全國大學生電子設計競賽技能訓練 黃智傳著 9787810779623 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃智傳著 著

圖書標籤:

• 電子設計競賽
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• 實踐指導
• 高等教育

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齣版社： 北京航天航空大學齣版社

ISBN：9787810779623

商品編碼：29573476658

包裝：平裝

齣版時間：2007-02-01

基本信息

書名：全國大學生電子設計競賽技能訓練

定價：36.00元

作者：黃智傳著

齣版社：北京航天航空大學齣版社

齣版日期：2007-02-01

ISBN：9787810779623

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書為《全國大學生電子設計競賽係列叢書》之一。針對全國大學生電子設計競賽的特點，為使學生全麵、係統地掌握一些在電子競賽作品製作過程中必需的基本技能，本書從7個方麵係統介紹瞭元器件的種類、特性與選用；印製電路闆的設計與製作；元器件和導綫的安裝與焊接；元器件的檢測，電壓、分貝、信號參數、時間和頻率及電路性能參數的測量；噪聲和接地對測量的影響；電子産品調試和故障檢測的一般方法，模擬電路、數字電路和整機的調試與故障檢測；設計總結報告的寫作要求與示例；賽前培訓、賽前試題分析和賽前準備工作等內容。

內容提要

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本書內容豐富實用，敘述簡潔清晰，工程實踐性強，注重培養學生製作、裝配、調試與檢測等實際動手能力。可作為高等院校電子信息、通信、自動化、電氣控製類等專業學生參加全國大學生電子設計競賽的培訓教材，也可作為參加各類電子製作、課程設計、畢業設計的教學參考書，以及工程技術人員進行電子産品設計與製作的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《電路設計與實踐：從理論到應用》 導論 在這個數字化浪潮席捲全球的時代，電子技術作為現代工業的基石，其重要性不言而喻。從智能手機到太空探索，從醫療設備到工業自動化，無處不閃耀著電子設計的智慧之光。對於緻力於投身於這一蓬勃發展領域的大學生而言，紮實的理論基礎和精湛的實踐技能是開啓無限可能之門的鑰匙。本書旨在為廣大學子提供一個係統、深入的學習平颱，幫助他們構建堅實的電路設計知識體係，掌握從原理分析到電路實現的全過程，為未來的學術研究和職業發展奠定堅實的基礎。 本書並非一本單純的理論教科書，更不是一本零散的技巧集錦。它以“從理論到應用”為主綫，緊密結閤當前電子設計領域的最新發展趨勢和實際工程需求，引導讀者逐步理解並掌握電子電路設計中的核心概念、關鍵技術和典型應用。我們相信，隻有將抽象的理論與鮮活的實踐相結閤，纔能真正培養齣具備創新能力和解決實際問題能力的優秀工程師。 第一部分：模擬電路基礎與核心技術 模擬電路是所有電子係統的基石，理解和掌握模擬電路的設計與分析至關重要。本部分將從最基本的概念齣發，層層遞進，深入剖析各類模擬電路單元的工作原理、設計方法和性能優化技巧。 一、半導體器件與基本放大電路 半導體物理基礎迴顧： 簡要迴顧PN結、二極管、三極管（BJT）和場效應管（FET）等基本半導體器件的構造、工作原理和伏安特性。重點在於理解其導通、截止、放大等工作狀態的物理機製。 二極管應用： 詳細講解二極管在整流、濾波、穩壓、信號限幅等方麵的應用，並通過實際電路示例說明其工作原理和設計考量。 三極管放大電路： 深入分析共發射、共集電、共基極放大電路的結構、工作原理、靜態工作點的設置與穩定，以及動態參數（電壓增益、電流增益、輸入電阻、輸齣電阻）的計算與分析。重點講解偏置電路的設計，包括固定偏置、分壓偏置、發射極負反饋偏置等，以及它們對電路穩定性的影響。 場效應管放大電路： 講解JFET和MOSFET的結構、工作原理、柵漏特性和跨導特性。分析共源、共漏、共柵放大電路的特點，並將其與三極管放大電路進行對比。重點講解MOSFET在數字電路和模擬電路中的應用優勢。 多級放大電路： 介紹直接耦閤、RC耦閤、變壓器耦閤等放大電路的級聯方式，分析各級之間的相互影響，以及如何設計具有高增益、高輸入阻抗、低輸齣阻抗的放大器。 二、信號處理與濾波技術 濾波器概述： 介紹濾波器的基本概念，包括通帶、阻帶、截止頻率、帶寬、衰減等參數。講解低通、高通、帶通、帶阻濾波器的基本功能和應用場景。 無源濾波器： 分析RC、RL、LC等無源濾波電路的結構、工作原理、頻率響應和設計方法。重點講解其簡單性但性能受限的特點。 有源濾波器： 深入講解基於運算放大器（Op-Amp）的有源濾波器的設計。詳細介紹Sallen-Key、MFB（多反饋）等典型拓撲結構，分析其工作原理、設計公式和優缺點。講解如何設計低通、高通、帶通、帶阻等各種類型的有源濾波器，並討論其高Q值、易於集成等優點。 噪聲與乾擾抑製： 探討電路中噪聲的來源（熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲等）及其對信號的影響。介紹差分放大、屏蔽、濾波等抑製噪聲和乾擾的常用方法。 三、運算放大器（Op-Amp）及其高級應用 理想運算放大器模型： 介紹理想運放的四大特性（無窮開環增益、無窮輸入阻抗、零輸齣阻抗、無窮帶寬）以及虛短、虛斷定理在電路分析中的應用。 基本運算電路： 詳細分析同相放大器、反相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器、微分器等基本運放電路的功能和設計。 信號發生器： 講解方波發生器（如施密特觸發器）、三角波發生器、鋸齒波發生器以及正弦波振蕩器（如RC移相振蕩器、LC振蕩器、Wien橋振蕩器）的設計原理與實現。 比較器與滯迴： 介紹運放作為比較器的應用，重點講解滯迴比較器（施密特觸發器）的原理和設計，以及其在信號整形、閾值檢測等方麵的作用。 四、功率放大電路與電源技術 功率放大器分類與特點： 講解A類、B類、AB類、C類、D類功率放大器的基本工作原理、效率、失真等特性。 甲類功率放大電路： 分析甲類放大電路的設計，包括輸齣級偏置的設置與穩定，以及提高效率的措施（如推挽輸齣）。 乙類、甲乙類功率放大電路： 深入講解乙類和甲乙類功率放大電路（如推挽電路、互補對稱電路）的原理，重點分析交叉失真問題及其解決辦法。 開關電源基礎： 介紹開關電源的基本工作原理（PWM控製、儲能元件），以及降壓（Buck）、升壓（Boost）、升降壓（Buck-Boost）等基本拓撲結構。 綫性穩壓電源： 分析串聯型和並聯型綫性穩壓電源的設計，包括穩壓管、集成穩壓器（如78xx/79xx係列）的應用，以及其優缺點。 第二部分：數字電路基礎與邏輯設計 數字電路是現代電子係統的核心，掌握數字電路的設計和邏輯控製能力是完成復雜係統開發的基礎。本部分將引導讀者從最基本的邏輯門開始，逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯的設計，並介紹常用的數字集成電路。 一、邏輯門與基本邏輯運算 邏輯門符號與真值錶： 詳細介紹AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的符號、功能及其真值錶。 布爾代數及其化簡： 講解布爾代數的基本定律（交換律、結閤律、分配律、德摩根定律等），以及卡諾圖（Karnaugh Map）和奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）方法在邏輯函數化簡中的應用。 邏輯電路設計流程： 介紹從邏輯功能需求齣發，通過布爾代數化簡、邏輯圖繪製、器件選型等步驟設計數字電路的完整流程。 二、組閤邏輯電路設計 編碼器與譯碼器： 講解通用編碼器（如優先編碼器）和譯碼器（如BCD轉七段數碼管譯碼器）的工作原理和設計。 多路選擇器（MUX）與數據分配器（DEMUX）： 分析多路選擇器作為邏輯功能的實現方式，以及數據分配器在數據路由中的作用。 加法器與減法器： 講解半加器、全加器、二進製加法器（行波進位、超前進位）、二進製減法器（如補碼減法器）的設計。 觸發器與存儲單元： 介紹SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器的基本結構、工作原理、觸發方式（電平觸發、邊沿觸發）及其時序特性。 三、時序邏輯電路設計 狀態機（State Machine）的概念： 引入有限狀態機（FSM）的概念，區分摩爾型（Moore）和米利型（Mealy）狀態機的結構與特點。 時序邏輯電路分析與設計： 學習如何分析給定的時序邏輯電路，並根據狀態轉移圖和輸齣真值錶設計時序邏輯電路。 計數器： 講解同步計數器、異步計數器（行波計數器）的設計，包括加計數器、減計數器、任意模計數器，以及BCD計數器。 移位寄存器： 分析串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣等移位寄存器的工作原理，以及其在數據傳輸、延遲、循環冗餘校驗（CRC）等方麵的應用。 四、數字係統設計基礎 可編程邏輯器件（PLD）： 介紹CPLD和FPGA的基本結構、工作原理和應用優勢。 硬件描述語言（HDL）簡介： 簡要介紹Verilog HDL或VHDL語言的基本語法和功能，為進階學習打下基礎。 常用數字芯片係列： 介紹TTL和CMOS等主流邏輯芯片係列的特點、選型和應用注意事項。 第三部分：嵌入式係統與微控製器應用 隨著微控製器（MCU）技術的飛速發展，嵌入式係統已滲透到我們生活的方方麵麵。本部分將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，學習如何使用微控製器實現復雜的控製功能和人機交互。 一、微控製器體係結構與工作原理 CPU核心與指令集： 介紹通用CPU（如ARM、RISC-V）的體係結構、流水綫、中斷機製等基本概念。 存儲器組織： 講解程序存儲器（ROM/Flash）、數據存儲器（RAM）的組織方式和訪問機製。 外圍設備接口： 深入分析通用輸入輸齣（GPIO）、定時器/計數器、中斷控製器、ADC/DAC、通信接口（UART、SPI、I2C）等核心外圍設備的工作原理和配置方法。 二、嵌入式軟件開發環境與工具鏈 集成開發環境（IDE）： 介紹常用的嵌入式IDE（如Keil MDK、STM32CubeIDE、Arduino IDE）的安裝、配置與使用。 編譯器、匯編器與鏈接器： 講解C/C++語言代碼如何經過編譯、匯編、鏈接生成可執行的機器碼。 調試器（Debugger）與仿真器： 學習使用在綫調試器、仿真器進行程序下載、斷點設置、變量監視、內存查看等操作，以快速定位和修復代碼中的錯誤。 三、微控製器典型應用與實例開發 GPIO控製： 實現LED點亮、按鍵輸入檢測、步進電機驅動等基本GPIO應用。 定時器應用： 學習使用定時器實現精確延時、PWM波生成（用於電機調速、LED亮度控製）、脈衝計數等功能。 中斷處理： 掌握外部中斷、定時器中斷、串口中斷等中斷的配置和編寫，實現響應式係統設計。 ADC/DAC應用： 講解如何使用ADC采集模擬信號（如溫度、光照強度），以及如何使用DAC輸齣模擬信號。 通信協議實現： 實例講解UART（異步串口通信）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路互聯）等通信協議的應用，例如與傳感器、EEPROM、顯示屏等外設通信。 小型嵌入式項目實戰： 通過若乾精心設計的實例，如簡易數據采集係統、智能溫濕度監控器、小型機器人控製係統等，鞏固所學知識，培養獨立完成項目設計的能力。 第四部分：電路設計與調試綜閤實踐 理論學習是基礎，而紮實的動手能力和解決實際問題的能力是工程師的生命綫。本部分將整閤前三部分的知識，強調實際電路的設計、仿真、焊接、調試和優化。 一、電路設計軟件與仿真技術 PCB設計軟件入門： 介紹Altium Designer、Eagle、KiCad等主流PCB設計軟件的基本操作，包括原理圖繪製、PCB布局布綫、DRC（設計規則檢查）等。 電路仿真軟件應用： 講解Proteus、LTspice、Multisim等電路仿真軟件的使用，學習如何在仿真環境中驗證電路設計，分析電路性能，並在齣現問題時進行優化。 二、電子元件的選擇與電路焊接技巧 元器件選型指南： 講解如何根據電路需求選擇閤適的電阻、電容、電感、二極管、三極管、IC等元器件，考慮其規格、精度、封裝、功耗、成本等因素。 焊接技術與防靜電： 詳細介紹烙鐵焊接、熱風槍焊接等常用焊接技術，包括焊锡的選擇、焊盤處理、虛焊和短路的避免。強調靜電防護的重要性，介紹ESD（靜電放電）防護措施。 麵包闆與原型製作： 講解如何使用麵包闆進行快速電路原型搭建，以及一些簡單的布綫技巧。 三、電路調試與故障排除 常用電子測量儀器： 詳細介紹數字萬用錶、示波器、信號發生器、邏輯分析儀等常用測量儀器的使用方法及其在電路調試中的作用。 係統化調試流程： 建立一套係統化的電路調試流程，從電源檢查、信號測量、參數驗證到功能測試，逐步排除故障。 常見電路故障分析： 針對模擬電路和數字電路中常見的故障（如元器件損壞、短路、開路、信號異常、邏輯錯誤、時序問題等），提供分析思路和解決方法。 四、項目案例分析與進階方嚮 綜閤項目實戰： 提供一些具有挑戰性但貼近實際的綜閤項目，如數據采集與顯示係統、簡易自動控製係統、無綫通信模塊應用等，引導讀者完成從設計到實現的完整過程。 嵌入式係統與PC/雲端互聯： 探討如何將嵌入式係統與PC端軟件或雲平颱進行通信，實現數據上傳、遠程控製等功能。 物聯網（IoT）基礎： 介紹物聯網的基本概念，以及微控製器在物聯網終端節點開發中的作用。 現代電子設計工具與方法： 簡要介紹EDA（電子設計自動化）工具的發展趨勢，以及敏捷開發、DevOps等現代軟件工程思想在硬件開發中的應用。 結語 本書從基礎的模擬電路理論，到復雜的數字邏輯設計，再到前沿的嵌入式係統應用，力求為讀者構建一個全麵、深入、實用的學習路徑。我們鼓勵讀者在學習過程中，積極動手實踐，大膽嘗試，不怕失敗。每一次的嘗試，每一次的調試，都將是您寶貴的經驗積纍。願本書能成為您在電子設計領域探索與創新的得力助手，助您在電子世界的廣闊天地中，播下夢想的種子，收獲成功的碩果。

評分☆☆☆☆☆

這本《電子設計基礎與實踐》確實讓我受益匪淺，尤其是它對電路基礎知識的梳理，簡直是教科書級彆的嚴謹。作者在講解元器件特性和基本電路原理時，那種深入淺齣的功力讓人佩服。比如，對於MOSFET的開關特性分析，不同於市麵上很多教材僅僅停留在錶麵的公式推導，這本書竟然詳細剖析瞭米勒效應在高速開關中的影響，還配上瞭實際的波形圖示，這對於我們這些想深入理解硬件底層邏輯的人來說，無疑是極大的幫助。我記得有一次設計一個高頻驅動電路時遇到瞭意想不到的振蕩問題，翻閱這本書裏關於反饋迴路穩定性的章節，纔猛然意識到自己對寄生電容的處理考慮不周。作者的講解邏輯非常清晰，總能將復雜的物理現象轉化為易於理解的工程概念。書中對PCB設計規範的強調也極為到位，它不僅僅是告訴你“應該怎麼做”，而是告訴你“為什麼必須這麼做”，比如地平麵分割、電源完整性（PI）的考量，這些細節往往是新手在大賽中失利的關鍵所在。讀完這部分內容，我感覺自己對“設計”的理解從單純的功能實現提升到瞭係統可靠性的層麵，這纔是真正工程師思維的養成。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，一開始我對這本書的期望值並不高，覺得可能又是一本泛泛而談的“應試技巧總結”。然而，深入閱讀後發現，《嵌入式係統開發實戰錄》展現齣一種對工程倫理和設計哲學的深刻思考，這一點在同類書籍中是罕見的。它不僅僅教你如何搭齣能跑起來的原型，更重要的是教你如何構建一個“健壯”和“可維護”的係統。書中花瞭相當大的篇幅來討論異常處理機製和錯誤恢復策略，這在實際項目中比基礎功能實現重要得多。例如，它詳細分析瞭電路上電初始化序列中各種時序錯誤的潛在後果，並提供瞭多重冗餘校驗的方法。這種注重“過程質量”的敘事方式，讓我從一個“能完成功能”的製作者，逐漸嚮一個“追求完美穩定”的設計者轉變。這種思維層麵的升華，是單純刷題或看範例代碼無法達到的。它讓我明白瞭，競賽的終極目標不是得分，而是通過嚴謹的工程方法解決一個復雜的技術難題。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對那種隻會堆砌理論、脫離實際應用的教材嚮來敬而遠之，但《電子設計探索》這本書卻完全顛覆瞭我的看法。它最吸引我的地方在於，它沒有被睏在抽象的理論框架裏，而是緊密圍繞著“競賽”這個核心目標來展開的。書中穿插瞭大量來自曆年真題的典型案例分析，這些案例的選取非常精妙，涵蓋瞭從信號采集、數據處理到驅動控製的完整流程。我印象最深的是關於模糊PID控製算法在電機速度環中的應用實例，作者不僅給齣瞭MATLAB仿真模型，還手把手地演示瞭如何將這些算法移植到DSP或FPGA上進行硬件加速。這種“理論—仿真—硬件實現”的閉環學習路徑，極大地縮短瞭我的學習麯綫。很多時候，看書就像是和一位經驗豐富的前輩在交流，他知道你下一步可能會在哪裏跌倒，並提前為你鋪好瞭路。特彆是它對軟件工具鏈的熟練掌握與整閤能力的要求，讓我意識到，在當下的電子競賽中，軟件和硬件的界限已經越來越模糊，優秀的設計者必須是T型人纔，而這本書正是培養這種綜閤能力的絕佳嚮導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的魅力在於它的“廣度”和“前沿性”。在許多關於基礎技能訓練的書籍往往止步於單片機和基礎傳感器層麵時，這本《未來技術集成方法論》卻大膽地將目光投嚮瞭更廣闊的領域。它不僅覆蓋瞭傳統的微控製器編程，還深入淺齣地介紹瞭FPGA在並行計算加速方麵的應用，以及如何利用現代軟件工程的DevOps思想來管理復雜的電子設計項目。我尤其欣賞它對新興技術趨勢的敏感度，比如書中對邊緣計算（Edge Computing）在物聯網係統中的作用進行瞭前瞻性的探討，並提供瞭使用輕量級容器技術來部署嵌入式應用的初步框架。這讓我意識到，如果想在未來的競賽中保持競爭力，絕不能固步自封於現有的技術棧。這本書就像一個高瞻遠矚的領航員，它指明瞭行業發展的方嚮，並提供瞭探索這些方嚮所需的理論基石和實踐工具包。讀完後，我感覺自己不再是學習一套過時的技術，而是在為未來幾年的技術迭代做準備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和語言風格，簡直像是一劑清新的空氣。現在很多技術書籍，要麼是枯燥的黑白文檔，要麼是過度美化的圖文混排，讓人抓不住重點。但《智能係統設計進階指南》在視覺和邏輯上都做到瞭極佳的平衡。它的圖錶繪製水平達到瞭工業級標準，每一個示意圖都清晰明瞭，關鍵信號的標注也毫不含糊。更讓我贊賞的是，作者在解釋一些底層協議（比如SPI或I2C）時，沒有直接跳到寄存器編程，而是先用一個生動的比喻來描繪數據傳輸的握手過程，這對於建立直觀認知幫助太大瞭。我記得在學習實時操作係統（RTOS）的概念時，不同章節之間引用和呼應做得非常自然，沒有那種為瞭湊字數而硬塞內容的痕跡。每次翻閱，都能感覺到作者對讀者的尊重——尊重你的時間，用最精準的語言傳達最多的信息。它不是那種需要一字不漏啃完纔能有所收獲的書，而是可以隨時翻開任何一頁，都能立刻找到解決當前疑惑的“工具箱”。