电子技术与EDA技术课程设计 -中南大学出版社

电子技术与EDA技术课程设计

【作者】：郭照南
【出版时间】：2010-04
【字数】：479（千字）
【定价】：￥36.00（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-81105-840-6
【页码】：295（页）
【开本】：16开

本书是一本综合性的课程设计教材, 是高等院校培养应用型人才课程体系规划教材之一。全书共分6章。第1章: 电子技术课程设计基础; 第2章: 模拟系统的设计; 第3章: 数字电路的设计; 第4章: EDA技术课程设计; 第5章: 电子技术及EDA技术课程设计题库; 第6章: 综合性电子系统设计实例。各章均给出了应用实例, 各设计实例均经过搭试验证。在附录中还给出了常用电子元器件和半导体数字集成电路的使用资料。本书可作为高等院校的本(专)科、高等职业技术学校的电子信息、电气信息、通信、自动控制和计算机等专业的电子技术和EDA技术的课程设计实践性教材及参考书, 也可供有关工程技术人员参考。

第1章电子技术课程设计基础知识(1)

1.1 电子技术课程设计的一般步骤与方法(1)

1.1.1 设计与计算阶段(1)

1.1.2 仿真与修正阶段(6)

1.1.3 安装与调试阶段(7)

1.1.4 报告撰写与答辩阶段(10)

1.2 电子电路的抗干扰技术(11)

1.2.1 电磁干扰的主要来源(11)

1.2.2 放大电路中自激振荡的消除(11)

1.2.3 电子电路的接地(12)

1.2.4 屏蔽与隔离(13)

1.2.5 滤波与去耦(14)

1.2.6 其他抗干扰措施(14)

1.3 课程设计报告撰写指南(15)

1.3.1 课程设计报告的撰写要求(15)

1.3.2 课程设计总结报告范例(16)

1.3.3 电路的安装、调试(26)

1.3.4 设计要求(27)

第2章模拟系统的设计(28)

2.1 模拟系统的设计方法概述(28)

2.2 常用电路设计(31)

2.2.1 放大器的设计(31)

2.2.2 电源电路的设计(35)

2.2.3 信号产生与变换电路设计(37)

2.2.4 有源滤波器的设计(41)

2.3 实用单元电路设计汇总(44)

2.3.1 “窗口”电压比较器(44)

2.3.2 简易双向对讲机(44)

2.3.3 调整峰值检波器(45)

2.3.4 窗口宽度可调的窗口检波器(46)

2.3.5 高输入电阻、高增益反相比例运算电路(46)

2.3.6 红外遥控报警器(47)

2.3.7 温度检测电路(48)

2.4 模拟电路设计实例(49)

2.4.1 音响放大器的设计(49)

2.4.2 函数发生器的设计(54)

2.4.3 实用低频功率放大器的设计(60)

第3章数字电路的设计(68)

3.1 数字系统的设计概述(68)

3.1.1 数字系统的一般设计方法(68)

3.1.2 数字电子系统的设计过程(69)

3.2 常用电路设计(70)

3.2.1 各类计数器的设计(70)

3.2.2 只读存储器EPROM的典型应用电路设计(72)

3.2.3 A/D与D/A变换的典型应用电路设计(74)

3.3 实用单元电路设计汇总(78)

3.3.1 1 Hz时钟信号源(78)

3.3.2 数显星期历电路(78)

3.3.3 简易电子脉搏仪(80)

3.3.4 摩托车速度表(81)

3.3.5 家电密码开关(83)

3.3.6 三路循环式LED彩灯电路(84)

3.3.7 多变流水灯控制器(84)

3.3.8 数显记忆式门铃(87)

3.3.9 高分辨率判别第一的电路(88)

3.3.10 单键单脉冲、连续脉冲发生器(89)

3.3.11 8路轻触式互锁开关控制器(91)

3.3.12 4路电子切换开关 (92)

3.3.13 篮球比赛记分显示器(93)

3.3.14 数控增益放大器(94)

3.4 数字系统设计实例(95)

3.4.1 篮球竞赛30 s定时器(95)

3.4.2 简易数字频率计(98)

3.4.3 数字脉冲周期测量仪(102)

3.4.4 智力竞赛抢答器(105)

3.4.5 交通灯控制器(111)

3.4.6 数字脉冲宽度测量仪(118)

第4章 EDA技术课程设计(124)

4.1 现代数字系统设计精要(124)

4.1.1 基于VHDL的自顶向下设计方法(124)

4.1.2 FPGA开发设计流程(125)

4.1.3 算法状态机(ASM)(128)

4.1.4 提高设计效率的方法(129)

4.2 基本单元电路的VHDL设计(132)

4.2.1 基本组合逻辑电路设计(133)

4.2.2 基本时序电路的设计(139)

4.2.3 动态扫描显示电路的驱动设计(142)

4.2.4 交通灯故障监视电路(144)

4.2.5 4位二进制码转换为BCD码(145)

4.2.6 8位二进制可逆计数器(147)

4.2.7 有限状态机的设计与模拟(147)

4.3 实用单元电路设计汇总(150)

4.3.1 存储器的设计(150)

4.3.2 可变模值计数器的设计(155)

4.3.3 数控分频器的设计(158)

4.3.4 序列发生器的设计(160)

4.3.5 序列检测器的设计(160)

4.3.6 启动/暂停按键电路设计(消抖动双稳态开关电路)(162)

4.3.7 A/D采样控制器的设计(163)

4.3.8 通用全功能按键消抖动电路(167)

4.4 EDA技术课程设计举例(170)

4.4.1 多功能数字钟设计(170)

4.4.2 十字路口交通管理器设计(175)

4.4.3 数字秒表设计(180)

4.4.4 彩灯控制器设计(186)

4.4.5 电子抢答器设计(188)

4.4.6 汽车尾灯控制器设计(195)

4.4.7 电子密码锁设计(198)

第5章电子技术及EDA技术课程设计参考题选(210)

5.1 模拟电路设计课题(210)

5.1.1 三极管β值自动分选仪设计(210)

5.1.2 多功能函数发生器设计(210)

5.1.3 语音放大电路设计(211)

5.1.4 频率/电压转换电路设计(212)

5.1.5 小功率调频发射机/接收机设计(212)

5.1.6 小功率调幅发射机/接收机设计(213)

5.1.7 多功能直流稳压电源设计(214)

5.1.8 双工对讲机设计(215)

5.1.9 多路遥控器设计(215)

5.1.10 防盗报警器设计(215)

5.1.11 低频功率放大器设计(216)

5.1.12 镍镉电池充电器设计(217)

5.1.13 集成电路扩音机设计(217)

5.2 数字电路及EDA设计课题(218)

5.2.1 数字智力竞赛抢答器设计(218)

5.2.2 路灯控制器设计(219)

5.2.3 数字频率计设计(220)

5.2.4 乒乓球比赛模拟机设计(221)

5.2.5 十字路口交通管理控制器设计(222)

5.2.6 出租车计费器设计(223)

5.2.7 电子拔河比赛游戏机设计(224)

5.2.8 篮球竞赛30 s计时器设计(224)

5.2.9 多功能数字钟设计(225)

5.2.10 数字密码锁设计(226)

5.2.11 住院病人传呼器设计(227)

5.2.12 可编程字符显示器设计(227)

5.2.13 彩灯控制器设计(228)

5.3 模数电路结合设计课题(228)

5.3.1 数字式电容测量仪设计(228)

5.3.2 数字电压表设计(229)

5.3.3 峰值检测系统设计(230)

5.3.4 数字温度计设计(231)

5.3.5 数字电子秤设计(231)

5.3.6 电子琴设计(232)

5.3.7 液面测量计设计(233)

5.3.8 声控开关设计(233)

5.3.9 程控放大器设计(234)

5.3.10 数控直流电源设计(234)

5.3.11 数字化语音存储与回放系统设计(235)

第6章综合性电子系统设计实例(237)

6.1 数字式脉搏测量仪设计(237)

6.1.1 设计课题(237)

6.1.2 整体方案(237)

6.1.3 单元电路设计(239)

6.1.4 总电路图(243)

6.2 低频数字相位测量仪设计(244)

6.2.1 系统设计要求(244)

6.2.2 整体设计方案(244)

6.2.3 信号整形电路设计(244)

6.2.4 FPGA数据采集电路设计(245)

6.2.5 单片机数据运算控制电路设计(247)

6.2.6 数据显示电路设计(250)

6.2.7 FPGA的VHDL源程序(251)

6.2.8 设计技巧分析(255)

6.3 电压控制LC振荡器的设计(256)

6.3.1 系统设计要求(256)

6.3.2 系统设计整体方案(256)

6.3.3 电压控制LC振荡器设计(257)

6.3.4 FPGA测控专用芯片的VHDL程序设计(259)

6.3.5 FPGA的VHDL源程序(260)

6.3.6 设计技巧分析(263)

附录(265)

附录1 阻容感元件性能参数(265)

附录2 半导体器件型号命名方法(269)

附录3 常用半导体器件参数(271)

附录4 常用集成运算放大器型号及参数(279)

附录5 常用三端集成稳压器型号及参数(281)

附录6 国内外部分电路图形符号对照表(282)

附录7 印刷电路板的制作及电子元器件的焊接(284)

附录8 常用集成电路管脚图例(286)

参考文献(295)

本书是为高等院校电子类、电气类、计算机类和自控类专业编写的一本实践性教材。在编写过程中参照了教育部颁布的高等工业学校《电子技术基础课程教学基本要求(试行)》。主要介绍了电子电路设计基础、电子电路调试与故障检测、基本模拟电路的设计与调试、常用数字集成电路与使用、 EDA技术的设计与应用、电子电路设计课题, 最后介绍了常用电子元器件和常用集成芯片的功能与引脚排列。

在教学中, 模拟电子技术、数字电子技术和EDA技术的教材与实验教学是分开的, 其缺点是不能满足现代电子系统设计的需求。因此, 将模拟电子技术、数字电子技术和EDA技术融会贯通是教学改革的发展方向。它对巩固所学课程的理论知识、培养学生运用所学知识解决实际问题的能力有着十分重要的作用, 有利于启发学生的创新思维和提高学生的工程设计能力和实践动手能力。《电子技术与EDA技术课程设计》是在学习了模拟电子技术、数字电子技术和EDA技术课程后进行的一个重要实践环节, 目的在于将模拟和数字及其EDA这三部分课程的理论知识和实践联系起来, 使学生既动脑又动手, 在老师指导下对某一设计课题进行电路设计和实践。

本书的模拟电子技术课程设计部分, 设计内容以运放电路为主, 对象为传感器, 结合传感器与放大器技术, 完成电子系统中的模拟前端电路设计。该部分内容包括运放参数与单电源运放、仪表放大器与有源滤波器、传感器信号调理参考电路、电源电路等。

本书的数字电子技术课程设计部分, 设计内容以中小规模集成电路为主, 结合A/D和D/A等模块, 完成较简单的数字系统设计。

本书的EDA技术课程设计部分, 设计内容以可编程逻辑器件、硬件描述语言为主, 对象为各种简单控制对象, 用状态机实现对象控制算法。该部分内容包括可编程逻辑器件、 VHDL 硬件描述语言、有限状态机基础、用现代设计技术完成较复杂的数字系统设计。

另外, 本书还给出了几个典型的综合电子系统的设计实例和若干模拟电路与数字电路课程设计题目, 完成这些题目不仅可以学习实际的设计过程, 更主要的是通过课程设计学会阅读电子元件数据手册, 读懂已有的电路图, 看懂他人所写的硬件描述语言程序。

本书有如下主要特点:

1.内容实用、贴近实际。本书没有过多的理论知识叙述, 而是突出了知识的综合应用, 尽量贴近生产实际。书中不但介绍了电子电路设计基础和电子电路设计, 而且还介绍了电子电路的安装调试与故障检测及电子电路的抗干扰技术等知识。

2.示范性和设计性课题相结合。为便于学生较规范地进行课程设计, 在介绍电子电路设计课题之前, 给出了大量的设计实例, 使学生熟悉课程设计的过程与步骤, 这对规范课程设计有较好的作用。

3.以培养学生的能力为主线。学生选择了设计课题后, 在老师的指导下, 查阅资料, 拟定设计方案, 选择和设计电路。在完成整机电路设计后, 学生应根据电路要求, 查阅电子元器件手册, 正确选择电子元器件和集成电路, 而后画出安装接线图。

4.选择设计课题方便灵活。本教材中既有模拟电路方面的设计课题, 又有数字电路方面的设计课题, 将二者结合起来可构成综合性设计课题, 选题方便灵活。设计课题在我校课程设计中已进行了搭试验证。考虑到课时的相对减少和学生理论知识水平参差不齐的实际情况, 书中有多个难度不同的设计课题供指导老师和学生选择使用, 并给出了参考电路和调试要点, 供学生设计和调试时参考。

本书编写力求简明实用, 贴近生产实际, 有利于培养应用型人才。它可作为高等院校本(专)科、高等职业技术学院电子类、电气类、计算机类和自控类等专业电子技术、模拟电子技术和数字电子技术课程设计的教材, 也可供有关工程技术人员参考。

本书由湖南工程学院郭照南担任主编, 陈日新、李颖、余建坤、张丹、陈婷、何静、贺科学担任副主编。全书共分6章: 第1章由长沙学院的张丹编写, 第2章及第5章的部分内容由中南林业科技大学的李颖编写, 第3章的3.1~3.2.3节由湖南科技大学的陈婷编写, 第3章的3.2.4~3.3节由湖南商学院的何静编写, 第4章的4.1节由邵阳学院的余建坤编写, 第4章的4.1.2~4.3节及第5章的部分内容由长沙理工大学的贺科学编写; 其余章节与附录由郭照南编写。在教材编写过程中, 郭照南作为主编全程参与了以上各章节的修改, 并负责书稿统稿等工作。

本书在书稿提纲的审定、资料收集以及实际编写过程中, 得到丛书编委会人员的支持与帮助, 得到了吴新开、陈意军、张一斌等老师的大力支持与具体指导, 提出了很多宝贵的建议和修改意见, 作者在此深表谢意。

由于编者水平有限, 时间仓促, 书中错误和不当之处在所难免, 恳请广大读者批评指正。

郭照南 2010年1月于湘潭

高等院校培养应用型人才
电子技术类课程系列规划教材编委会

随着我国科学技术不断地发展、完善, 以及教育体系不断地更新, 社会用人单位对高校人才培养模式提出了更高更新的要求。复合型、创新型、实用型人才日益受到用人单位的青睐。这种发展趋势必将会使高校的人才培养模式面临着新的挑战, 这就意味着如何提高高等学校毕业生的实际工作能力显得尤为重要。诚然, 除了努力加强实践教学之外, 还应着力加强和推进理论教学及其教材的建设与更新, 显然, 它是提高高等学校教学质量的一个必不可少的重要环节。根据教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》的文件精神, 启动“万种新教材建设项目, 加强新教材和立体化教材建设”工程, 积极组织好教师编写新教材。

鉴于此, 中南大学出版社特邀请湖南省及外省部分高等学校从事电工电子技术教学、实验和应用研究的教授、专家和教学第一线的骨干教师、高级实验师组成了教材编委会, 编写了电工电子技术等系列教材。

本系列教材的主要特点为:

1.充分吸取了教学改革、课程设置与教材建设等方面的经验成果, 在内容的选材上(如例题和习题)力求理论紧密联系实际、注重实用技术的讲解和实用技能的训练。同时也能较好地反映出电子电气信息领域的最新研究成果, 体现了电子电气应用领域的新知识、新技术、新工艺与新方法。

2.根据专业特点, 对传统教材的内容进行了精选、整合、优化, 以满足理论教学与实验教学的需求。同时, 注意到与相关课程内容之间的衔接, 从而保证了教学的系统性, 有利于理论教学。

3.编写与电子技术类课程设计相配套的指导性教材, 有利于实践性教学。

4.该系列教材中, 基本概念的阐述较清晰, 层次分明, 语言表述做到了通俗易懂, 有利于学生自学。

目前, 我国高等教育的模式还有赖于日趋完善, 教材体系尚未完全建立, 教材编写还处于不断探索的阶段, 仍需要我国高等学校的广大教师持之以恒、不懈地努力、辛勤地耕耘, 编写出更多更好的能满足新形势下教学需要的实用教材。

我相信并殷切地期望该系列教材的出版, 它不仅会受到广大教师的欢迎, 满足教学的需要, 而且还将会对我国高等学校的教材建设起到积极的促进作用。最后, 预祝《高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材》出版项目取得成功, 为我国高等教育事业和信息产业的蓬勃发展与繁荣昌盛培土施肥。同时, 也恳切地希望广大读者、同仁, 对该系列教材的不足之处提出中肯的意见和有益的建议, 以便再版时更正。

甘良才谨识

教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会理事长

武汉大学电子信息学院教授/博士生导师