本書以復雜電子系統設計為目標，其內容圍繞電子系統的設計與實現方法來安排。全書共19章，第1章至第8章詳細介紹微機應用系統的設計與實踐，第9章至第15章主要闡述EDA的典型應用——FPGA/CPLD電路設計與實踐，第16章至第18章重點分析若干復雜電子應用系統的設計思想和設計方法，第19章簡要討論電子系統設計中所涉及的工程實現方面的有關問題。為方便教學，本書配有免費電子教學課件。

本書取材廣泛，內容上既有深度又有廣度，敘述由淺入深，理論、分析與設計相結合，前后連貫，系統性較強。為了體現本書的實踐性，書中對每一種典型電子系統都提供了設計方案和設計方法，同時在進行各種電子系統設計時盡可能采用能反映近代電子技術發展的新器件、新技術，注重內容的新穎性和實用性。

本書可作為高等院校電子科學與技術及信息與通信類專業高年級本科生和研究生的教材及參考書，也可作為全國大學生電子設計競賽賽前訓練和大學生從事電子技術方面的課外科技創新等實踐環節的教材，還可作為工程設計人員的參考書。

第1章 電子系統設計導論(1)

1.1 電子系統概述(1)

1.1.1 相關概念(1)

1.1.2 電子系統的構成(2)

1.2 電子系統的設計(2)

1.2.1 電子系統設計的一般方法(2)

1.2.2 電子系統設計的一般步驟(3)

1.2.3 傳統手工設計步驟(5)

1.2.4 電子系統設計的EDA方法(5)

1.3 各種電子系統設計步驟綜述(6)

1.3.1 數字系統的設計步驟(7)

1.3.2 模擬系統的設計步驟(7)

1.3.3 以微機(單片機)為核心的電子

系統的設計步驟(7)

第2章 簡單系統的設計與實踐(8)

2.1 引言(8)

2.2 通用MCS-51/52單片機最小系統(9)

2.2.1 通用MCS-51/52單片機最小系統的

主要組成部分介紹(10)

2.2.2 通用MCS-51/52單片機最小系統的

應用實驗舉例(14)

2.3 基于單片機系統的簡易電子琴的設計

與實現(19)

2.3.1 設計任務的分析及設計模型的

建立(19)

2.3.2 系統具體的設計和實現(22)

2.3.3 提高部分難點提示(25)

2.4 LED顯示屏系統的設計與實現(26)

2.4.1 設計任務的分析(27)

2.4.2 以單片機為控制核心的LED顯示

屏的設計(27)

2.4.3 系統的設計思路與實現方式(30)

2.4.4 基于PC平臺的LED顯示屏系統

分析(34)

2.5 本章小結(36)

第3章 時間(頻率)的數字化測量(37)

3.1 引言(37)

3.2 頻率測量原理及誤差分析(37)

3.2.1 頻率或脈沖速率的數字測量方法(39)

3.2.2 時間參數的數字測量方法(39)

3.2.3 電子計數器的測量誤差(39)

3.3 數字頻率計系統設計(44)

3.3.1 設計任務的分析及方案論證(45)

3.3.2 等精度測量的技術實現難點分析(47)

3.3.3 周期脈沖信號占空比測量原理(50)

3.3.4 系統具體的設計和實現(50)

3.3.5 基于CPLD的數字頻率計的設計(53)

3.4 相位測量(55)

3.4.1 相位測量方案分析與論證(55)

3.4.2 系統設計與實現(57)

3.5 本章小結(58)

第4章 數字信號源的設計與實現(59)

4.1 引言(59)

4.2 頻率合成技術及常用方法介紹(59)

4.2.1 直接頻率合成(DFS)(60)

4.2.2 采用鎖相環(PLL)電路的頻率

合成(60)

4.2.3 直接數字頻率合成(DDS)(61)

4.3 基于PLL的數控信源的設計(63)

4.3.1 系統設計方案分析(63)

4.3.2 系統模塊分析和設計(64)

4.3.3 系統軟件設計(68)

4.3.4 系統調試(68)

4.4 基于DDS的數控信源的設計(69)

4.4.1 DDS的相關分析(69)

4.4.2 系統設計分析與理論計算(71)

4.4.3 系統整體設計(74)

4.4.4 系統硬件設計(74)

4.4.5 系統軟件設計(76)

4.4.6 噪聲分析和降噪措施(77)

4.5 任意波形發生器的設計與實現(80)

4.5.1 波形發生器系統設計方案(80)

4.5.2 系統設計關鍵點分析(81)

4.5.3 系統軟件設計(84)

4.6 數字移相器的設計(85)

4.6.1 系統設計原理分析(86)

4.6.2 系統設計方案和難點分析(88)

4.6.3 系統軟件設計(90)

4.7 本章小結(91)

第5章 數據采集與回放系統的設計與實現(92)

5.1 引言(92)

5.2 數據采集與回放系統設計方法概述(92)

5.2.1 采集系統分類(92)

5.2.2 數據采集過程(93)

5.2.3 A/D轉換器與D/A轉換器的選取(93)

5.3 高精度數據采集與回放系統的設計(99)

5.3.1 系統分析與設計(100)

5.3.2 系統各模塊的設計(100)

5.3.3 工作模式分析與設計(105)

5.3.4 數據采集系統的誤差調整(106)

5.3.5 系統軟件設計(109)

5.3.6 系統抗干擾措施(109)

5.4 語音存儲與回放系統的設計(110)

5.4.1 系統分析與參數計算(110)

5.4.2 數據編碼與存儲(111)

5.4.3 系統整體設計框圖(114)

5.4.4 系統各模塊電路的設計方案(114)

5.4.5 三種模式軟件設計流程圖(117)

5.4.6 噪聲分析與降噪措施(117)

5.5 本章小結(118)

第6章 數據傳輸系統的設計(119)

6.1 引言(119)

6.2 數據采集與傳輸系統的設計(119)

6.2.1 系統設計方案分析(120)

6.2.2 調制方案的確定與相應數學模型

的建立(120)

6.2.3 噪聲模擬發生器的設計和模型

分析(124)

6.2.4 系統各模塊設計分析(126)

6.2.5 系統軟件設計(129)

6.3 本章小結(130)

第7章 控制策略與算法的研究(131)

7.1 引言(131)

7.2 基于非線性﹑純時滯被控對象的控制

策略及算法的分析(132)

7.2.1 Smith預估控制和大林算法(132)

7.2.2 自適應控制(134)

7.2.3 預測控制(134)

7.2.4 魯棒控制(134)

7.2.5 變結構控制(135)

7.2.6 智能控制(135)

7.3 恒溫控制系統的設計與實現(136)

7.3.1 設計任務分析(136)

7.3.2 系統硬件電路方案設計及分析(138)

7.3.3 控制策略及算法實現與比較(146)

7.3.4 系統設計(152)

7.3.5 系統調整與性能測試(154)

7.4 本章小結(155)

第8章 簡單測試儀器的設計與實現(156)

8.1 引言(156)

8.2 數字電容測量儀(157)

8.2.1 測量原理分析與論證(157)

8.2.2 系統參數的計算(160)

8.2.3 系統硬件電路設計(161)

8.2.4 軟件設計(162)

8.3 數字工頻多用表(162)

8.3.1 系統設計方案分析和理論計算(163)

8.3.2 各模塊電路設計與分析(165)

8.3.3 系統軟件設計(168)

8.4 簡易數字存儲示波器(169)

8.4.1 簡易數字存儲示波器的系統設計

方案(170)

8.4.2 主要技術指標與設計參數計算(170)

8.4.3 系統各模塊電路設計(173)

8.4.4 系統軟件設計(177)

8.5 簡易邏輯分析儀設計(178)

8.5.1 任務分析與方案論證(178)

8.5.2 理論分析和參數計算(179)

8.5.3 系統各個模塊的設計與實現(180)

8.5.4 系統軟件設計(183)

8.6 本章小結(185)

第9章 基于FPGA/CPLD的電路設計流程

簡介(186)

9.1 引言(186)

9.2 FPGA設計軟件(186)

9.2.1 HDL設計輸入(188)

9.2.2 原理圖設計輸入(194)

9.3 FPGA器件的使用(199)

9.3.1 FPGA與CPLD器件的比較(199)

9.3.2 FPGA器件的使用(200)

9.3.3 FPGA實驗開發平臺的介紹(201)

9.4 本章小結(202)

第10章 基于FPGA的外設控制電路的

設計(203)

10.1 引言(203)

10.2 LED數碼管的控制與顯示(203)

10.2.1 LED數碼管的顯示原理(203)

10.2.2 FPGA實現LED顯示控制(204)

10.2.3 模塊功能實現(204)

10.3 A/D轉換電路的控制與實現(206)

10.3.1 ADC0809模數轉換芯片的工作

時序(206)

10.3.2 模塊功能實現(207)

10.3.3 系統整體設計(209)

10.4 D/A轉換電路的控制與實現(210)

10.4.1 D/A芯片的時序和控制方式分析(210)

10.4.2 模塊功能實現(211)

10.4.3 系統整體設計(214)

10.5 LED點陣的控制與顯示(215)

10.5.1 LED點陣的顯示原理(215)

10.5.2 模塊功能實現(216)

10.6 步進電機的轉速/方向控制(217)

10.6.1 步進電機的工作原理(217)

10.6.2 模塊功能實現(218)

10.7 本章小結(222)

第11章 基于FPGA的協議轉換電路設計(223)

11.1 引言(223)

11.2 簡易UART接收模塊的設計與實現(223)

11.2.1 UART的基本通信原理(224)

11.2.2 系統總體分析(225)

11.2.3 關鍵模塊設計(226)

11.3 基于USB2.0數據收發模塊的設計

與實現(228)

11.3.1 USB2.0簡介及傳輸類型(228)

11.3.2 USB控制器CY7C68013(229)

11.3.3 基于USB2.0從設備數據收發

模塊的實現(231)

11.4 本章小結(236)

第12章 基于FPGA的FFT算法實現(237)

12.1 引言(237)

12.2 設計任務的提出與傅里葉變換的理論

分析(237)

12.2.1 離散傅里葉變換(238)

12.2.2 傅里葉變換的相關討論(240)

12.2.3 基于FPGA的FFT算法設計的相

關討論(244)

12.3 基于FPGA的FFT算法的實現(245)

12.3.1 FFT基礎知識(245)

12.3.2 基 - r Cooley-Tukey FFT算法(246)

12.3.3 基-2 Cooley-Tukey FFT算法的

FPGA實現(247)

12.3.4 離散傅里葉逆變換(IDFT)的快速

計算方法(249)

12.3.5 改進的DFT實現方法(249)

12.4 Goertzel算法及其在FPGA上的

實現(250)

12.4.1 基本Goertzel算法(250)

12.4.2 Goertzel優化算法(250)

12.4.3 Goertzel算法在FPGA上的

實現(253)

12.5 本章小結(253)

第13章 基于FPGA的其他復雜電路設計與

實現(254)

13.1 引言(254)

13.2 基于FPGA的電子密碼鎖的設計與

實現(254)

13.2.1 電子密碼鎖原理(255)

13.2.2 系統設計描述(256)

13.2.3 密碼鎖各模塊的設計(257)

13.3 基于全數字鎖相環的頻率合成器的

設計(260)

13.3.1 全數字鎖相環的性能分析(260)

13.3.2 系統整體設計(261)

13.3.3 全數字鎖相環設計(262)

13.3.4 自適應頻合器的設計(270)

13.3.5 頻合器系統仿真分析測試(270)

13.4 本章小結(272)

第14章 基于FPGA的JPEG圖像壓縮(273)

14.1 引言(273)

14.2 JPEG圖像壓縮的原理與實現(273)

14.2.1 JPEG圖像壓縮算法分析(274)

14.2.2 圖像分割(275)

14.2.3 離散余弦變換(275)

14.2.4 量化與游程編碼(277)

14.2.5 熵編碼(279)

14.3 本章小結(286)

第15章 基于FPGA的神經網絡對數-S形

函數的設計與實現(287)

15.1 引言(287)

15.2 設計任務的提出與神經網絡的基礎

知識(287)

15.2.1 人工神經網絡(287)

15.2.2 神經元模型(288)

15.2.3 神經網絡結構(290)

15.3 坐標旋轉數字計算機(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的對數-S形函數模塊的

硬件設計與實現(294)

15.5 本章小結(297)

第16章 基于TMS320C55XX系列DSP的

系統硬件和軟件設計(298)

16.1 引言(298)

16.2 TMS320C55XX系列DSP簡介(298)

16.2.1 DSP芯片的特點(298)

16.2.2 TI公司DSP(299)

16.2.3 DSP芯片選型(300)

16.3 TI DSP開發集成環境CCS簡介(301)

16.3.1 CCS的簡介(301)

16.3.2 CCS的安裝與使用(302)

16.4 基于DSP的水聲通信終端設計(305)

16.4.1 水聲通信系統介紹(305)

16.4.2 前端信號處理模塊(305)

16.4.3 A/D數據采集接口(307)

16.4.4 DSP信號處理模塊(308)

16.5 卷積碼編解碼實現(310)

16.5.1 卷積碼編碼(310)

16.5.2 卷積碼解碼(311)

16.5.3 交織器及維特比譯碼算法的部分

程序代碼(312)

16.6 本章小結(316)

第17章 嵌入式操作系統(317)

17.1 引言(317)

17.2 嵌入式實時操作系統的基本概念(318)

17.2.1 嵌入式實時操作系統的特點(318)

17.2.2 嵌入式實時操作系統的相關

概念(318)

17.3 常見嵌入式實時操作系統介紹(322)

17.4 嵌入式實時操作系統mC/OS-Ⅱ及其

移植(328)

17.4.1 mC/OS-Ⅱ的基本組成(328)

17.4.2 mC/OS-Ⅱ的移植(333)

17.5 本章小結(336)

第18章 數碼相機伴侶系統的設計與實現(337)

18.1 引言(337)

18.2 數碼相機伴侶系統的設計(337)

18.2.1 系統分析(338)

18.2.2 硬件系統設計(338)

18.2.3 軟件系統設計(339)

18.3 本章小結(350)

第19章 電子系統工程實現中的問題(351)

19.1 概述(351)

19.2 電子系統的抗干擾設計(351)

19.2.1 電磁干擾與電磁兼容問題(351)

19.2.2 干擾的類型(352)

19.2.3 干擾傳播的途徑(353)

19.2.4 抗干擾設計方法(353)

19.3 電子設備熱設計(355)

19.3.1 功率器件的散熱(355)

19.3.2 整機的散熱(356)

19.4 可靠性設計(356)

19.5 數字電路的可測試性設計(357)

19.6 印制電路板(PCB)的設計與裝配(359)

19.6.1 PCB的設計(359)

19.6.2 PCB的裝配與焊接(361)

19.7 電子系統的調試(361)

19.7.1 通電調試之前的檢查(361)

19.7.2 調試的一般順序與步驟(362)

19.7.3 做好調試記錄(362)

19.7.4 模擬電路的調試(362)

19.7.5 數字電路系統的調試(363)

19.7.6 帶微處理器系統的軟件調試(364)

19.8 本章小結(364)

參考文獻(365)