01电子系统设计概论47页PPT
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第1章电子系统设计概论
▲可编程只读存贮器(PROM)、 ▲紫外线可擦除的只读存贮器(EPROM) ▲电可擦除只读存贮器(EEPROM) 。 由于结构的限制，这类芯片虽然能够完成一些
经过用户定义与设计的PLD器件就立即变成了具有用户所要求 的特定功能的专用集成电路ASIC。如果设计有误，用户只需 修改错误，重新对芯片进行定义配置即可。
在这个意义上说，通用型的数字器件PLD可以归之为一种半定 制的ASIC。显然这种具有即改即用特性的PLD器件的出现，使 现代数字系统的设计与开发进入到了一种崭新的阶段。
近来人们已经能够在单一半导体芯片上设计、制造百 万个以上的晶体管，这种高集成度的IC芯片已经开始 具备以往一个数字系统的全部特性与功能，这就产生 了现代所谓的“单片系统”（SOC，即System On a Chip）和SOPC 。此时数字器件已发展成为数字系统
由于单片系统集成度高、功耗低、功能强大，工作可 靠，正受到人们越来越大的重视,今后必将会有光明 的发展前景。
使用CPU、MCU及DSP的系统
使用CPU、MCU及DSP构建数字系统
特点：
CPU、MCU、DSP依靠执行指令（软件）可以方 便的实现几乎任意的数字逻辑功能，其应用灵 活性极强。
但这些微处理器一般需要一定的数字接口器件 相配合才能有效工作；依靠执行软件来完成数 字逻辑功能的工作方法导致其工作速度相对较 慢，故在一些需要高速、实时工作的应用场合 它们的应用就受到一定的限制。
PLD是一种从二十世纪70年代开始发展起来的一种完全由用户 自行定义芯片逻辑功能的“通用型”数字器件。
它可以看作是半定制ASIC的一个重要分支,也是目前数字电子 技术中发展最为迅速的一个领域。
芯片厂商将其作为一种通用数字器件进行设计、生产；
而用户则可以在相应的EDA开发系统的支持下自行对PLD进行 功能定义与设计。
经过用户定义与设计的PLD器件就立即变成了具有用户所要求 的特定功能的专用集成电路ASIC。如果设计有误，用户只需 修改错误，重新对芯片进行定义配置即可。
在这个意义上说，通用型的数字器件PLD可以归之为一种半定 制的ASIC。显然这种具有即改即用特性的PLD器件的出现，使 现代数字系统的设计与开发进入到了一种崭新的阶段。
近来人们已经能够在单一半导体芯片上设计、制造百 万个以上的晶体管，这种高集成度的IC芯片已经开始 具备以往一个数字系统的全部特性与功能，这就产生 了现代所谓的“单片系统”（SOC，即System On a Chip）和SOPC 。此时数字器件已发展成为数字系统
由于单片系统集成度高、功耗低、功能强大，工作可 靠，正受到人们越来越大的重视,今后必将会有光明 的发展前景。
使用CPU、MCU及DSP的系统
使用CPU、MCU及DSP构建数字系统
特点：
CPU、MCU、DSP依靠执行指令（软件）可以方 便的实现几乎任意的数字逻辑功能，其应用灵 活性极强。
但这些微处理器一般需要一定的数字接口器件 相配合才能有效工作；依靠执行软件来完成数 字逻辑功能的工作方法导致其工作速度相对较 慢，故在一些需要高速、实时工作的应用场合 它们的应用就受到一定的限制。
PLD是一种从二十世纪70年代开始发展起来的一种完全由用户 自行定义芯片逻辑功能的“通用型”数字器件。
它可以看作是半定制ASIC的一个重要分支,也是目前数字电子 技术中发展最为迅速的一个领域。
芯片厂商将其作为一种通用数字器件进行设计、生产；
而用户则可以在相应的EDA开发系统的支持下自行对PLD进行 功能定义与设计。
电子系统设计概论
3、以自顶向下方法为主导，并结合使用自底 向上的方法
近代的系统设计中，为了实现设计重 用以及对系统进行模块化测试，通常采用 以自顶向下方法为主导，并结合使用自底 向上的方法。这种方法既能保证实现系统 化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护 性好的设计，又能减少设计的重复劳动， 提高设计生产率。
电子系统设计的一般步骤
电பைடு நூலகம்系统设计概论
一、电子系统的定义
系统：由两个以上各不相同且互相联系、互 相制约的单元组成的、在给定环境下能够 完成一定功能的综合体。
系统的基本特征：在功能与结构上具有综合 性、层次性和复杂性。
电子系统 ： 通常将由电子元器件或部件组成 的能够产生、传输或处理电信号及信息的 客观实体称为电子系统。
规格）； ⑤系统的操作使用说明； ⑥存在问题及改进方向等。
➢ 2.可靠性高。 ➢ 3.电路尽量简单,力争成本低。 ➢ 4.性能价格比高。 ➢ 5.集成度高。(尽量启用IC块或大规模IC块)
➢ 6.电磁兼容性好(抗干扰,抗污染) 。 ➢ 7.生产工艺简单。 ➢ 8.调试简易。 ➢ 9.操作简易。
1、自顶向下法
根据原始设计指标或用户的需求，将 系统的功能（或行为）全面、准确地描述 出来，也即将系统的输入／输出关系全面、 准确地描述出来，然后进行子系统级设计。 完成子系统的划分、定义和互连后，设计 或者选用一些部件去组成实现既定功能的 子系统。
自顶向下法优点
必须遵循下列原则： （1）正确性和完备性原则 （2）模块化、结构化原则 （3）问题不下放原则 （4）高层主导原则 （5）直观性、清晰性原则
2、自底向上法
根据要实现的系统的各个功能的要求， 首先从现有的可用的元件中选出合用的， 设计成一个个的部件，当一个部件不能直 接实现系统的某个功能时，就需要设计由 多个部件组成的子系统去实现该功能，上 述过程一直进行到系统所要求的全部功能 都实现为止。
第1章电子系统设计导论PPT课件
电子系统设计与实践
电子邮箱: Jingling_z@
本课程任务
❖ 掌握电子系统设计方面的基本理论、基本知识和 基本技能。
❖ 熟练掌握几种常用的单元元件电路的分析和设计 方法。
❖ 利用所学过的知识，通过设计计算﹑元件选取﹑ 电路板制作调试等环节，初步掌握电子系统设计 的技能。
❖ 学会电路的实验调试和整机指标测试方法，使学 生巩固和加深对电子系统设计的理论知识，锻炼 学生的动手能力。
五邑大学
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实践设计作品设计进度
本课程设计的进度调整如下： ❖ 1．第3周星期四之前，指导教师布置设计任务，讲解设
计要求等相关内容，学生根据实验内容，确定整体方案， 并进行参数设计计算，完成开题报告（20%），以班 为单位提交元件清单，由指导教师签字后，到实验中心 老师领取元件。 ❖ 2．第5~9周，学生利用课余时间进行电路板的制作、 电路安装调试。第九周星期五学生到实验室，将自己设 计制作的作品第一部分进行演示，验收（30%）。 ❖ 3.第9~16周，学生利用课余时间进行电路板的制作、 电路安装调试。第16周星期五学生到实验室，将自己设 计制作的作品全部进行演示，验收（30%）。 ❖ 4、第17周周一前学生上交课程设计报告(纸质报告每 人一份，报告电子版一份，由班长或学习委员统一收齐 后，交给指导教师)。并统一由班长收齐元件上交给实验 中心老师。
❖ 对预处理后的心率信号进行A/D取样
❖ 在pc上位机上显示脉搏信号图。
五邑大学
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实践设计作品
题目：便携式心率测试仪
按要求分析便携式心率测试仪设计任务
❖ 便携式心率测试仪的基本设计任务分解成信号 提取模块、预处理模块、测定显示模块这样三 个部分组成，如图所示。
信号提取模块
电子邮箱: Jingling_z@
本课程任务
❖ 掌握电子系统设计方面的基本理论、基本知识和 基本技能。
❖ 熟练掌握几种常用的单元元件电路的分析和设计 方法。
❖ 利用所学过的知识，通过设计计算﹑元件选取﹑ 电路板制作调试等环节，初步掌握电子系统设计 的技能。
❖ 学会电路的实验调试和整机指标测试方法，使学 生巩固和加深对电子系统设计的理论知识，锻炼 学生的动手能力。
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实践设计作品设计进度
本课程设计的进度调整如下： ❖ 1．第3周星期四之前，指导教师布置设计任务，讲解设
计要求等相关内容，学生根据实验内容，确定整体方案， 并进行参数设计计算，完成开题报告（20%），以班 为单位提交元件清单，由指导教师签字后，到实验中心 老师领取元件。 ❖ 2．第5~9周，学生利用课余时间进行电路板的制作、 电路安装调试。第九周星期五学生到实验室，将自己设 计制作的作品第一部分进行演示，验收（30%）。 ❖ 3.第9~16周，学生利用课余时间进行电路板的制作、 电路安装调试。第16周星期五学生到实验室，将自己设 计制作的作品全部进行演示，验收（30%）。 ❖ 4、第17周周一前学生上交课程设计报告(纸质报告每 人一份，报告电子版一份，由班长或学习委员统一收齐 后，交给指导教师)。并统一由班长收齐元件上交给实验 中心老师。
❖ 对预处理后的心率信号进行A/D取样
❖ 在pc上位机上显示脉搏信号图。
五邑大学
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实践设计作品
题目：便携式心率测试仪
按要求分析便携式心率测试仪设计任务
❖ 便携式心率测试仪的基本设计任务分解成信号 提取模块、预处理模块、测定显示模块这样三 个部分组成，如图所示。
信号提取模块
电子系统设计—模拟ppt
常见的EDA工具介绍
Synopsys
02
Synopsys也是一款知名的EDA工具，它支持各种不同的设计流程，可以完成从电路图设计到版图生成的整个流程。
Mentor Graphics
03
Mentor Graphics是一家知名的EDA公司，其EDA工具在电子系统设计中广泛应用，包括PCB设计、IC设计等领域。
模拟电路的特点
模拟电路的特点是具有高精度、高稳定性和高可靠性，能够准确地模拟各种物理现象和过程。它广泛应用于通信、音频、视频、医疗等领域。
模拟电路的基本概念
静态分析
静态分析是指在电路处于直流状态下的分析，主要考虑电路的直流工作点和偏置条件，通过计算和分析电路的输入输出关系，确定电路的性能。
动态分析
数字电路的基本概念
数字电路的定义
数字电路可以根据其组成元件、逻辑功能和触发方式进行分类，包括TTL、CMOS、D触发器等。
数字电路的分类
数字电路具有高可靠性、高稳定性、低功耗和低成本等特点。
数字电路的特点
逻辑功能分析
01
分析数字电路的逻辑功能，确定输入与输出之间的关系，常用的方法包括真值表和逻辑表达式。
混合信号电路的定义
模拟信号是连续的电压或电流信号，而数字信号是离散的电压或电流信号。
模拟信号和数字信号的区别
混合信号电路具有高集成度、高速度、高精度和高稳定性等特点。
混合信号电路的特点
混合信号电路的基本概念
模拟电路分析主要基于电路的基本原理和器件的物理特性，通过求解电路的微分方程或传递函数来分析电路的性能。
数字电路的分析方法
时序分析
02
分析数字电路的时序关系，确定触发器的翻转时刻和输出状态，常用的方法包括时序图和状态图。
《电子系统课程设计》PPT课件
• 键盘、红外遥控、触摸屏
Vcc
去AD
• 显示：LED、LCD、CRT
VCC
• 打印机接口
• 8279、8255
电子系统设计
3、单片机为核心的电子系统（相互通道）
• 信道
基带：RS232（）、422/485（） 有线：
调制：modem（FSK、PSK）等
无线： modem（FSK、GMSK）等
• 长线传输的驱动、匹配、隔离
5/24 – 5/28 ：课程答辩、验收。
电子系统设计
5、实验教学安排
2、 进度检查：
3/29 – 4/ 2 ：提交书面总体方案； 4/ 5 – 4/ 9 ：提交书面电路原理图（包括仿真结果等）； 4/26 – 4/30 ：演示基本部分实验内容； 5/17 – 5/21： 演示发挥部分实验内容；
5/24 – 5/28 ：课程验收。 届时需准备好：实验演示、实验报告、PPT讲稿。
电子系统设计
5、实验教学安排
3、纪律： 每周上课时间，学生必须到位。
4、评分： 总体方案与原理图：10%；平时表现：40%；答辩：20% 实验报告：30%（报告每组一份，每人重点写自己工作部分）。
5、指导教师
实验一、数字化语音存储与回放系统 实验二、数控直流电压源 实验三、实用信号源的的设计和制作 实验四、温度控制系统 实验五、视频时间字符叠加器 实验六、嵌入式系统
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TX 1
• 放大：运算放大器（低噪声：NE5532）
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4 2
4N 35
• 滤波：RC有源滤波器
• A/D
逐次逼近：快、抗干扰差（ADC0809: 8位、100us） 双积分：慢、抗干扰好
I：0mA～10mA、4mA～20mA • 传感器、变送器：
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电子产品
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新产品的开发
• 全新产品 • 换代新产品 • 改进新产品 • 仿制新产品
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新产品的开发方式
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新产品开发策略
▪自主开发特征：开发投资大 风险大 知识产权和收益全归企业
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电子产品
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电子系统设计流程 以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程
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电子系统设计流程
以MPU和MCU为核心的电子系统设计流程
➢ 确定任务，完成总体设计 ➢ 硬件、软件设计与调试 ➢ 系统总调、性能测定
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▪联合开发特征：投资少 风险小 开发周期短 收益个方享受 知识产权分散
▪根据开发的规模和企业技术开发能力的大小，一般小型的开 发项目适宜自主开发，大型项目的开发适宜采用联合开发的形 式。
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新产品的开发过程
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课程目标
系统的观点 创造性思维
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课程目标
查阅资料
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课程目标
团队精神
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课程目标
单元电路设计 调试方案制定
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新产品的开发环节
新产品开发环节
设计 试验
物料采购
产品创新 产品规划
新产品
产品试销 服务支持
加工制造
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电子系统的概念
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电子系统的概念
系统
子系统1
子系统2
功能 功能 功能 功能 功能 功能
模块 模块 模块 模块 模块 模块
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课程目标
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元件选型
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课程目标
小型电子产品电路制作
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课程目标
实践教学要求：
以小组为单位完成一个小型电子产品的电路设计与制作， 并编写合格的设计说明书；
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n
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单单 单 元元 元 电电 电 路路 路
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单单 单
元元 元
电电 电
路路 路
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子系统n
功能 功能 功能
模块 模块 模块
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单单 单
元元 元
电电 电
路路 路
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电子系统的分类
模拟电子系统
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• 2.安全、可靠和容错性
– 安全在任何产品中都是第一位的，在电子系统综合设计中也是必须 首先考虑的。采用成熟的技术和成熟的元器件和部件，可以在一定 程度上保证系统的可靠、稳定和安全。系统还应具有较强的容错性 。如不会因人员操作失误，而使整个系统无法工作，或某个模块出 现故障，而使整个系统瘫痪等。
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成绩考核办法（备选）
• 课20%，单元电路分析30%，单 元电路设计30%，综合设计20%。
• 实践成绩构成：方案选择与电路设计质量20％ 、作品制 作质量30%、课题检查答辩 20％ 、 设计报告30％ 。
• 注意： 打分为百分制；缺席一次扣总分10分；一次座位 未整理及仪器设备电源未关扣总分5分。
教材及参考书
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教材及参考书
1 电子系统设计 作 者：马建国等 出 版 社： 高等教育出版社 2 电子系统设计专题篇 作 者：黄虎 奚大顺等 出 版 社： 北京航空航天大学出版社 3 电子线路综合设计 作 者：谢自美 出 版 社：华中科技大学出版社 4 全国大学生电子设计竞赛系统设计 作 者：黄智伟 出 版 社：北京航空航天大学出版社
电子系统设计流程 以CPLD/FPGA为核心的电子系统设计流程
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电子系统综合设计的一般原则
• 1.兼顾技术的先进性和成熟性
– 当今世界，电子技术的发展日新月异。系统设计应适应技术发展的 潮流，使系统能保持较长时间的先进性和实用性。同时也要兼顾技 术上的成熟性，以缩短开发时间和上市时间。
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成绩考核办法
• 课程成绩评定标准及说明：
• 成绩构成：方案选择与电路设计质量20％ 、作品制作质 量30%、课题检查答辩 20％ 、 设计报告30％ 。
• 注意： 打分为百分制；缺席一次扣总分10分；一次座位 未整理及仪器设备电源未关扣总分5分。
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电子系统的设计方法
自顶向下设计法
➢ 自顶向下的设计方 法
➢ 自底向上的设计方 法
➢ 以自顶向下方法为 主导，并结合使用 自底向上的方法
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电子系统设计流程 以模拟器件为核心的电子系统设计流程
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对讲机
无线遥 控门铃
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电子系统的分类
数字电子系统
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电子系统的分类
单片机系统
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电子系统的分类
DSP系统
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电子系统的分类
嵌入式系统
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