电子系统课程设计.ppt
电子系统设计,1、概述,控制处理,变换,信号输入,信号输出,变换,反馈,人机接口,电子系统设计,2、设计方法,任务书,子系统,子系统,子系统,电路,电路,电路,总体框图,功能要求总体框图子系统单元电路选芯片原理图电路仿真PCB图单元调试系统调试反复,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统,CPU,变换,信号输入,信号输出,变换,键盘/显示,RAM/ROM,通信,前向通道,后向通道,人机通道,相互通道,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（前向通道）,信号,模拟信号（V、I）：隔离/放大 滤波 A/D数字信号（开关、数字）：放大整形 隔离,隔离：光电隔离（数字/模拟）；变压器（模拟）放大：运算放大器（低噪声：NE5532）滤波：RC有源滤波器,逐次逼近：快、抗干扰差（ADC0809:8位、100us）双积分：慢、抗干扰好,A/D,传感器、变送器：,I：0mA10mA、4mA20mAV：05V、15V,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（后向通道）,输出,隔离 功率驱动（开关量、数字量）D/A 滤波 隔离 功放（模拟量）,功率驱动：功率管、达林顿管、继电器、场效应管,D/A：DAC0832（8位、1us）,功放：甲类、乙类、丙类、功放模块,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（人机通道）,键盘、红外遥控、触摸屏,显示：LED、LCD、CRT,打印机接口8279、8255,去AD,Vcc,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（相互通道）,信道,有线：无线：,长线传输的驱动、匹配、隔离,通信规程：ARQ反馈重发等,基带：RS232（15m/19.2K）、422/485（1km/115.2K）调制：modem（FSK、PSK）等,modem（FSK、GMSK）等,RS232异步通信：8250/16C550,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（软件）,任务,休眠态：无事情就绪态：等待CPU任务调度运行态：CPU执行任务等待态：自行延时一段时间,事件（中断）激活；任务调度（优先级）避免占用CPU执行等待软件与硬件结合考虑异常情况处理汇编、C语言、VHDL、嵌入式操作系统,实时多任务方法编程,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（元器件选择）,二极管：压降、最大容许电流、反向耐压、速度整流、开关、检测、稳压、发光,三极管：硅/锗、放大倍数、最大电流、耐压、带宽,场效应管：电压驱动最大电流、耐压、带宽,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（元器件选择）,模拟器件：运算放大器、比较器、模拟开关、V/F、F/V乘法器、对数放大器、滤波器等等,运算放大器：开环增益：70dB100dB带宽：GB=增益*带宽为常数，几兆输入阻抗：250K输出阻抗：150失调电压：mV共模抑制：80dB输入噪声：uV,比较器,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（元器件选择）,数字器件：组合电路、时序电路、特殊功能电路速度、电源电压、功耗、功能等,LS系列：速度快、功耗大,CMOS 4000系列：速度慢、功耗小,HC系列：速度快、功耗小,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（接口）,模拟电路：阻抗匹配、输出驱动,数字电路：负载能力、门电路连接,接口保护,驱动门 负载门VOHmin VIHmin VOLmax VILmaxIOHmax IIHmaxIOLmax IILmax,TTL,CMOS,VccR,+12V,TTL,LINE,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（抗干扰）,干扰,空间干扰：（小，屏蔽）供电干扰：（交流稳压、隔离变压、低通滤波、直流稳压）通道干扰：（PCB的布局、布线）,数模混合电路相互干扰，数字干扰模拟；怕干扰区远离噪声元件（晶体）；振荡电路、高频电路用地线圈起来；I/O驱动、大功率器件靠近电路板边缘；布线走弧线，避免90度折线；时钟线要远离I/O线，或垂直于I/O线；每个集成芯片要加一个去耦电容；弱信号、高频、大功率输入输出使用屏蔽线；数字地与模拟地分离，不交叉；数字地、模拟地、电源地采用一点接地；数字地、模拟地、电源地连接使用串接电感,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（抗干扰）,反馈布线,模拟电路,数字电路,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（调试）,系统调试：单元电路调试：满足设计指标单元与单元电路连接调试：注意接口系统调试：软硬件，满足系统指标,误差分析：,D/A量化误差、D/A基准电压误差（温漂）、功放误差系统最大误差为各最大误差之和,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（性能指标）,系统功能可靠性,低功耗：,降低电源电压 Vdd降低电路活跃因数 A减少门数降低时钟频率 f降低 CPU 外活动度电源管理,电子系统设计,3、单片机为核心的电子系统（性能指标）,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验一、数字化语音存储与回放系统,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验二、数控直流电压源,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验三、实用信号源的的设计和制作,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验四、温度控制系统,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验五、视频时间字符叠加器,叠加合成电路,叠加控制电路,系统控制电 路,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,实验六、嵌入式系统,电子系统设计,4、实验及实验环境介绍,最小系统板CPU/RAM,电源,示波器,信号发生器,实验版,仿真器,实验一实验五基本部分、发挥部分电路焊接、调试,电子系统课程设计,4、实验及实验环境介绍,电子系统设计,5、实验教学安排,1、进度安排：3/11:设计大课(1)；3/12 3/18：分组（3人一组），选题；3/19：设计大课（2），公布分组及上课时间；3/22 3/26：搭建开发环境，总体方案设计，专题讲座；3/29 4/2：原理图及仿真；4/5 4/9：原理图确认，焊接电路；4/12 4/16：焊接电路；4/19 4/30：调试基本部分实验内容；5/10 5/21：调试发挥部分实验内容；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王志军54253实验二、数控直流电压源高繁民63330-3实验三、实用信号源的的设计和制作张云峰54253实验四、温度控制系统朱柏承54440实验五、视频时间字符叠加器段晓辉57531实验六、嵌入式系统扬延军52140,Q&A,Thanks for your attentionAny questions?,
