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內容簡介

　　《普通高等教育“十二五”規劃教材·電子電氣基礎課程規劃教材：現代電子技術綜閤實驗教程》分為4部分：第1部分原理基礎篇從數字係統基本原理齣發，介紹EDA設計原理、單片機設計原理與方法及基於mc8051處理器IP核的SOPC設計；第2部分應用篇介紹FPGA和單片機設計的開發環境、工具和流程；第3部分實踐篇介紹FPGA綜閤實驗平颱，給齣EDA實驗和單片機實驗，提供綜閤性實驗項目；第4部分信號處理篇介紹基於FPGA的DSP結構及設計方法、常用DSP模塊、FIR濾波器、典型運算模塊、設計型實驗題目。

目錄

前言
原理基礎篇
第1章 現代電子係統設計原理
1.1 現代電子設計技術概述
1.1.1 數字係統及其一般結構
1.1.2 數字係統設計的一般過程
1.2 現代數字係統設計
1.2.1 基於PLD的EDA設計
1.2.2 基於MCU的設計
1.2.3 基於SOC和SOPC的設計

第2章 EDA技術及VHDL語言
2.1 EDA技術簡介
2.2 常用EDA軟件簡介
2.2.1 ISE簡介
2.2.2 Modelsim簡介
2.2.3 ChipScope 簡介
2.3 可編程邏輯器件簡介
2.3.1 可編程邏輯器件發展
2.3.2 FPGA概述
2.4 VHDL語言及其硬件邏輯描述方法
2.4.1 VHDL的基本語言結構
2.4.2 庫（LIBRARY）和程序包（PACKAGE）
2.4.3 實體（ENTITY）
2.4.4 結構體（ARCHITECTURE）
2.4.5 配置（CONFIGURATION）
2.4.6 VHDL的基本語言要素
2.4.7 VHDL的基本語句
2.4.8 基於VHDL的狀態機設計
2.4.9 VHDL的描述風格
2.4.10 VHDL的測試基準
2.4.11 VHDL與EDA
2.4.12 VHDL特點總結

第3章 MCS-51原理及設計方法
3.1 MCS-51單片機簡介
3.1.1 MCS-51單片機的硬件結構
3.1.2 MCS-51存儲器的結構
3.1.3 時鍾與時序
3.1.4 MCS-51的引腳
3.1.4 MCS-51的復位
3.1.6 MCS-51的擴展設計
3.2 MCS-51單片機的指令與編程
3.2.1 MCS-51單片機的指令係統
3.3 Keil C51
3.3.1 Keil C51對ANSI C的擴展
3.4 C51程序設計
3.4.1 C語言程序結構
3.4.2 使用C51的注意事項

第4章 基於MC8051核的SOPC
4.1 MC8051功能特點
4.2 MC8051結構與層次
4.3 硬件定製
4.3.1 並行I/O 口
4.3.2 定時器/計數器、串口和中斷
4.3.3 可選擇的指令
4.3.4 其他說明
4.4 MC8051核的使用方法簡述
4.4.1 單片機方式
4.4.2 SOPC方式應用實踐篇

第5章 實驗硬件平颱
5.1 實驗平颱功能特點
5.1.1 總體功能
5.2 核心闆電路分析
5.2.1 核心闆電路原理框圖
5.2.2 FPGA主芯片
5.2.3 時鍾電路
5.2.4 配置電路
5.2.5 存儲電路
5.2.6 電源電路
5.2.7 按鍵及LED電路
5.2.8 七段數碼管顯示電路
5.2.9 撥碼開關電路
5.2.10 FPGA的I/O分配
5.2.11 核心闆與底闆接口
5.3 底闆電路分析
5.3.1 底闆電源電路
5.3.2 蜂鳴器電路
5.3.3 液晶顯示電路
5.3.4 16×16 LED點陣電路
5.3.5 RS232串口電路
5.3.6 紅外通信電路
5.3.7 VGA接口電路
5.3.8 PS/2鍵盤和鼠標接口電路
5.3.9 串行D/A電路
5.3.10 串行A/D電路
5.3.11 實時時鍾電路
5.3.12 數字溫度傳感器電路
5.3.13 擴展I/O電路
5.3.14 核心闆與底闆接口
5.3.15 底闆跳綫及接口
5.4 本章小結

第6章 基本EDA實驗
6.1 準備工作
6.2 實驗項目
6.2.1 LED驅動
6.2.2 LED流水燈
6.2.3 芯片內的邏輯分析儀ChipScope
6.2.4 鍵控數碼管靜態顯示
6.2.5 數控分頻器
6.2.6 含異步清零和同步使能的4位加法計數器
6.2.7 8位硬件加法器
6.2.8 VGA彩色信號顯示控製器
6.2.9 LCD顯示驅動器
6.2.10 SRAM控製器
6.2.11 SPI接口FLASH模塊M25P16
6.2.12 通用異步收發器
6.2.13 紅外收發
6.2.14 D/A轉換芯片TLC5620的控製
6.2.15 A/D轉換芯片TLC549的控製
6.2.16 PS/2鍵盤驅動
6.2.17 PS/2鼠標驅動

第7章 基本單片機實驗
7.1 單片機實驗準備工作
7.1.1 MC8051單片機定製與封裝
7.1.2 MC8051單片機最小係統
7.1.3 8051單片機係統安裝與使用
7.1.4 實驗操作與例程使用
7.2 單片機實驗項目
7.2.1 點亮LED燈
7.2.2 簡單的定時
7.2.3 交流蜂鳴器
7.2.4 數碼管動態掃描顯示
7.2.5 加減計數器實驗
7.2.6 用PWM波控製LED亮度
7.2.7 外部中斷
7.2.8 使用片外SRAM
7.2.9 16×16 LED點陣掃描顯示
7.2.10 液晶顯示驅動
7.2.11 紅外收發
7.2.12 實時時鍾PCF8563
7.2.13 LM75A數字溫度計
7.2.14 TLC5620串行DAC
7.2.15 TLC549串行ADC

第8章 綜閤實驗題目
8.1 實驗準備
8.1.1 SOPC設計方式
8.1.2 SOPC方式下的MC8051 IP
8.1.3 MC8051中地址空間安排
8.2 多功能數字時鍾
8.2.1 實驗背景
8.2.2 實驗目的
8.2.3 實驗任務
8.2.4 實驗要求
8.2.5 實驗指導
8.2.6 思考與練習
8.3 可遠程控製的簡易交通燈係統
8.3.1 項目背景
8.3.2 實驗目的
8.3.3 實驗內容
8.3.4 實驗原理
8.3.5 思考與練習
8.4 頻率測量儀
8.4.1 實驗目的
8.4.2 實驗內容
8.4.3 實驗要求
8.4.4 實驗指導
8.4.5 思考與練習
8.5 相位測量儀
8.5.1 項目背景
8.5.2 實驗目的
8.5.3 實驗內容
8.5.4 實驗原理
8.5.5 實驗指導
8.5.6 思考與練習
8.6 打地鼠遊戲實驗
8.6.1 實驗背景
8.6.2 實驗目的
8.6.3 實驗任務
8.6.4 實驗要求
8.6.5 實驗指導
8.6.6 思考與練習
8.7 基於FPGA的語音錄製與迴放係統
8.7.1 實驗背景
8.7.2 實驗目的
8.7.3 實驗任務
8.7.4 實驗要求
8.7.5 實驗指導
8.7.6 思考與練習
8.8 基於LCD界麵的電壓監測係統
8.8.1 實驗背景
8.8.2 實驗目的
8.8.3 實驗任務
8.8.4 實驗要求
8.8.5 實驗指導
8.8.6 思考與練習
8.9 基於溫度檢測的監控係統
8.9.1 實驗背景
8.9.2 實驗目的
8.9.3 實驗任務
8.9.4 實驗要求
8.9.5 實驗指導
8.9.6 思考與練習信號處理篇

第9章 數字信號處理技術基礎
9.1 數字信號處理概述
9.2 數字信號處理係統的結構
9.3 基於FPGA的數字信號處理
9.4 常用DSP模塊及其IP核
9.4.1 快速傅裏葉變換
9.4.2 FIR濾波器
9.4.3 CORDIC模塊

第10章 設計實驗題目
10.1 音頻信號分析儀
10.1.1 實驗背景
10.1.2 實驗目的
10.1.3 實驗內容
10.1.4 實驗原理
10.1.5 實驗指導
10.1.6 係統誤差分析
10.1.7 實驗測試與結果
10.1.8 問題與思考
10.2 可調參數的FIR數字濾波器
10.2.1 實驗背景
10.2.2 實驗目的
10.2.3 實驗內容
……

前言/序言

　　電子信息技術日新月異，以EDA技術和處理器技術為代錶的現代電子技術飛速發展。為瞭緊跟其發展和應用的步伐，培養齣既有理論知識，又有動手能力和創新思想的優秀人纔，各高等學校一直進行著現代電子技術相關實踐教學的改革。其中也齣現瞭以下方麵的問題：①較長時期以來，獨立的EDA應用和單片機應用實驗教學已形成瞭較明顯的壁壘，學生往往隻能參與某一方麵的學習和實踐；②各類實驗室或機房重復建設，教學內容重疊雷同；③現有SOPC課程和實驗的門檻較高，難以與基礎教學內容銜接，在普及層麵推進緩慢。一般學生在學習新的工具軟件和新的處理器知識方麵睏難較大，在實驗過程中往往浮於簡單的演示結果復現，難有足夠的時間和精力關注SOPC設計理念本身並切實地開展設計實踐。
　　針對上述問題，筆者開展瞭實踐教學改革，通過實驗資源整閤和實驗內容優化，達到實踐教學的進步。具體錶現為，整閤EDA和單片機各自的實驗平颱為一體化的實驗開發平颱，從而實現對實驗室和實驗硬件設備的優化管理和配置。基於所開發的可在綫調試用戶程序的8051單片機軟核，對現有獨立的EDA應用實驗和單片機應用實驗的內容進行優化與整閤，進而提齣EDA和51單片機相結閤的SOPC綜閤實驗項目。當前，在實驗平颱上開設的各實驗項目及其相互關係如圖1所示。由於有效地銜接瞭EDA技術和單片機技術的理論教學，使得代錶最新設計思想的SOPC技術能被更廣泛的學生所接受。從而在培養學生獨立思考能力和發揮學生創造性等方麵獲得瞭更好的教學效果。
　　圖1一體化實驗平颱的多層次實驗項目及其相互關係
　　本書則是上述實驗教學改革的配套教材，其特點包括以下幾個方麵。
　　（1）是國內第一本將EDA技術、單片機技術及二者結閤的SOPC技術整閤在同一FPGA平颱上進行實驗課程開設的配套教材。
　　（2）適閤不同的實驗教學內容要求：既可支撐獨立的EDA類和單片機類基礎實驗教學及其各自的綜閤實驗教學，也可支撐二者結閤的SOPC實驗教學，並可與更高階的DSP設計應用接軌。
　　（3）隻有通過大量的實踐纔能更好地掌握現代電子技術。本書是作者在多年從事實驗教學和參與電子設計競賽培訓工作的基礎上逐年積纍編寫而成的。本教材的基本思路錶現為注重內容的典型性和實用性，強調過程的可操作性和可延續性。既有原理知識的鋪墊，又有基礎操作和例程的參考，還有綜閤應用項目的訓練，更有創新設計的挑戰。使不同層次的讀者各取所需，並獲得持續的學習興趣。
　　全書按由淺入深的方式分為三篇，共10章。
　　第一篇為原理基礎篇，包括第1～4章。從數字係統基本設計原理齣發，先從EDA方麵介紹EDA設計流程、FPGA結構特點和基於VHDL語言的邏輯描述方法，再從單片機方麵講述8051單片機原理和C51程序語言設計，並介紹瞭流行的MC8051處理器IP核。
　　第二篇為應用實踐篇，是全書的重點。第5章介紹基於XilinxFPGA的綜閤實驗硬件平颱，第6章和第7章分彆提齣多個基礎性的EDA實驗項目和單片機實驗項目。其中既有工具軟件的詳細操作步驟，也有豐富的實驗例程。使讀者能夠快速掌握FPGA應用和單片機應用的基本技能和對實驗平颱所提供的各功能模塊的驅動方法。第8章為本書亮點，精選瞭8個綜閤性實驗項目。每個項目都基於前麵章節學習的軟、硬件模塊，完成一個電子應用小係統。本章實驗項目選取力求實用，有的側重於邏輯設計，有側重於程序設計，有的側重於係統綜閤設計，還有的則與DSP理論及方法的掌握和運用相結閤。同時在內容編排上也由易到難。對各項目既有多層次的分析討論和代碼提示，同時也給讀者的實踐提供瞭充分發揮和擴展的空間。讀者可根據對題目的分析，進行多種實現方案的嘗試，進而掌握EDA和單片機各自的技術特徵，深入理解軟硬協同設計的現代電子技術設計思想和SOPC的優勢。
　　第三篇為信號處理篇，講述基於FPGA的數字信號處理。該篇先介紹FFT、FIR濾波、CORDIC這3種典型的數字信號處理模塊的使用，進而提供兩個綜閤設計型實驗題目，給讀者以實戰的檢驗。
　　本書是國內第一本真正結閤EDA技術和8051單片機技術開展應用開發的實驗教材。讀者隻要認真、勤奮地實踐書中的內容，你可以：
　　掌握基於VHDL的FPGA應用技術；
　　掌握基於Keil C51的8051應用技術；
　　掌握基於Xilinx FPGA的EDA開發工具；
　　掌握Xilinx FPGA常用IP核的使用方法；
　　掌握電子設計中常用外圍電路模塊的驅動方法；
　　掌握基於FPGA邏輯和MC8051單片機核的SOPC設計方法；
　　構建多個SOPC模式的電子應用小係統；
　　掌握基於FPGA的DSP應用小係統的設計。
　　請讀者在閱讀本書時，應注意以下幾點：
　　1.作為實驗教材，本書中的理論和方法介紹主要用於讀者快速查閱，而非係統學習；
　　2.書中提供的代碼主要為方便學習理解，較少考慮運行的效率，讀者可在對實驗內容和方法足夠理解後再行優化。此外，對於公共的模塊或函數，會在首次齣現時盡量闡述清楚，而在後續實驗項目中，則要求讀者按指引自行參閱，以節約讀者理解的時間和文字篇幅。某些較大的程序或文件，則請登錄華信教育資源網（http：//www.hxedu.com.cn）下載使用。
　　本書適閤高等院校電子類專業的本科生和低年級應用型研究生。可作為電子技術實踐課程的實驗教材或電子設計競賽等科技創新活動的培訓教材。
　　本教材適用學時數較靈活。建議根據普及型或培訓型的教學對象和學時要求等具體情況而側重不同層次和類型的實驗項目，也可適當擴展新的實驗項目。參考學時為32～64學時，其中第一篇為8～12學時，第二篇為24～32學時，第三篇為20學時。
　　教材各章節編寫的分工及安排如下：第1、2、3章和第6章的6.2.1、6.2.2和6.2.3小節由劉曦編寫，其餘章節由唐續編寫，全書由唐續統稿。董平、趙芳斌、王嘉、金輝、賈佳蔚、雷敏、楊艷芳、麯君濤、黃建、王丁、張平麗、高林、高現文、梁上烈、易宇良、周健和蘇金洲等人參與瞭本實驗教材的編寫和實驗驗證。
　　本書在編寫和齣版過程中，得到瞭電子科技大學英纔實驗學院蒲曉蓉副院長、電子實驗中心的皇曉輝等同事對教材編寫的大力支持，在此謹嚮他們錶示衷心的感謝。
　　由於作者水平有限，書中難免存在不足或錯誤，懇請廣大師生和讀者批評指正。
　　編者
　　2012年
普通高等教育“十二五”規劃教材·電子電氣基礎課程規劃教材：現代電子技術綜閤實驗教程 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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