SOPC系统的硬件设计流程和方法。 系统的硬件设计流程和方法。 目的：熟悉 系统的硬件设计流程和方法
Ⅱ处理器 8.1.3 Nios Ⅱ处理器
SOPC的核心：是嵌入式处理器内核。SOPC系统中的嵌入式内核可以使用任意一款软核处理器或 的核心：是嵌入式处理器内核。 的核心 系统中的嵌入式内核可以使用任意一款软核处理器或 硬核处理器，该处理器可以非常复杂而且功能强大，也可以非常简单。 硬核处理器，该处理器可以非常复杂而且功能强大，也可以非常简单。所以人们选择处理器 一般都会考虑相应的硬件和软件开发工具以及该处理器与可编程逻辑器件、 时，一般都会考虑相应的硬件和软件开发工具以及该处理器与可编程逻辑器件、外部设备的 接口能力。 接口能力。 Nios II处理器：是Altera公司的产品，是目前使用较多的一款嵌入式软核处理器，具有可配置性、 处理器： 公司的产品， 处理器 公司的产品 是目前使用较多的一款嵌入式软核处理器，具有可配置性、 成本低、灵活性高的优势。 成本低、灵活性高的优势。 Nios II处理器特性： 处理器特性： 处理器特性 位指令集； （1）32位指令集； ） 位指令集 位数据总线宽度和32位地址空间 （2）32位数据总线宽度和 位地址空间； ） 位数据总线宽度和 位地址空间； 个通用寄存器和32个外部中断源 （3）32个通用寄存器和 个外部中断源； ） 个通用寄存器和 个外部中断源； 乘法器和除法器； （4）32×32乘法器和除法器； ） × 乘法器和除法器 位和128位乘法的专用指令 位乘法的专用指令； （5）可以计算 位和 ）可以计算64位和 位乘法的专用指令； （6）单精度浮点运算指令； ）单精度浮点运算指令； 的调试逻辑， （7）基于边界扫描测试 ）基于边界扫描测试JTAG的调试逻辑，支持硬件断点、数据触发以及片内和片外调试跟踪； 的调试逻辑 支持硬件断点、数据触发以及片内和片外调试跟踪； 个用户自定义指令逻辑； （8）最多支持 ）最多支持256个用户自定义指令逻辑； 个用户自定义指令逻辑 万条指令每秒） （9）最高 ）最高250DMIPS（25000万条指令每秒）的性能。 （ 万条指令每秒 的性能。
模拟电子系统设计
Page 26
74LS124引脚分布
VCC VCC~ VRng2
2Cext 74LS124 1Cext
2G
2Y
GND
VC1
VC2 VRng1
1G
1Y GND~
Page 27
(4) 分频器(计数器)74LS161 最高计数频率25MHz
Page 28
参数计算
(1) 频带划分 锁相环路的频率覆盖系数取决于VCO的频率变化范围
Page 9
②半导体器件的选择 半导体器件包括二极管、晶体三极管、场效应管、 光电二（三）极管、晶闸管等。根据其用途分别 进行选择。例如，选择晶体三极管时，首先注意 选择NPN型还是PNP型管，高频管还是低频管， 大功率管还是小功率管，并且注意管子的参数 PCM、ICM、VCEO、IBCO、β、fT和fβ是否满足电路设 计指标的要求；高频工作时，要求fT = (5～10) f, f 为工作频率。
鉴相器PD
环路滤波器LF
压控振荡器VCO
vo
线性电路,其作用是滤除鉴相器输 N分频器 出电压中的高频分量,起平滑滤波 的作用.通常由电阻、电容或电感 等组成，有时也包含运算放大器
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(2) 锁相环工作原理
相位比较器把输入信号作为标准，将它的频率和相位与从 VCO输出端送来的信号进行比较。如果在它的工作范围 内检测出任何相位（频率）差，就产生一个误差信号，这 个误差信号正比于输入信号和VCO输出信号之间的相位 差，通常是以交流分量调制的直流电平。 由低通滤波器 滤除误差信号中的交流分量，产生信号去控制VCO，强 制VCO朝着减小相位/频率误差的方向改变其频率，使输 入基准信号和VCO输出信号之间的任何频率或相位差逐 渐减小直至为0，这时我们就称环路已被锁定。 环路锁定后，鉴相器的两个输入信号的频率相等，即：
《电子系统设计实践》教学改革尝试
课堂教学方法主要有传统教学法（ 口授 、板 如 书、挂图等） 和多媒体教学法 （ 如投影、幻灯、录 像等） ，两种教学方法有机结合可 以让学生在短时 间内掌握电子系统设计实践 的基础ｌ ６。目前 ，我 ３ Ｉ Ｊ 们设计增加了以学生主讲的课堂讨论教学法。 传统教学法有利于引导学生的思路 ，也有利 于课
作者简介：余小平（９０ ，男，讲师，主要从事测试技 １７ 一）
术及仪 器仪表科研 与教 学工作 。
第 ９卷 第 ６ 期
余小平 ，等 ：《 电子系统设计实践 》 教学改革尝试
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效 、生动有 趣 、 内容 丰 富 ，减 轻 了教 师 的负担也 加 强 了学生的 主观 能动 性 普 遍受 到 了教师 和学生 的
表 １ 各层次 电子 系统设计实践内容
以上几种 方法 结合使 用 扬长 避短 ，可 以有 效
提高电子系统设计实践课的教学效果 。 ２ ２ 精 心选择 实例 ． ｎ
采用 实 例 教 学 法 Ｊ ，主 要 是 以 问题 为 基 础 ， 以要 解决 的问题 为单 位 ，按 预 习、精讲 、讨 论步骤 进行教 学 。它能 提 高学 生 分 析 和解 决 问题 的 能力 ， 培养学 生实 际工作 的能力 。这是多 数实践 课采用 的
为 了达到 让学 生将 多 门课程 建立 有机 联系从 而
合性强，需要在模拟 电路、数字 电路、单片机原理 及应用、传感器及检测技术、单片机接 口技术、电 子 Ｅ Ａ等各门理论课和相应的实验实践课的基础上 Ｄ 进行实践 ，知识点多 ， 对学生的专业知识要求较高。 据调查 ， 成都理工大学 电子类专业本科大 ３ 学 生对 电子 系统 的理解及 其设 计能力 实 际情况 如下 ： 般知道一些最基本的单元电路知识 ，但不深
电源电路设计分析实例(经典分析)
电源电路设计分析实例（经典分析）众所皆知，电源电路设计，乃是在整体电路设计中最基础的必备功夫，因此，在接下来的文章中，将会针对实体电源电路设计的案例做基本的探讨。
电源device电路※输出电压可变的基准电源电路（特征：使用专用IC基准电源电路）图1是分流基准（shunt regulator）IC构成的基准电源电路，本电路可以利用外置电阻Vr1与R3的设定，使输出电压在+2.5V-5V范围内变化，输出电压Vout可利用下式求得：----------------------（1）Vref：内部的基准电压。
图中的TL431是TI的编号，NEC的编号是μPC1093，新日本无线电的编号是NJM2380，日立的编号是HA17431，东芝的编号是TA76431。
※输出电压可变的高精度基准电源电路（特征：高精度、电压可变）类似REF-02C属于高精度、输出电压不可变的基准电源IC，因此设计上必需追加图2的OP增幅IC，利用该IC的gain使输出电压变成可变，它的电压变化范围为+5-+10V。
※利用单电源制作正负电压同时站立的电源电路（特征：正负电压同时站立）虽然电池device的电源单元，通常是由电池构成单电源电路，不过某些情况要求电源电路具备负电源电压。
图3的电源电路可输出由单电源送出的稳定化正、负电源，一般这类型的电源电路是以正电压当作基准再产生负电压，因此负电压的站立较缓慢，不过图3的电源电路正、负电压却可以同时站立，图4中的TPS60403 IC可使输入的电压极性反转。
※40V最大输出电压的Serial Regulator（特征：可以输出三端子Regulator IC无法提供的高电压）虽然三端子Regulator IC的输出电压大约是24V，不过若超过该电压时电路设计上必需与IC以disk lead等组件整合。
图5的Serial Regulator最大可以输出+40V 的电压，图中D2 Zener二极管的输出电压被设定成一半左右，再用R7 VR1 R8 将输出电压分压，使该电压能与VZ2 的电压一致藉此才能决定定数。