内容简介

本书是依据高等工科院校电子技术实践教学大纲的基本要求，结合作者多年的科研与教学经验编写而成的。全书以电子系统设计为主线，详细讲解了元器件选择、信号产生电路、多功能数字钟、数字式频率计、调幅接收机、传感器应用等设计原理与装调方法，系统讲解了电路仿真与PCB设计，单片机技术和可编程器件的开发及应用。目的在于提高读者的工程设计能力和实际操作能力，为后续专业课程的学习打下良好的基础。

作者简介

刘霞：副教授，研究方向为信号与系统，从事教学、科研工作27年。主讲课程有“数字电路逻辑设计”“电子设计与实践”“电子线路EDA”“电子技术基础”等，编写教材6部；承担过多项军队和地方科研项目，获得多项军队科研和教学成果奖；指导学生参加“全国大学生电子设计竞赛”“全军大学生物理创新设计竞赛”“TI杯电赛陕西工科五校校际联赛”等，获得一、二、三等奖多项；获得国家实用新型发明专利奖；在EI、核心期刊等发表、交流学术论文40余篇。

目录

目 录
第1章 电子设计与装调基本方法 （1）
1．1 电子设计与装调的主要内容与要求 （1）
1．2 电子电路设计的基本方法 （1）
1．2．1 电子电路设计的一般流程 （1）
1．2．2 设计任务的提出 （1）
1．2．3 总体方案设计 （3）
1．2．4 硬件单元电路的设计与选择 （4）
1．2．5 硬件电路中元器件参数计算与选择 （6）
1．2．6 电路仿真及实验 （7）
1．2．7 软件设计与调试 （8）
1．2．8 绘制总电路图 （8）
1．2．9 结构设计 （9）
1．2．10 设计文件 （9）
1．3 电子电路组装与调试 （9）
1．3．1 组装与调试流程 （9）
1．3．2 元器件的预处理 （9）
1．3．3 电路板布局 （10）
1．3．4 电路的焊接 （10）
1．3．5 电路调试准备 （11）
1．3．6 电路静态调试 （11）
1．3．7 电路动态调试 （11）
1．4 干扰与抑制技术 （11）
1．4．1 干扰的产生及传播 （12）
1．4．2 干扰的抑制 （12）
1．5 故障与诊断 （14）
1．5．1 电子电路故障产生的原因 （14）
1．5．2 电子电路故障诊断与排除 （15）
1．6 电子设计报告 （17）
1．6．1 电子设计报告的要求 （17）
1．6．2 电子设计报告的格式 （17）
第2章 电子设计与装调技术基础 （18）
2．1 电子元器件的选择 （18）
2．1．1 电阻器 （18）
2．1．2 电容器 （23）
2．1．3 电感器 （26）
2．1．4 开关及接插元件 （27）
2．1．5 半导体分立器件 （28）
2．1．6 集成电路 （30）
2．1．7 传感器 （32）
2．1．8 继电器 （33）
2．1．9 表面贴装元件 （34）
2．2 装配与焊接 （37）
2．2．1 装配工具 （37）
2．2．2 焊接材料 （38）
2．2．3 焊接工艺和方法 （39）
2．3 印制电路板的设计与制作 （45）
2．3．1 印制电路板的结构布局设计 （45）
2．3．2 印制电路板上的元器件布线原则 （47）
2．3．3 印制导线和焊盘 （48）
2．3．4 印制电路板设计 （50）
2．3．5 印制电路板的制作 （50）
2．3．6 印制电路板的检验 （53）
第3章 Multisim 11电路仿真 （55）
3．1 Multisim 11概述 （55）
3．2 Multisim 11用户界面 （56）
3．2．1 主窗口界面 （56）
3．2．2 菜单栏 （57）
3．2．3 标准工具栏 （60）
3．2．4 元件工具栏 （60）
3．2．5 虚拟仪表栏 （63）
3．2．6 设计工作盒 （64）
3．2．7 活动电路标签 （64）
3．2．8 电路仿真工作区 （64）
3．2．9 电子表格视窗 （64）
3．3 Multisim 11的基本操作 （65）
3．3．1 仿真电路界面的设置 （65）
3．3．2 元器件的操作 （68）
3．3．3 导线的连接 （71）
3．3．4 添加文本 （73）
3．3．5 添加仪表 （75）
3．4 Multisim11基本仿真分析 （75）
3．4．1 基本分析方法 （75）
3．4．2 共发射极负反馈放大电路仿真与分析 （76）
第4章 电路设计与实践 （83）
4．1 单级晶体管放大电路 （83）
4．1．1 设计任务与要求 （83）
4．1．2 电路基本原理 （84）
4．1．3 设计指导 （84）
4．1．4 实验与调试 （85）
4．2 差分放大电路 （86）
4．2．1 设计任务与要求 （86）
4．2．2 电路基本原理与设计指导 （87）
4．2．3 实验与调试 （88）
4．3 积分运算电路 （89）
4．3．1 设计任务与要求 （89）
4．3．2 电路基本原理 （89）
4．3．3 设计过程指导 （89）
4．3．4 实验与调试 （91）
4．4 有源滤波器设计 （91）
4．4．1 设计任务与要求 （92）
4．4．2 电路原理与设计指导 （92）
4．4．3 实验与调试 （95）
4．5 直流稳压电源 （95）
4．5．1 设计任务和要求 （96）
4．5．2 工作原理及技术指标要求 （96）
4．5．3 设计过程指导 （96）
4．5．4 实验与调试 （99）
4．5．5 任务知识拓展 （100）
4．6 信号产生电路 （101）
4．6．1 设计任务和要求 （101）
4．6．2 电路基本原理 （101）
4．6．3 设计过程指导 （102）
4．6．4 实验与调试 （106）
4．7 多功能数字钟 （107）
4．7．1 设计任务与要求 （107）
4．7．2 电路原理 （107）
4．7．3 调试要点 （110）
4．8 多路智力竞赛抢答器 （111）
4．8．1 设计任务与要求 （111）
4．8．2 电路原理与设计指导 （111）
4．8．3 调试要点 （115）
4．9 数字频率计 （116）
4．9．1 设计任务与要求 （116）
4．9．2 电路原理与设计指导 （116）
4．9．3 调试要点 （118）
4．9．4 专用八位通用频率计数器ICM7216 （118）
4．10 调幅接收机 （121）
4．10．1 设计任务与要求 （123）
4．10．2 电路原理与设计指导 （123）
4．10．3 调试要点 （128）
4．10．4 六管中波调幅收音机的装配与调试 （129）
4．11 传感器及其应用电路 （134）
4．11．1 温度传感器及其应用 （135）
4．11．2 速度传感器及其应用 （137）
4．11．3 金属传感器 （139）
4．11．4 超声波传感器 （139）
4．12 电机功率驱动电路 （142）
4．12．1 直流电机驱动接口电路 （142）
4．12．2 步进电机及其驱动电路 （146）
第5章 单片机技术基础及应用 （149）
5．1 单片机微处理器概述 （149）
5．1．1 单片机的组成 （149）
5．1．2 单片机的特点 （149）
5．1．3 单片机的发展 （150）
5．1．4 单片机的应用 （150）
5．1．5 常用单片机的类型 （151）
5．2 MCS-51单片机的硬件结构 （152）
5．2．1 MCS-51单片机的硬件组成 （152）
5．2．2 存储器配置 （155）
5．2．3 CPU时序及时钟电路 （158）
5．2．4 复位电路 （159）
5．2．5 地址译码 （160）
5．3 MCS-51单片机指令集 （163）
5．4 单片机应用系统的设计与开发 （166）
5．4．1 单片机应用系统设计 （167）
5．4．2 单片机软硬件开发系统 （169）
5．5 单片机应用与实践 （170）
5．5．1 MCS-51最小应用系统 （170）
5．5．2 输入/输出端口的应用 （172）
5．5．3 计数器 （174）
5．5．4 定时器 （175）
5．5．5 外部中断 （177）
5．5．6 键盘显示器的应用：电子号码锁 （178）
5．5．7 简易数字电压表的设计 （182）
第6章 基于可编程逻辑器件的数字系统设计 （191）
6．1 可编程逻辑器件的基本原理 （191）
6．1．1 可编程逻辑器件概述 （191）
6．1．2 可编程逻辑器件基本结构 （191）
6．1．3 Altera公司的ACEX1K30器件 （193）
6．2 基于可编程器件的数字系统设计 （197）
6．2．1 数字系统设计方法 （198）
6．2．2 数字系统设计方式 （199）
6．3 可编程逻辑器件开发软件及应用 （200）
6．3．1 QuartusⅡ概述 （200）
6．3．2 原理图输入设计法 （201）
6．3．3 VHDL设计 （208）
6．4 VHDL基础 （209）
6．4．1 VHDL概述 （209）
6．4．2 VHDL语言的基本结构 （210）
6．4．3 VHDL语言元素 （211）
6．4．4 VHDL基本描述语句 （212）
6．5 数字系统开发实例 （213）
6．5．1 基本电路设计 （213）
6．5．2 数字秒表设计 （216）
第7章 Protel 2004电路设计 （226）
7．1 Protel 2004的基础知识 （226）
7．1．1 Protel 概述 （226）
7．1．2 Protel 2004的系统组成 （226）
7．1．3 Protel 2004常用的编辑器 （227）
7．1．4 Protel 2004的基本界面 （228）
7．2 用Protel 2004绘制电路原理图 （233）
7．2．1 进入原理图编辑器 （233）
7．2．2 设置原理图编辑器的参数 （235）
7．2．3 绘制电路原理图 （237）
7．2．4 绘制原理图符号 （242）
7．2．5 建立层次式原理图 （243）
7．3 原理图的后处理 （245）
7．3．1 原理图的编译 （245）
7．3．2 生成各种报表 （247）
7．4 PCB的基本知识 （248）
7．4．1 印制电路板的分类 （248）
7．4．2 PCB的元件封装 （248）
7．4．3 铜膜导线 （249）
7．4．4 焊盘（Pad）与过孔（Via） （249）
7．4．5 层 （249）
7．4．6 丝印层 （250）
7．4．7 设计PCB的流程 （250）
7．5 用Protel 2004设计印制电路板 （250）
7．5．1 准备原理图和SPICE netlist （250）
7．5．2 进入PCB编辑器 （251）
7．5．3 设置PCB编辑器的参数 （252）
7．5．4 绘制PCB图 （254）
7．5．5 PCB的加工 （261）
参考文献 （266）

前言/序言

《通信与导航系列规划教材》总序

　　互联网和全球卫星导航系统被称为是二十世纪人类的两个最伟大发明，这两大发明的交互作用与应用构成了这套丛书出版的时代背景。近年来，移动互联网、云计算、大数据、物联网、机器人不断丰富着这个时代背景，呈现出缤纷多彩的人类数字化生活。例如，基于位置的服务集成卫星定位、通信、地理信息、惯性导航、信息服务等技术，把恰当的信息在恰当的时刻、以恰当的粒度（信息详细程度）和恰当的媒体形态（文字、图形、语音、视频等）、送到恰当的地点、送给恰当的人。这样一来通信和导航就成为通用技术基础，更加凸显了这套丛书出版的意义。

　　由空军工程大学信息与导航学院组织编写的14部专业教材，涉及导航、密码学、通信、天线与电波传播、频谱管理、通信工程设计、数据链、增强现实原理与应用等，有些教材在教学中已经广泛采用，历经数次修订完善，更趋成熟；还有一些教材汇集了学院近年来的科研成果，有较强的针对性，内容新颖。这套丛书既适合各类专业技术人员进行专题学习，也可作为高校教材或参考用书。希望丛书的出版，有助于国内相关领域学科发展，为信息技术人才培养做出贡献。

　　中国工程院院士： 李德毅

第2版前言

　　本书是一本理论性和实践性都很强的课程设计教材，是在2009年编写的《电子设计与实践》基础上修订再版的。近年来，随着电子技术的不断发展，电子设计及其应用技术都有了很大进步，实践教学改革也有了新的进展，这些都要求我们对第1版进行修订后再版。

　　在这次修订过程中，以“保持特色，体现先进，突出应用，引导创新”为指导思想，依据现代电子信息领域对电气与电子信息类专业本科人才能力的要求，以培养本科人才的电路和系统设计及应用能力为目标，进一步充实了更加详实的设计实例。第2版与第1版相比，在保证原教材定位及特色基础上，主要在以下几个方面做了调整和修改：

　　（1）对教材的章节顺序进行了调整。在章节的安排上，紧紧围绕电子系统的设计、应用、装配和调试为主线，将第1章与第2章的顺序进行了调整，使读者能够在首先掌握电子设计与装调基本方法基础上，进行后续的电路设计与实践；另外，将第7章的内容提前到了第3章，充分应用现代EDA仿真技术完善电路设计。全书内容按照“电子设计与装调基本方法→电子设计与装调技术基础→Multisim11电路仿真→电路设计与实践→单片机技术基础及应用→基于可编程逻辑器件的数字系统设计→Protel2004电路设计”的体系结构编写，即便于教学，又使读者经历现代电子产品开发的全过程；以电子系统设计方法为基础，引入新器件、新方法、新工具，引入EDA、单片机及可编程技术基础，融入应用工具软件，教辅相结合；具有内容先进、适应教学、实践性强、启发创新等特色，这样的调整使全书整体结构更加统一合理。

　　（2）充实了电子系统设计实例。在第4章电路设计与实践中，对本章节里的一些电子系统设计实例，如多功能数字钟、信号产生电路等，在电路设计、分析、调试和总电路图等方面，进一步充实了更加详实的内容；另外，增加了“多路智力竞赛抢答器、数字式频率计和调幅接收机”三个电子系统设计实例，详细阐述了电路设计与要求、电路基本原理、设计过程指导和实验与调试，加强了指导性内容。

　　（3）在保证第1版教材特色的基础上，紧跟电子信息技术动态，突出实用性、应用性和先进性，对第3章的EDA仿真软件进行了更新。选用了仿真功能更加强大的Multimu11，采用软件介绍、虚拟仿真、真实电路和虚实对比的编写思路，更好地将EDA技术与电路设计有机结合。

　　本书第2版由刘霞主持编写，孟涛、魏青梅等参考编写，具体分工如下：刘霞编写第3、5、7章，孟涛编写第4章，魏青梅编写第2章和本书的课件，刘霞和侯传教共同编写第1章，侯传教、刘霞和李云共同编写第6章。全书由刘霞负责统稿。

　　本书得到了空军工程大学信息与导航学院教务办、教保办和信息侦察教研室的关怀和大力支持；侯传教副教授和任晓燕讲师在第1版的编写中做了大量的工作，对第2版的编写工作也给予了热情支持；空军大连通信士官学校校长王忠江教授、陕西科技大学电气与信息工程学院张震强高级工程师对本书第1版进行了审阅，并对本书的编写工作给予了大力支持。在本书出版之际，谨向他们致以最诚挚的谢意。同时，也感谢电子工业出版社领导和相关编辑对本书编写、出版的支持与帮助。

　　在本书的编写过程中，参考了大量的国内外著作和资料，并引用了其中的一些资料，难以一一列举，在此向有关作者表示衷心的感谢。

　　感谢读者多年来对本书的关心、支持与厚爱。本书的编写一定还存在不少缺点和不足，恳请读者批评指正。

第1版前言

　　本书是一本理论性和实践性都很强的课程设计教材。“电子设计与实践”是在学生掌握电子技术基础课程的电路基本理论和实验基础上开设的一门综合性、设计性课程，其目的在于将理论与实际有机地联系起来，巩固所学的理论知识，加强学生实践基本技能的综合训练。本书从提高学生动手操作能力和工程设计能力的角度出发，使学生经历现代电子产品开发的全过程，为后续专业课程的学习打下良好的基础。

　　全书共分7章。第1章介绍电子元器件的选择，装配工具及焊接工艺，以及印制电路板的设计与制作。第2章介绍电子电路设计的基本方法，电子电路组装与调试，干扰与抑制技术，电路故障与诊断，常见技术指标与测试，“电子设计”报告及电子设计所需参考资料的选取。第3章介绍单级晶体管放大电路，差分放大电路，积分运算电路，有源滤波器设计，直流稳压电源，信号产生电路，多功能数字钟，传感器及其应用电路，电机功率驱动电路的设计与实践。第4章介绍MCS-51系列单片机的结构和指令，单片机应用系统的设计与软硬件开发系统，单片机设计及应用实例，如MCS-51最小应用系统、计数器、定时器，以及简易数字电压表的设计等。第5章介绍基于可编程逻辑器件的数字系统设计。第6章介绍Protel 2004电路设计与PCB设计的基础知识。第7章介绍Multisim 9的基本操作以及Multisim 9的电路仿真分析。

　　本书以“保证基础，体现先进，联系实际，引导创新”为指导思想，紧紧围绕实际电路的设计和应用为主线，以传统电子设计方法为基础，引入新器件、新方法、新工具，引入单片机及可编程技术基础，引入EDA技术，融入应用工具软件，教辅相结合；具有内容先进、适应教学、实践性强、启发创新等特色；既是高校电工、电子类专业本、专科学生课程设计的必备教材，也可供从事电子设计工作的工程技术人员参考。

　　本书由刘霞拟订编写大纲和目录，具体编写分工如下：刘霞编写第4章、第6章和第7章，侯传教编写第2章和第5章，孟涛编写第3章，刘霞、杨智敏和侯传教共同编写第1章，任晓燕、魏青梅参与部分章节的编写工作。全书由刘霞统稿。

　　空军工程大学电讯工程学院王忠江副教授、陕西科技大学电气与信息工程学院张震强高级工程师对本书进行了审阅，提出了很多宝贵意见，并对本书的编写工作给予了大力支持，在此表示衷心的感谢。

　　在本书的编写过程中，参考了大量的国内外著作和资料，并引用了其中的一些资料，难以一一列举，在此向有关作者表示衷心的感谢。

　　由于我们水平有限，错误和不足在所难免，敬请读者批评指正。