复杂电子系统设计与实践PDF电子书下载

第1章　电子系统设计导论 1

1.1　电子系统概述 1

1.1.1　相关概念 1

1.1.2　电子系统的构成 2

1.2　电子系统的设计 2

1.2.1　电子系统设计的一般方法 2

1.2.2　电子系统设计的一般步骤 3

1.2.3　传统手工设计步骤 5

1.2.4　电子系统设计的EDA方法 5

1.3　各种电子系统设计步骤综述 6

1.3.1　数字系统的设计步骤 7

1.3.2　模拟系统的设计步骤 7

1.3.3　以微机（单片机）为核心的电子系统的设计步骤 7

第2章　简单系统的设计与实践 8

2.1　引言 8

2.2　通用MCS-51/52单片机最小系统 9

2.2.1　通用MCS-51/52单片机最小系统的主要组成部分介绍 10

2.2.2　通用MCS-51/52单片机最小系统的应用实验举例 14

2.3　基于单片机系统的简易电子琴的设计与实现 19

2.3.1　设计任务的分析及设计模型的建立 19

2.3.2　系统具体的设计和实现 22

2.3.3　提高部分难点提示 25

2.4　LED显示屏系统的设计与实现 26

2.4.1　设计任务的分析 27

2.4.2　以单片机为控制核心的LED显示屏的设计 27

2.4.3　系统的设计思路与实现方式 30

2.4.4　基于PC平台的LED显示屏系统分析 34

2.5　本章小结 36

第3章　时间（频率）的数字化测量 37

3.1　引言 37

3.2　频率测量原理及误差分析 37

3.2.1　频率或脉冲速率的数字测量方法 39

3.2.2　时间参数的数字测量方法 39

3.2.3　电子计数器的测量误差 39

3.3　数字频率计系统设计 44

3.3.1　设计任务的分析及方案论证 45

3.3.2　等精度测量的技术实现难点分析 47

3.3.3　周期脉冲信号占空比测量原理 50

3.3.4　系统具体的设计和实现 50

3.3.5　基于CPLD的数字频率计的设计 53

3.4　相位测量 55

3.4.1　相位测量方案分析与论证 55

3.4.2　系统设计与实现 57

3.5　本章小结 58

第4章　数字信号源的设计与实现 59

4.1　引言 59

4.2　频率合成技术及常用方法介绍 59

4.2.1　直接频率合成（DFS） 60

4.2.2　采用锁相环（PLL）电路的频率合成 60

4.2.3　直接数字频率合成（DDS） 61

4.3 基于PLL的数控信源的设计 63

4.3.1　系统设计方案分析 63

4.3.2　系统模块分析和设计 64

4.3.3　系统软件设计 68

4.3.4　系统调试 68

4.4　基于DDS的数控信源的设计 69

4.4.1　DDS的相关分析 69

4.4.2 系统设计分析与理论计算 71

4.4.3　系统整体设计 74

4.4.4　系统硬件设计 74

4.4.5　系统软件设计 76

4.4.6　噪声分析和降噪措施 77

4.5　任意波形发生器的设计与实现 80

4.5.1　波形发生器系统设计方案 80

4.5.2　系统设计关键点分析 81

4.5.3　系统软件设计 84

4.6　数字移相器的设计 85

4.6.1　系统设计原理分析 86

4.6.2　系统设计方案和难点分析 88

4.6.3　系统软件设计 90

4.7　本章小结 91

第5章　数据采集与回放系统的设计与实现 92

5.1　引言 92

5.2　数据采集与回放系统设计方法概述 92

5.2.1　采集系统分类 92

5.2.2　数据采集过程 93

5.2.3　A/D转换器与D/A转换器的选取 93

5.3　高精度数据采集与回放系统的设计 99

5.3.1　系统分析与设计 100

5.3.2　系统各模块的设计 100

5.3.3　工作模式分析与设计 105

5.3.4　数据采集系统的误差调整 106

5.3.5　系统软件设计 109

5.3.6　系统抗干扰措施 109

5.4　语音存储与回放系统的设计 110

5.4.1　系统分析与参数计算 110

5.4.2　数据编码与存储 111

5.4.3　系统整体设计框图 114

5.4.4　系统各模块电路的设计方案 114

5.4.5　三种模式软件设计流程图 117

5.4.6　噪声分析与降噪措施 117

5.5　本章小结 118

第6章　数据传输系统的设计 119

6.1　引言 119

6.2　数据采集与传输系统的设计 119

6.2.1　系统设计方案分析 120

6.2.2　调制方案的确定与相应数学模型的建立 120

6.2.3　噪声模拟发生器的设计和模型分析 124

6.2.4　系统各模块设计分析 126

6.2.5　系统软件设计 129

6.3　本章小结 130

第7章　控制策略与算法的研究 131

7.1　引言 131

7.2　基于非线性、纯时滞被控对象的控制策略及算法的分析 132

7.2.1　Smith预估控制和大林算法 132

7.2.2　自适应控制 134

7.2.3　预测控制 134

7.2.4　鲁棒控制 134

7.2.5　变结构控制 135

7.2.6　智能控制 135

7.3　恒温控制系统的设计与实现 136

7.3.1　设计任务分析 136

7.3.2　系统硬件电路方案设计及分析 138

7.3.3　控制策略及算法实现与比较 146

7.3.4　系统设计 152

7.3.5　系统调整与性能测试 154

7.4　本章小结 155

第8章　简单测试仪器的设计与实现 156

8.1　引言 156

8.2　数字电容测量仪 157

8.2.1　测量原理分析与论证 157

8.2.2　系统参数的计算 160

8.2.3　系统硬件电路设计 161

8.2.4　软件设计 162

8.3　数字工频多用表 162

8.3.1　系统设计方案分析和理论计算 163

8.3.2　各模块电路设计与分析 165

8.3.3　系统软件设计 168

8.4　简易数字存储示波器 169

8.4.1　简易数字存储示波器的系统设计方案 170

8.4.2　主要技术指标与设计参数计算 170

8.4.3　系统各模块电路设计 173

8.4.4　系统软件设计 177

8.5　简易逻辑分析仪设计 178

8.5.1　任务分析与方案论证 178

8.5.2　理论分析和参数计算 179

8.5.3　系统各个模块的设计与实现 180

8.5.4　系统软件设计 183

8.6　本章小结 185

第9章　基于FPGA/CPLD的电路设计流程简介 186

9.1　引言 186

9.2　FPGA设计软件 186

9.2.1　HDL设计输入 188

9.2.2　原理图设计输入 194

9.3　FPGA器件的使用 199

9.3.1　FPGA与CPLD器件的比较 199

9.3.2　FPGA器件的使用 200

9.3.3　FPGA实验开发平台的介绍 201

9.4　本章小结 202

第10章　基于FPGA的外设控制电路的设计 203

10.1　引言 203

10.2　LED数码管的控制与显示 203

10.2.1　LED数码管的显示原理 203

10.2.2　FPGA实现LED显示控制 204

10.2.3　模块功能实现 204

10.3　A/D转换电路的控制与实现 206

10.3.1　ADC0809模数转换芯片的工作时序 206

10.3.2　模块功能实现 207

10.3.3　系统整体调计 209

10.4　D/A转换电路的控制与实现 210

10.4.1　D/A芯片的时序和控制方式分析 210

10.4.2　模块功能实现 211

10.4.3　系统整体设计 214

10.5　LED点阵的控制与显示 215

10.5.1　LED点阵的显示原理 215

10.5.2　模块功能实现 216

10.6　步进电机的转速／方向控制 217

10.6.1　步进电机的工作原理 217

10.6.2　模块功能实现 218

10.7　本章小结 222

第11章　基于FPGA的协议转换电路设计 223

11.1　引言 223

11.2　简易UART接收模块的设计与实现 223

11.2.1　UART的基本通信原理 224

11.2.2　系统总体分析 225

11.2.3　关键模块设计 226

11.3　基于USB2.0数据收发模块的设计与实现 228

11.3.1　USB2.0简介及传输类型 228

11.3.2　USB控制器CY7C68013 229

11.3.3　基于USB2.0从设备数据收发模块的实现 231

11.4　本章小结 236

第12章　基于FPGA的FFT算法实现 237

12.1　引言 237

12.2　设计任务的提出与傅里叶变换的理论分析 237

12.2.1　离散傅里叶变换 238

12.2.2　傅里叶变换的相关讨论 240

12.2.3　基于FPGA的FFT算法设计的相关讨论 244

12.3　基于FPGA的FFT算法的实现 245

12.3.1　FFT基础知识 245

12.3.2　基-rCooley-Tukey FFT算法 246

12.3.3　基-2 Cooley-Tukey FFT算法的FPGA实现 247

12.3.4　离散傅里叶逆变换（TDFT）的快速计算方法 249

12.3.5　改进的DFT实现方法 249

12.4　Goertzel算法及其在FPGA上的实现 250

12.4.1　基本Goertzel算法 250

12.4.2　Goertzel优化算法 250

12.4.3　Goertzel算法在FPGA上的实现 253

12.5　本章小结 253

第13章　基于FPGA的其他复杂电路设计与实现 254

13.1　引言 254

13.2　基于FPGA的电子密码锁的设计与实现 254

13.2.1　电子密码锁原理 255

13.2.2　系统设计描述 256

13.2.3　密码锁各模块的设计 257

13.3　基于全数字锁相环的频率合成器的设计 260

13.3.1　全数字锁相环的性能分析 260

13.3.2　系统整体设计 261

13.3.3　全数字锁相环设计 262

13.3.4　自适应频合器的设计 270

13.3.5　频合器系统仿真分析测试 270

13.4　本章小结 272

第14章　基于FPGA的JPEG图像压缩 273

14.1　引言 273

14.2　JPEG图像压缩的原理与实现 273

14.2.1 JPEG图像压缩算法分析 274

14.2.2　图像分割 275

14.2.3　离散余弦变换 275

14.2.4　量化与游程编码 277

14.2.5　熵编码 279

14.3　本章小结 286

第15章　基于FPGA的神经网络对数-S形函数的设计与实现 287

15.1　引言 287

15.2　设计任务的提出与神经网络的基础知识 287

15.2.1　人工神经网络 287

15.2.2　神经元模型 288

15.2.3　神经网络结构 290

15.3　坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法 290

15.3.1　CORDIC算法 290

15.3.2　混合CORDIC算法 293

15.4　基于FPGA的对数-S形函数模块的硬件设计与实现 294

15.5　本章小结 297

第16章　基于TMS320C55XX系列DSP的系统硬件和软件设计 298

16.1　引言 298

16.2　TMS320C55XX系列DSP简介 298

16.2.1　DSP芯片的特点 298

16.2.2　TI公司DSP 299

16.2.3　DSP芯片选型 300

16.3　TIDSP开发集成环境CCS简介 301

16.3.1　CCS的简介 301

16.3.2　CCS的安装与使用 302

16.4　基于DSP的水声通信终端设计 305

16.4.1　水声通信系统介绍 305

16.4.2　前端信号处理模块 305

16.4.3　A/D数据采集接口 307

16.4.4　DSP信号处理模块 308

16.5　卷积码编解码实现 310

16.5.1　卷积码编码 310

16.5.2　卷积码解码 311

16.5.3　交织器及维特比译码算法的部分程序代码 312

16.6　本章小结 316

第17章　嵌入式操作系统 317

17.1　引言 317

17.2　嵌入式实时操作系统的基本概念 318

17.2.1　嵌入式实时操作系统的特点 318

17.2.2　嵌入式实时操作系统的相关概念 318

17.3　常见嵌入式实时操作系统介绍 322

17.4　嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其移植 328

17.4.1　μC/OS-Ⅱ的基本组成 328

17.4.2　μC/OS-Ⅱ的移植 333

17.5　本章小结 336

第18章　数码相机伴侣系统的设计与实现 337

18.1　引言 337

18.2　数码相机伴侣系统的设计 337

18.2.1　系统分析 338

18.2.2　硬件系统设计 338

18.2.3　软件系统设计 339

18.3　本章小结 350

第19章　电子系统工程实现中的问题 351

19.1　概述 351

19.2　电子系统的抗干扰设计 351

19.2.1　电磁干扰与电磁兼容问题 351

19.2.2　干扰的类型 352

19.2.3　干扰传播的途径 353

19.2.4　抗干扰设计方法 353

19.3　电子设备热设计 355

19.3.1　功率器件的散热 355

19.3.2　整机的散热 356

19.4　可靠性设计 356

19.5　数字电路的可测试性设计 357

19.6　印制电路板（PCB）的设计与装配 359

19.6.1　PCB的设计 359

19.6.2　PCB的装配与焊接 361

19.7　电子系统的调试 361

19.7.1　通电调试之前的检查 361

19.7.2　调试的一般顺序与步骤 362

19.7.3　做好调试记录 362

19.7.4　模拟电路的调试 362

19.7.5　数字电路系统的调试 363

19.7.6　带微处理器系统的软件调试 364

19.8　本章小结 364

参考文献 365