作者簡介
程江華,國防科技大學教授、電子基礎教學實驗中心主任,湖南省電子信息技術研究會秘書長,湖南省大學生電子設計競賽專家組責任專家,湖南省研究生電子設計競賽專家組副組長,中國研究生電子設計競賽全國專家,全國電工電子基礎課實驗案例設計競賽全國專家,全國電子信息實驗教學案例設計競賽全國專家。長期致力於高等學校電類基礎課程教學和相關科研工作。
目錄
目錄
第1章 緒論 001
1 1 全國大學生電子設計競賽的目的和意義 001
1 2 競賽的命題原則與要求 001
1 3 競賽題涉及的知識面與知識點 003
1 4 出題趨勢 003
第2章 電子設計競賽製作基礎訓練 005
2 1 常用電子電路元器件的識別與主要性能參數 005
2 1 1 電阻器的簡單識別與型號命名法 005
2 1 2 電容器的簡單識別與型號命名法 009
2 1 3 電感器的簡單識別與型號命名法 014
2 1 4 半導體器件的簡單識別與型號命名法 015
2 1 5 半導體集成電路型號命名法 020
2 2 裝配工具及使用方法 023
2 2 1 裝配工具 023
2 2 2 焊接材料 024
2 2 3 焊接工藝和方法 024
2 3 印製電路板的設計與製作 028
2 3 1 印製電路板設計 028
2 3 2 印製電路板簡介 029
2 3 3 使用Create-SEM高精度電路板製作儀制板 031
第3章 基本單元電路的設計與製作 036
3 1 集成直流穩壓電源 036
3 1 1 直流穩壓電源的基本原理 036
3 1 2 三端固定式正壓穩壓器 037
3 1 3 三端固定式負壓穩壓器 038
3 1 4 三端可調式穩壓器 038
3 1 5 正、負輸出穩壓電源 039
3 1 6 斬波調壓電源電路 040
3 2 運算放大器電路 042
3 2 1 運算放大器的基本特性 042
3 2 2 基本運算放大器應用電路 044
3 2 3 測量放大電路 045
3 3 信號產生電路 047
3 3 1 分立模擬電路構成矩形波產生電路 047
3 3 2 正弦波產生電路 049
3 3 3 三角波產生電路 049
3 3 4 多種信號產生電路 050
3 4 信號處理電路 050
3 4 1 有源濾波電路 050
3 4 2 電壓-頻率、頻率-電壓變換電路 051
3 4 3 電流-電壓變換電路 053
3 5 聲音報警電路 053
3 5 1 採用分立元件製作的聲音報警電路 053
3 5 2 與單片機接口的聲音報警電路與程序 054
3 5 3 與可編程邏輯器件接口的聲音報警電路和程序 054
3 6 傳感器及其應用電路 055
3 6 1 傳感器種類介紹 055
3 6 2 霍爾傳感器與應用電路 056
3 6 3 金屬傳感器與應用電路 058
3 6 4 溫度傳感器與應用電路 059
3 6 5 光電傳感器與應用電路 064
3 6 6 超聲波傳感器與應用電路 066
第4章 GD32單片機系統的設計與製作 071
4 1 單片機系統的設計與製作 071
4 1 1 單片機系統硬件設計 071
4 1 2 單片機最小系統設計 073
4 2 人機接口技術 078
4 2 1 獨立按鍵電路及其程序設計 078
4 2 2 矩陣式4×4鍵盤電路及其程序設計 079
4 2 3 LED燈電路及其程序設計 081
4 2 4 LCD彩屏接口電路及程序設計 082
4 3 模數、數模轉換電路及其程序設計 092
4 3 1 GD32F103C8T6單片機內部的12位ADC簡介及其程序設計 092
4 3 2 串行模數轉換電路及其程序設計 096
4 3 3 串行數模轉換電路及其程序設計 098
4 4 片外存儲器擴展 102
4 4 1 I2C總線E2PROM擴展電路及程序設計 102
4 4 2 SPI總線Flash擴展電路及程序設計 110
4 4 3 SDCARD電路及程序設計 119
4 5 單片機系統與FPGA接口電路及其程序設計 129
4 6 單片機系統故障分析與處理 135
第5章 可編程邏輯器件系統的設計與製作 138
5 1 FPGA的發展與基本概念 138
5 1 1 FPGA發展簡史 138
5 1 2 FPGA的基本概念 139
5 1 3 FPGA與嵌入式系統 142
5 2 FPGA開發系統結構 143
5 2 1 基於FPGA開發的優勢 143
5 2 2 FPGA最小系統的核心電路 144
5 2 3 FPGA最小系統的外圍擴展電路 145
5 2 4 FPGA調試及下載電路 145
5 3 Verilog HDL基礎 145
5 3 1 硬件描述語言概述 145
5 3 2 Verilog HDL基本語法 146
5 3 3 組合邏輯電路的HDL建模 150
5 3 4 鎖存器與觸發器的HDL建模 154
5 3 5 時序邏輯電路的HDL建模 157
5 3 6 複雜有限狀態機的HDL建模 159
5 4 基於Vivado的FPGA開發 161
5 4 1 Vivado簡介 161
5 4 2 使用Vivado構建一個最簡單的”3-8譯碼器” 161
5 4 3 使用Vivado驅動動態數碼管掃描 170
5 4 4 使用Vivado構建複雜有限狀態機 172
5 4 5 使用Vivado燒錄FPGA的配置Flash 175
第6章 電子設計競賽作品設計與製作的方法和步驟 178
6 1 電子設計競賽作品設計與製作的步驟 178
6 1 1 現代電子系統的設計方法 178
6 1 2 EDA技術 179
6 2 電子設計競賽作品的設計與製作方法 182
6 2 1 題目選擇 182
6 2 2 題目分析 182
6 2 3 系統設計 183
6 2 4 電子設計競賽作品設計與製作的全過程 184
6 2 5 子系統的設計與製作步驟 184
6 2 6 仿真模擬 186
6 2 7 PCB繪圖及制板 187
6 2 8 裝配、調試與測試 188
6 2 9 電子設計競賽總結報告寫作 189
第7章 經典算法原理及在電子設計競賽中的應用 190
7 1 FFT原理及應用 190
7 1 1 FFT原理 190
7 1 2 FFT應用 193
7 2 PID控制原理及應用 197
7 2 1 PID控制原理 197
7 2 2 PID控制應用 198
7 3 人工智能、大數據原理及應用 200
7 3 1 人工智能發展及應用 200
7 3 2 大數據原理及應用 203
7 4 卡爾曼濾波原理及應用 207
7 4 1 卡爾曼濾波原理 207
7 4 2 卡爾曼濾波器應用 208
7 5 應用舉例 210
7 5 1 任務與要求 211
7 5 2 題目分析 212
7 5 3 實例 214
第8章 全國大學生電子設計競賽綜合測評 220
8 1 2011年全國大學生電子設計競賽綜合測評―集成運算放大器的應用 220
8 1 1 任務與要求 220
8 1 2 LM324集成運算放大器簡介 221
8 1 3 單元電路設計 221
8 2 2013年全國大學生電子設計競賽綜合測評―波形生成器 223
8 2 1 任務與要求 223
8 2 2 555集成芯片介紹 224
8 2 3 單元電路設計 225
8 3 2015年全國大學生電子設計競賽綜合測評―多種波形生成電路 228
8 3 1 任務與要求 228
8 3 2 74LS74集成芯片介紹 228
8 3 3 單元電路設計 230
8 4 2017年全國大學生電子設計競賽綜合測評―複合信號生成器 232
8 4 1 任務與要求 232
8 4 2 READ2302G集成芯片介紹 233
8 4 3 單元電路設計 233
8 5 2019年全國大學生電子設計競賽綜合測評―多信號生成器 236
8 5 1 任務與要求 236
8 5 2 74LS00集成芯片介紹 237
8 5 3 單元電路設計 237
參考文獻 240
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