基于EDA的电子技术课程设计
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

前言

单片机技术、电子技术与对象技术是现代智能技术的基础。通常,人们将利用这三种技术设计的电子系统称为嵌入式系统。

单片机技术、电子技术与对象技术是嵌入式技术的三大支柱。单片机是用引脚控制对象的,而电子元件是单片机引脚与对象之间的连接桥梁。

在教学中,单片机、电子技术、对象技术的教材与教学是分开的,其缺点是不能满足嵌入式系统设计的需求。因此,将单片机、电子技术与对象技术融会贯通是教学改革的发展方向。

电子技术课程设计是电子技术教学中的重要环节,它可以给学生提供一个综合运用所学电子技术知识的机会,为掌握基本的模拟电路与数字电路的设计技术打好基础。

本书的前半部分为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,完成嵌入式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、传感器基础、传感器信号调理参考电路、Multisim软件的使用与仿真实例、模拟电路实验板设计基础等。将内容集中在传感器与传感器放大电路,是因为这些电路是嵌入式系统中检测实际物理量所必需的。

本书的后半部分是数字电子技术课程设计部分,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、Verilog HDL语言、有限状态机基础、通过例题学习Max+PlusⅡ软件、可编程逻辑器件实验电路参考、用Protel99se软件画电路板图等。

本书附录给出了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。

本书讲述的电子技术课程内容为嵌入式系统设计所必需的,是智能电子产品开发的基础。例如,在一个智能控制器中需要检测力、温度等物理量,这就需要运放放大弱信号。如果需要实现单片机与存储器、AD转换等外围电路的快速接口,就需要采用可编程逻辑器件实现接口电路。

本书具有如下特点:

(1)内容集中在实际中所迫切需要的传感器信号放大技术与基于可编程逻辑器件的数字系统设计上。

(2)模拟电子技术课程设计部分的内容不仅介绍了目前实际中需要的单电源运放、仪表放大器,还介绍了相关的传感器。

(3)数字电子技术课程设计部分不仅介绍了基本数字系统设计的可编程逻辑器件与硬件描述语言,还重点介绍了状态机设计。

(4)模拟电路设计仿真采用Multisim软件,数字系统设计仿真采用Max+PlusⅡ软件或QuartusⅡ软件。这些软件在各学校中使用广泛,很多教师都已经掌握了这些软件的使用。

(5)模拟电子技术课程设计与数字电子技术课程设计题目,可基本满足一个教学班每人一题的要求。

(6)介绍了如何使用Protel99se软件设计模拟与数字电路板。

本书适合作为电子技术课程设计的教材,具体教学安排如下:

对于1周学时的模拟或数字课程设计,需要12小时的授课、12小时的设计、16小时的仿真与实际实验。

对于1周以上的模拟与数字课程设计,可以适当增加讲课内容与实际实验内容。

本书可作为高等院校电子技术课程设计的教材,也可以作为高职、高专院校的电子技术课程设计教学用书,还可以是电子技术工程师的参考书与电子技术爱好者学习模拟与数字电路的自学用书。

参加本书编写工作的有太原理工大学田建艳(第2章、第3章、第11章)、韩晓明(第4章)、谢珺(第13章),太原大学李莉(第6章),太原科技大学电子信息工程学院何秋生(第9章)、太原电力高等专科学校宋强(第10章),其余章节与附录由夏路易编写。全书由夏路易统稿。

为了便于读者学习和使用实际的Multisim软件,对本书某些电路图中不符合国家标准的图形及符号等未做改动(例如,出于软件原因,μF为uF)。

本书在编写过程中,参阅了许多专家的教材、著作、论文以及微芯(Microchip)、得州仪器(Texas Instrument)、ADI(Analog Devices)等公司网站提供的资料,在此表示感谢。

由于作者能力有限,书中难免有错漏之处,敬请同行、师生和读者批评指正,在此表示感谢。

夏路易