基於案例的電子係統設計與實踐 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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於天河，薛楠著

圖書標籤:

電子係統設計
案例教學
實踐
電路設計
嵌入式係統
數字電路
模擬電路
係統工程
電子工程
教學參考書

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302457138

版次：1

商品編碼：12031553

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：245

字數：392000

具體描述

內容簡介

　　《基於案例的電子係統設計與實踐》在內容上從基礎軟件入手，注重實用性，以案例的形式給齣多個電子設計具體實現的方法。

　　本書共分13章，包括電子電路CAD設計基礎與案例，四個模擬電子數字電子方麵的設計案例、五個以單片機為主的設計案例。目的在於培養學生電子係統的綜閤設計能力，以適應信息時代對相關專業學生知識結構與實踐能力的要求。本書的特點是結構新穎，選用的案例具有較強的實用性和層次性，內容上注重理論與實踐相結閤，著力加強實踐性與工程性的訓練。

　　本書除作為高等院校電子信息類專業的教材外，還可作為大學生課外電子製作、電子設計競賽和相關工程技術人員的實用參考書與培訓教材。

內頁插圖

前言/序言

　　前言

　　“電子設計及實踐”是電子信息類、電氣信息類專業的一門實踐課程。針對信息化社會中電子應用領域的不斷擴大，結閤目前普通高等院校應用教學的案例式教育理念的需要，我們編寫本書。

　　傳統的理論性教材注重係統性和全麵性，但實用性和實際效果並不是很好。基於案例式的工程教育理論的教學模式注重學生綜閤能力的培養，在教學過程中以學生未來職業角色為核心，以社會需求為導嚮，兼顧理論內容與實踐技術內容的個性化培養方案，將課內教學與課外實踐活動融為一體，形成課內理論教學和課外實踐活動的良性互動。通過教學實踐錶明，該種教學模式對培養學生的創新思維和提高學生的實踐能力有很好的作用。

　　本書主要內容包括Protel電子電路設計軟件安裝與應用，基於模電、數電的設計案例，基於單片機的設計案例三大模塊。第1~4章為電子綫路設計軟件Protel DXP 2004 SP2的使用教程；第5~8章是模電、數電的案例設計，包括直流電源電路設計、音頻功率放大器設計、低通濾波器設計、數字顯示定時報警器設計；第9~13章是單片機的智能控製案例設計，包括超聲波測距係統設計、電子密碼鎖係統設計、函數信號發生器的設計、數控穩壓電源設計、智能控溫係統設計。本書以案例的形式講述瞭眾多貼近生活的電子係統的相關技術，目的是通過本書的學習，使讀者瞭解和掌握多種電子係統的組成，並具有一定的電子係統軟、硬件設計能力。

　　本書的主要特色：

　　（1）突齣設計能力的培養，突破傳統教材章節編排知識的係統和邏輯，根據實際項目開發步驟，讓讀者在完成任務的過程中學習相關知識。以項目案例為核心，實踐、實驗與理論相結閤，相互滲透，相互推動。

　　（2）主要章節采用項目案例式設計，首先對所需要的基礎知識、擬采用硬件設備進行詳細介紹。根據設計要求，給齣具體設計方案，並詳細給齣相關軟件仿真。案例式設計，從實際應用齣發，有利於激發學習興趣，開拓讀者思路。

　　（3）本書的第一部分介紹Protel軟件應用。通過項目的實訓逐步掌握Protel軟件的使用，為後麵的案例章節做鋪墊，使得初學者容易入手，由淺入深地學習。本書第二部分是模電、數電的案例，從項目的設計要求入手，分析方案，對各個部分進行具體設計，最後用軟件仿真實現。本書第三部分是單片機案例設計，插入瞭大量的電路原理圖分析、器件的應用分析，對案件采用C語言進行編程，並加以詳細說明和注釋，使讀者較為容易地理解和掌握程序設計的思想。

　　（4）本書的部分案例選取自大學生電子設計競賽，對於初學電子設計的同學，建議循序漸進地進行閱讀。本書的各個案例是按由易到難的順序編排的，但各個項目相對獨立，相關老師可以根據實際教學情況和學時進行選取。

　　本書由於天河、薛楠任主編，由盧迪教授任主審。第1~4章由薛楠編寫，第7章由李鵬飛編寫，第5、6章和第8~13章由於天河編寫。由於時間及水平有限，書中難免存在錯誤與不足之處，懇請專傢和廣大讀者批評指正。

　　在本書編寫過程中得到瞭哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院、哈爾濱理工大學教務處的大力支持，在此錶示感謝。在本書編寫時也參考瞭許多同行專傢的相關文獻，在此嚮這些文獻的作者深錶感謝。

　　編者2016年9月

《數字邏輯與集成電路設計：原理、方法與應用》前言在當今科技飛速發展的時代，數字電子係統已滲透到我們生活的方方麵麵，從微小的智能手機到復雜的航空航天設備，無處不在。這些係統的核心是數字邏輯電路和集成電路（IC），它們是實現各種計算、控製和通信功能的基石。深入理解數字邏輯的基本原理，掌握集成電路的設計流程，並能將其應用於實際問題，是電子工程領域專業人士必備的核心技能。本書旨在為讀者提供一個係統、全麵且深入的學習體驗，聚焦於數字邏輯電路的理論基礎、設計方法以及集成電路的實現與應用。我們不會僅僅停留在理論的羅列，而是會結閤豐富的實例和實際的設計場景，引導讀者掌握從概念到實現的完整設計路徑。本書的目標是培養讀者具備紮實的理論功底、熟練的設計工具運用能力，以及解決復雜工程問題的創新思維。第一部分：數字邏輯基礎數字電子世界以二值邏輯為基礎，即“0”和“1”。本部分將從最基本的概念入手，為讀者打下堅實的理論基礎。二進製數係統與編碼：我們將詳細介紹二進製、八進製、十六進製等數製之間的轉換，以及BCD碼、ASCII碼、格雷碼等各種編碼方式。理解這些基礎對於後續的邏輯運算和數據錶示至關重要。布爾代數與邏輯門：布爾代數是數字邏輯的數學語言。我們將深入探討布爾錶達式、邏輯變量、邏輯運算（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）及其真值錶。在此基礎上，介紹基本邏輯門（AND門、OR門、NOT門、XOR門、NAND門、NOR門）的符號、功能和工作原理。讀者將學習如何使用布爾代數對邏輯函數進行化簡和優化，這是高效設計的基礎。組閤邏輯電路：組閤邏輯電路的輸齣僅取決於當前的輸入，與過去的狀態無關。本部分將重點講解如何設計和分析常見的組閤邏輯電路，包括：譯碼器與編碼器：理解它們在地址譯碼、數據選擇中的作用。多路選擇器（Multiplexer）：掌握其選擇數據流的功能，是構建數據通路的關鍵。分頻器（Demultiplexer）：瞭解如何將單一輸入信號分配到多個輸齣。加法器、減法器、比較器：學習構建基本的算術邏輯單元（ALU）。全加器、半加器、全減器、半減器：深入理解數字加減運算的底層實現。冒險現象（Hazards）及其消除：這是一個在實際數字電路設計中必須麵對的關鍵問題，我們將探討其産生原因和解決方法。時序邏輯電路：時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還與電路的曆史狀態有關。這使得它們能夠存儲信息並實現更復雜的時序功能。本部分將深入探討：觸發器（Flip-Flops）： SR觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器是構建存儲單元的基本模塊。我們將詳細講解它們的結構、工作特性、激勵錶和狀態圖，以及如何利用時鍾信號同步操作。寄存器（Registers）：學習如何將多個觸發器組閤成寄存器，用於存儲數據。包括移位寄存器（串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣）和並行加載寄存器。計數器（Counters）：學習如何設計同步計數器和異步計數器（行波計數器），包括二進製計數器、十進製計數器（BCD計數器）、任意模計數器。理解它們在頻率分頻、定時控製等方麵的應用。有限狀態機（Finite State Machines, FSM）：有限狀態機是描述和設計復雜時序邏輯係統的強大工具。我們將介紹摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型狀態機的概念，學習如何根據狀態圖和狀態轉移圖設計FSM，並將其轉化為硬件實現。第二部分：硬件描述語言（HDL）與設計流程在現代集成電路設計中，硬件描述語言（HDL）已成為不可或缺的工具。它允許工程師以文本形式描述硬件的行為和結構，極大地提高瞭設計效率和靈活性。 Verilog HDL 入門：我們將介紹Verilog HDL的基本語法，包括模塊（module）、端口（port）、信號（wire, reg）、賦值語句（assign, always）、運算符等。通過大量示例，讀者將學習如何用Verilog描述組閤邏輯和時序邏輯電路，包括邏輯門、加法器、多路選擇器、觸發器、計數器等。 Verilog HDL 進階：深入講解Verilog中更高級的特性，如任務（task）、函數（function）、參數化（parameter）、實例化（instantiation）、阻塞與非阻塞賦值的區彆、時序控製（posedge, negedge, delay）等。我們將演示如何利用Verilog實現復雜的有限狀態機，以及如何進行模塊化設計和層次化設計。 VHDL 簡介（可選，或作為參考）：考慮到VHDL在某些領域（如航空航天、歐洲市場）的應用，本書也會簡要介紹VHDL的基本概念和語法，包括實體（entity）、架構（architecture）、信號（signal）、變量（variable）、進程（process）、並發語句等，並與Verilog進行對比，幫助讀者瞭解不同HDL的特點。 FPGA與ASIC設計流程概述：介紹數字集成電路設計的整體流程，包括需求分析、功能設計、邏輯綜閤、靜態時序分析、布局布綫、物理驗證等。重點講解FPGA（現場可編程門陣列）和ASIC（專用集成電路）兩種不同的實現方式，以及它們的設計流程差異。仿真與驗證：仿真是在設計過程中驗證電路功能正確性的重要手段。我們將介紹仿真器的基本原理，如何編寫測試平颱（testbench）來激勵被測設計（DUT）並觀察輸齣。強調驗證的重要性，以及常見的驗證策略和技術。綜閤工具的使用：介紹邏輯綜閤工具（如Synopsys DC, Cadence Genus）的基本概念和使用方法。講解如何將HDL代碼轉換為網錶（netlist），以及綜閤過程中需要注意的優化目標（麵積、速度、功耗）。第三部分：高級數字邏輯與集成電路設計主題本部分將進一步拓展讀者的視野，深入探討更復雜的數字邏輯設計和集成電路相關的關鍵技術。存儲器設計：學習RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器）的基本結構和工作原理。包括SRAM（靜態隨機存取存儲器）和DRAM（動態隨機存取存儲器）的區彆，以及如何使用HDL描述和接口化簡單的存儲器。同步與異步時鍾域：異步電路的設計和處理是數字係統中的一個挑戰。我們將深入探討不同時鍾域之間信號傳輸的同步化問題，包括握手協議、FIFO（先進先齣）隊列、亞穩態（metastability）及其緩解技術。低功耗設計技術：隨著移動設備和物聯網的普及，低功耗設計變得越來越重要。本部分將介紹時鍾門控（clock gating）、功率門控（power gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等常用的低功耗設計策略。驗證方法學（Verification Methodologies）：介紹更先進的驗證方法，如ＵVM（Universal Verification Methodology）。雖然本書不是一本專門的驗證書籍，但我們會概述這些方法學在復雜SoC（係統級芯片）設計中的作用，強調係統化驗證的重要性。硬件加速與並行計算：探討如何利用FPGA或ASIC設計實現高性能的硬件加速器，以處理計算密集型任務，例如信號處理、圖像識彆、機器學習等。微處理器與嵌入式係統基礎：簡要介紹微處理器的工作原理、指令集架構（ISA）以及嵌入式係統的基本構成。探討如何設計簡單的CPU控製器或外設接口，為讀者理解更復雜的係統架構打下基礎。接口設計：學習常見的通信接口協議，如UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路互聯總綫）等。瞭解如何設計這些接口的硬件實現，以及它們在係統中的作用。可測試性設計（Design for Testability, DFT）：介紹在設計初期就考慮測試性的重要性，以及掃描鏈（scan chain）、內建自測試（Built-In Self-Test, BIST）等DFT技術，以提高芯片的可測試性，降低生産成本。實踐指導本書的編寫始終貫穿實踐導嚮。每一章節在介紹理論知識的同時，都會提供相應的實踐建議。仿真實例：大量使用Verilog HDL編寫代碼，並在仿真器（如Modelsim, Vivado Simulator, NCSim）中進行仿真演示。讀者可以通過親手實踐，加深對代碼和電路功能的理解。 FPGA實驗：鼓勵讀者利用現有的FPGA開發闆（如Xilinx Artix-7, Intel Cyclone V等），將設計的HDL代碼下載到FPGA上進行實際驗證。本書將提供一些指導性的實驗項目，例如LED閃爍、按鍵輸入處理、交通燈控製器、簡單的數碼管顯示等。工具鏈介紹：簡要介紹主流的EDA（電子設計自動化）工具鏈，如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime，以及Synopsys和Cadence的綜閤和後端設計工具，幫助讀者熟悉業界常用的設計環境。案例分析：在章節末尾或穿插案例分析，將所學知識應用於解決實際的數字係統設計問題，例如一個簡單的通信模塊設計，或一個數據采集係統的簡化實現。學習建議本書內容豐富，涵蓋範圍廣泛。為瞭更好地掌握本書內容，建議讀者： 1. 紮實基礎：認真學習第一部分的數字邏輯基礎，這是理解後續內容的關鍵。 2. 動手實踐：積極動手編寫HDL代碼，並進行仿真。如果條件允許，在FPGA闆上實現設計，獲得寶貴的實踐經驗。 3. 深入理解：不要僅僅滿足於代碼的運行，要深入理解代碼背後的邏輯原理和電路實現。 4. 參考資料：結閤其他相關書籍、在綫教程和工具廠商的文檔進行學習。 5. 積極提問：在學習過程中遇到問題，主動查閱資料或嚮老師、同學請教。結語數字電子係統設計是一個充滿挑戰與樂趣的領域。本書希望能夠成為您學習數字邏輯和集成電路設計的得力助手，幫助您構建堅實的理論基礎，掌握實用的設計技能，並為您的未來職業生涯打下堅實的基礎。通過理論與實踐的結閤，相信您一定能在數字電路的世界中遊刃有餘，創造齣更美好的數字未來。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

拿到《基於案例的電子係統設計與實踐》這本書，我第一個想法就是它能否解決我在實際工程中遇到的那些“疑難雜癥”。我工作多年，積纍瞭一些經驗，但總感覺理論知識不夠係統，尤其是在麵對一些復雜的設計問題時，常常感到力不從心。這本書的“案例”部分，我寄予厚望，希望它能提供一些真正貼近實際的、有代錶性的項目，能夠讓我學習到如何在具體的設計場景下，將理論知識轉化為可行的解決方案。比如，它是否會講解一個完整的嵌入式係統開發流程，從需求定義、硬件選型，到軟件架構設計、驅動開發，再到係統集成和測試，每一個環節都輔以詳細的案例剖析？我尤其關心它是否會涉及到一些在高可靠性、高性能要求的係統設計中經常會遇到的挑戰，例如：如何進行精確的時鍾同步，如何保證數據的完整性和安全性，以及如何在復雜的電磁環境下保證係統的穩定性等等。而“實踐”二字，則讓我對接下來的內容充滿瞭期待，我希望它不僅僅是提供案例，更能包含大量的工程實踐技巧和經驗分享。比如，它是否會分享一些實用的調試方法和工具使用技巧？是否會講解一些在實際開發過程中常見的陷阱和規避策略？是否會提供一些關於優化設計、降低成本的思路？我非常希望這本書能夠成為我工作中一本“活的”參考書，當我遇到類似的問題時，能夠快速地從中找到靈感和解決方案，從而大大提高我的工作效率和設計能力。

評分☆☆☆☆☆

我拿到《基於案例的電子係統設計與實踐》這本書，內心是有些許興奮和期待的。在我看來，電子係統設計領域，尤其是嵌入式係統，往往存在一個巨大的鴻溝：學院派的嚴謹理論與工業界快速迭代的實踐需求之間。這本書的名字恰好點齣瞭我最渴望的內容——“案例”與“實踐”。我非常好奇它將如何呈現這些案例，是圍繞著某個特定行業，例如醫療器械、汽車電子、或者消費電子，來展開不同的設計挑戰與解決方案？還是會從通用的電子係統設計要素齣發，比如電源管理、信號完整性、接口設計等方麵，通過具體的案例來闡述其設計原則和實現方法？我更傾嚮於後者，因為這能讓我觸類旁通，將學到的知識應用到更廣泛的領域。此外，我特彆想瞭解書中的“實踐”部分是如何設計的。是會提供一些可運行的示例代碼，還是會詳細介紹一些常用的硬件調試工具的使用方法？我尤其希望它能涵蓋一些在實際項目開發中經常遇到的“坑”，比如如何避免電磁乾擾、如何進行有效的功耗優化、以及如何在資源受限的情況下實現高性能的算法等等。這些都是我在工作中經常會遇到的難題，如果這本書能提供清晰的思路和有效的解決方案，那將對我來說是無價的。我希望能從這本書中，獲得一套行之有效的設計框架和一套解決工程問題的實操方法論，讓我能夠更加從容地應對各種復雜的電子係統設計任務。

評分☆☆☆☆☆

這本書《基於案例的電子係統設計與實踐》的題目，一下子就抓住瞭我的痛點。《基於案例》這一點，我非常看好，因為我在工作中經常遇到各種各樣的問題，而理論書往往隻能提供通用的方法論，卻無法解答我遇到的具體睏境。我期待這本書能夠提供一係列詳實、且具有代錶性的實際工程案例，能夠讓我“照葫蘆畫瓢”，學習如何解決類似的問題。例如，一個關於低功耗傳感器節點的設計，或者一個小型工業控製器的開發過程，這些案例是否能涵蓋從需求分析、方案論證，到硬件選型、軟件架構設計，再到係統集成和測試的全過程？更重要的是，我希望它不僅僅是展示成功的案例，更能深入剖析案例中的挑戰、權衡和決策過程，讓我理解為什麼這樣設計，而不是那樣設計，以及背後可能存在的風險和替代方案。這樣，我纔能真正地學到“精髓”，而不是僅僅停留在錶麵。而“電子係統設計與實踐”，這五個字，則暗示著這本書將不僅僅停留在理論層麵，更會強調實際操作和工程經驗。我特彆關注它在“實踐”方麵的具體內容，比如它是否會包含一些實用的開發工具的使用教程，或者一些調試技巧和經驗分享？例如，針對一些常見的性能瓶頸，它是否會提供優化方案？對於復雜的係統集成問題，它是否會給齣解決方案？我非常希望這本書能夠成為我工作中的一本“案頭寶典”，在我遇到難題時，能夠快速找到相關的案例和解決方案，從而提高我的工作效率和設計水平。

評分☆☆☆☆☆

對於《基於案例的電子係統設計與實踐》這本書，我最看重的是它在“實踐”部分能夠提供的具體操作指導。我是一名剛剛入門電子工程的學生，雖然在學校裏學習瞭不少基礎理論，但一到實際動手設計時，就常常感到力不從心。比如，我一直對如何選擇閤適的元器件感到睏惑，datasheet上的參數那麼多，到底哪些纔是關鍵？這本書能否提供一些實用的選型指南，或者通過具體的案例來演示如何根據係統需求來權衡不同元器件的優劣？另外，PCB設計也是一個讓我頭疼的問題。雖然我知道基本的規則，但在實際布局布綫時，總是容易齣現信號乾擾、電源噪聲等問題。我希望這本書能夠提供一些經典的PCB設計案例，詳細講解其設計思路、布局技巧，以及如何進行EMC優化。如果能包含一些仿真工具的使用演示，那就更好瞭。我渴望通過這本書，能夠掌握一套係統性的設計流程，從需求分析到方案設計，再到詳細設計和驗證，每一步都有清晰的指引和可藉鑒的案例。而且，我非常希望書中能有一些關於調試技巧和問題排查的經驗分享。很多時候，一個微小的錯誤就可能導緻整個係統無法正常工作，而找到這個錯誤往往需要耗費大量的時間和精力。如果這本書能夠提供一些通用的調試思路和常用工具的使用方法，那將對我大有裨益。我希望它能夠填補我理論知識與實踐能力之間的鴻溝，讓我能夠更自信地投入到電子係統的設計與開發中。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《基於案例的電子係統設計與實踐》時，我真是抱著極大的期待，畢竟在電子設計這個領域，理論知識的堆砌往往讓人感到枯燥乏味，而實操經驗又難以快速獲取。這本書的名字就透著一股“乾貨”的勁頭，仿佛能帶我穿越那些繁瑣的公式和抽象的原理，直接進入到真實的工程世界。我特彆關注它在“案例”方麵的呈現方式，希望它能提供一些貼近實際需求的、具有代錶性的設計項目，能夠讓我學習到如何在復雜的需求和有限的資源下，一步步地構建齣可靠的電子係統。比如，它是否會講解一個完整的通信模塊設計，從硬件選型、原理圖繪製、PCB布局布綫，到固件開發、調試優化，每一個環節都輔以具體的案例分析？還是它更側重於某個特定的應用領域，比如物聯網設備的設計，或者嵌入式控製係統的開發，通過不同層次的案例，逐步深入到核心技術和設計方法論？我非常期待它能用生動、具體的方式，展現齣電子係統設計的全貌，讓我能夠模仿、藉鑒，甚至在此基礎上進行創新。書中的“實踐”二字也讓我充滿瞭好奇，這意味著它不僅僅是理論的講解，更包含著大量的工程實踐技巧和經驗分享。我希望它能包含一些常見的設計誤區和規避方法，以及一些在實際生産中會被頻繁遇到的工程難題，例如電磁兼容性（EMC）的挑戰、功耗優化策略，或者在資源受限的平颱上實現高性能的算法等。畢竟，理論知識的掌握隻是第一步，如何在復雜的工程環境中將這些理論轉化為可用的産品，纔是真正的考驗。我真心希望能在這本書中找到指引，讓我的電子設計之路更加順暢和高效。