经典电子设计教程及电子电路设计分析.doc
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1、目录目录1第1章软件使用介绍61.1 Wave使用介绍61.1.1 仿真器介绍61.1.2 软件安装步骤71.1.3 软件使用介绍81.1.4 开发流程281.2 Keil使用介绍311.2.1 Keil简介321.2.2 开发流程321.2.3 调试与汇编371.3 AT89s52在系统调试的原理与实现401.3.1 Isd51简介401.3.2 Isd51使用方法411.3.3 Isd51原理分析441.4 Quartus使用介绍441.4.1 Quartus基本设计流程451.4.2 设计输入471.4.3 工程项目的建立491.4.4 项目管理501.4.5 设计输入521.4.6 编
2、译551.4.7 仿真581.4.8 配置和下载58第2章 常用器件使用介绍612.1 集成运算放大器的使用612.1.1 运算放大器结构分析612.1.2 精密型集成运算放大器622.1.3 宽带集成运算放大器632.1.4 通用集成运算放大器642.1.5 滤波器的实现652.1.6 小结662.2 AD620的使用及性能分析672.2.1 AD620介绍672.2.2 AD620应用682.3常用A/D转换芯片682.3.1 A/D转换器的选择与使用692.3.2 A/D转换芯片(1)ADC0809722.3.3 A/D转换芯片(2)AD574752.3.4 A/D转换芯片(3)MAX1
3、97782.3.5 A/D转换芯片(4)TLC5510812.3.6 A/D转换芯片(5)MAX114/MAX118842.4 常用D/A转换芯片872.4.1 D/A转换芯片(1)DAC0832/ DAC0800872.4.2 D/A转换芯片(2)MX7228912.5 集成DDS芯片AD9851应用922.5.1 AD9851概述922.5.2 AD9851引脚说明932.5.3 AD9851特性介绍942.5.4 AD9851控制原理942.5.5 AD9851在信号源中的应用952.5.6 小结972.6 LCD(液晶显示器)的应用972.6.1 字符型液晶显示器972.6.2 点阵式
4、液晶显示器1032.7 传感器1112.7.1 常用传感器介绍1112.7.2 超声传感器及其应用115第3章 典型应用电路1203.1 限幅放大电路1203.2 运放参数测试电路1213.2.1 运放参数测量介绍1223.2.2 辅助运放法通用测量电路设计1233.3锁相技术原理与应用1253.3.1 锁相环概述1253.3.2 锁相环应用举例1263.3.3 集成锁相环芯片介绍1273.4 峰值、有效值测量的模拟实现1303.4.1 峰值检波电路1303.4.2 真有效值检波1313.5 AGC电路1323.5.1 场效应管和运放实现1323.5.2 单片机控制实现1333.5.3 可变增
5、益放大器实现1333.6 功率放大电路1373.7 步进电机的驱动与控制1393.7.1 步进电机概述1403.7.2 步进电机的控制原理1403.7.3 步进电机的的控制1413.7.4 步进电机的的驱动电路1413.8 手写板技术及其在单片机系统中的应用1433.8.1 手写板工作原理1443.8.2 手写板解码1443.8.3 手写板与单片机的硬件连接1453.8.4 手写板实现的软件设计1463.8.5 手写板功能扩展147第4章 典型应用技术1494.1 频率合成与DDS1494.1.1 信号产生方案与原理1494.1.2 DDS理论设计1504.1.3 DDS实现1514.2 等精
6、度频率计的实现1524.2.1 频率测量方案1524.2.2 相关计数测频法的实现1534.2.3 宽带高精度测频的实现1534.3 相位测量技术1544.3.1 波形分析法1554.3.2 相位电压转换法1554.3.3 计数法1564.3.4 相位测量的实现1574.4 峰值、有效值测量的数字实现1584.4.1 数字法实现峰值测量原理1584.4.2 数字法实现有效值测量原理1594.4.3 峰值/有效值测量小结1604.5 交流功率控制技术1614.5.1 调功法1614.5.2 调相法162第5章 算法简介1645.1 数字PID 控制算法1645.1.1 PID控制系统简介1645
7、.1.2 PID参数控制效果分析1645.1.3 数字PID控制的实现1655.1.4 PID算法的饱和特性1665.1.5 PID参数整定方法1675.2 大林算法1715.3 模糊控制算法1735.3.1 模糊控制概述1735.3.2 模糊控制原理1735.3.3 模糊控制器设计1745.3.4 小结1755.4 运动控制算法1765.4.1 产生线段的整数Bresenham算法1765.4.2 产生圆的整数Bresenham算法1785.5 其它控制算法1815.6 压缩算法1825.6.1 无损压缩1825.6.2 有损压缩1835.6.3 压缩算法应用1855.7 软件滤波1865.
8、7.1 限幅滤波1875.7.2 中值滤波1875.8.3 算术平均滤波1875.7.4 递推平均滤波1875.7.5 中值平均滤波1885.7.6 限幅平均滤波1885.7.7 一阶滞后滤波1885.7.8 加权递推平均滤波1885.7.9 消抖滤波1895.7.10 限幅消抖滤波189第6章 系统设计1906.1 控制类系统设计1906.1.1 水温控制系统1906.1.2 悬挂运动控制系统1956.1.3 电梯控制模型2016.2 仪器类系统设计2046.2.1 函数信号发生器2056.2.2 简易远程心电监护系统2106.2.3 低频相位测量仪2196.2.4 宽带放大器2226.2.
9、5 简易数字频谱分析仪2306.2.6 集成运放参数测试仪2386.2.7 简易数字存储示波器2496.3 其它类系统设计2556.3.1 电话自动接听系统2566.3.2 简易智能小车2606.3.3 单工无线呼叫系统268附录A 常用抗干扰技术2931.数字系统与模拟系统2932.电源的干扰与抑制2943.接地技术2944.隔离技术与屏蔽线的使用2955.滤波技术2966.常用芯片的抗干扰措施2977.自激振荡及其消除方法2988.PCB制版298附录B 8051&CYCLONE EVM板使用说明3001. 概述3002. 8051&Cyclone EVM工作原理和资源配置3013. 底层
10、驱动和常用模块示例304附录C 部分程序示例3131.整数Bresenham算法绘制线段程序3132.整数Bresenham算法绘制圆程序3153.显示程序3205第1章软件使用介绍第1章 软件使用介绍CAD(Computer Aided Design)是计算机辅助设计的简称,主要特点表现在设计速度快、准确。在电子设计中,需要用到很多CAD软件,如Wave、Keil、Quartus、Protel等。通过使用这些软件,可以实现电路设计、仿真及可编程逻辑器件的编辑、系统控制中心的软件编写及仿真等功能,简化了系统设计,提高了设计效率。在此,先对这些软件的使用做些简要介绍,以便在以后的电子设计中有所应
11、用。1.1 Wave使用介绍常用的电子设计系统都是由单片机作为系统控制核心的开发系统,这种开发系统都需要集成开发环境的支持。常用的集成开发环境有Keil51和Wave,其中Wave是南京伟福实业有限公司开发的集成调试环境,配合E6000、H51、K51、P51、LPC76X、LPC932、PIC6000、LAB2000P、LAB6000等型号的伟福仿真器的使用,支持C语言的编写和软件仿真。1.1.1 仿真器介绍由于使用51系列单片机,因此选用E51L /E51T/E51S 51系列专用型仿真器。此系列专用仿真器的功能及可配置仿真头与可仿真CPU的对应关系分别如表1-1、表1-2所示。表1-1
12、E51L /E51T/E51S 51系列专用型仿真器功能仿真器型号功能E51/S51系列专用仿真器(8位,10M总线速度)运行时间统计 逻辑笔(选配件)WINDOWS版本、DOS版本双平台表1-2 仿真头配置对应表仿真头型号可仿真CPUPOD8X5X8X5X系列(P0口和P2口作为总线或IO口用)PODLPC Philips LPC76X 所使用的仿真器外形示意图如图1-1所示:图1-1 Wave仿真器外形示意图1.1.2 软件安装步骤Wave6000的安装步骤介绍如下:(1).将安装光盘放入光盘驱动器。(2).双击光盘驱动器,然后选择出现在界面上的窗口。(3).按照安装程序的提示,输入相应内
13、容。(4).继续安装,直至结束。注意:在安装新版本软件时,如果硬盘上已有老版本的软件,请卸载旧版本软件后,再安装新软件。在安装过程中,如果用户没有指定安装目录,安装完成后,会在C盘建立一个C:WAVE目录(文件夹),结构如下:目录 内容C:WAVE BIN 可执行程序 HELP 帮助文件和使用说明 SAMPLES 样例和演示程序伟福仿真系统已内嵌汇编编译器(伟福汇编器),同时留有第三方的编译器的接口,方便用户使用高级语言调试程序,编译器可由用户自备。如果需要进行C语言的编写和仿真,需要安装51系列CPU的编译器,安装步骤如下:(1).进入C:盘根目录,建立C:COMP51子目录(文件夹)。(2
14、).将第三方的51编译器(如Keil C51)复制到路径为C:COMP51的子目录(文件夹)下。(3).打开Wave软件,选择【主菜单仿真器仿真器设置语言】,将弹出的对话框的【编译器路径】指定为C:COMP51 (参见仿真器设置)。J 如果用户将第三方编译器安装在硬盘的其它位置,请在【编译器路径】指明其位置。安装其他系列CPU的编译器(如96系列、PIC系列)的步骤相同,只需将第三方编译器的安装路径在【编译器路径】中指明即可。1.1.3 软件使用介绍WAVE6000软件在以前版本的基础上增加了许多功能,特别是在窗口管理、项目管理和源文件编辑工具上做了较大改进。在WAVE6000环境下的所有窗口
15、均可以放在窗口的同一区域,并可直接切换,节省了窗口的面积,使窗口管理更有效。WAVE6000还增强了项目管理和源文件编辑方面的功能,使得项目、文件切换更方便,有效地后退、前进功能使得修改程序更方便。新增加的书签窗口和断点窗口可以有效地管理断点和书签,使得程序员无需在众多的代码和断点中逐行查询,断点信息和书签信息在各自的窗口中显示一目了然。Wave的菜单如图1-2所示,先将其菜单功能做简单介绍。图1-2 Wave的菜单栏8文件(F)文件打开文件 打开用户程序,进行编辑。如果文件已经在项目中,可以在项目窗口中双击相应文件名打开文件。文件保存文件保存用户程序。用户在修改程序后,如果进行编译,则在编译
16、前,系统会自动将修改过的文件存盘。文件新建文件建立一个新的用户程序, 在存盘的时候,系统会要求用户输入文件名。文件另存为将用户程序存成另外一个文件, 原来的文件内容不会改变。文件打开项目打开一个用户项目,在项目中,用户可以设置仿真类型。加入用户程序进行编译、调试时需注意的是系统中只允许打开一个项目,打开一个项目或新建一个项目时,前一项目将自动关闭。图1-3 项目窗口项目窗口是用户和源程序文件、目标文件和用户设置等的桥梁,通过项目窗口可以建立项目、设置项目、添加源程序到项目、编译项目等项目操作。如图1-3所示,伟福开发环境的项目窗口包括仿真器设置、模块文件和包含文件。仿真器设置包括仿真器类型、仿
17、真头(POD)类型、CPU类型、显示格式和产生的目标文件类型,可以通过以下几种方法设置仿真器: o在项目窗口中双击第一行,将打开仿真器设置窗口,对仿真器进行设置; o按鼠标右键,在弹出菜单中选择【仿真器设置】; o单击菜单栏的【仿真器仿真器设置】。加入模块文件的方法为:o按鼠标右键,在弹出菜单中选择【加入模块文件】;o单击菜单栏的【项目加入模块文件】。加入包含文件的方法为:o按鼠标右键,在弹出菜单中选择【加入包含文件】;o单击菜单栏的【项目加入包含文件】。用户可以将以前单文件方式的仿真转为Windows下的项目方式进行仿真,按以下步骤仿真: (1).单击菜单栏的【文件新建项目】。新建项目时,前
18、一个项目自动关闭。 (2).加入模块文件时,选择要调试的程序文件名,将文件加入项目。 (3).将项目存盘。 (4).编译,运行,调试项目。文件保存项目将用户项目存盘。用户在编译项目时,项目会自动存盘。 注意:当用项目仿真时,系统要求项目文件、模块文件和包含文件在同一个目录(文件夹)下。文件新建项目当用户开始新任务时,应新建一个项目。在项目中,设置所用仿真器类型和POD类型,并加入用户程序(模块)。文件项目另存为将项目换名存盘。注意,选择此项只是将项目用另一个名字保存,而不会将项目中的模块和包含文件换成另一个名字存盘。如果想将整个项目及模块存到另一个地方,请直接复制项目。文件复制项目 复制项目,
19、用户可将项目中的所有模块(用户程序)备份到另一个地方。在多模块项目中,采用复制项目功能,可以避免用户因为少复制某些模块,而造成项目编译不能通过,方便用户对程序进行管理。图1-4 复制项目对话框 复制项目对话框如图1-4所示,【从项目】栏中为当前被复制项目,包括项目中各模块,包含文件,如果不是复制当前项目,可以通过【浏览】找到所要复制的项目,【到目标路径】中为项目复制到何处,可以通过其后的【浏览】指定将项目复制到其它地方。文件调入目标文件 装入用户已编译好目标文件。系统支持两种目标文件格式:BIN和HEX,分别为: 二进制(BIN):由编译器生成的二进制文件,也就是程序的机器码。 英特尔格式(H
20、EX):由英特尔定义的一种格式,用ASCII码来存储编译器生成的二进制代码,这种格式包括地址、数据和校验地址。【地址选择】一般为缺省地址(由编译器定),但如果想在当前项目已编译好的二进制代码中插入一段其它代码,可以去掉“缺省地址”前的选择,然后填入开始插入的地址和结束地址。调入目标文件的对话框如图1-5所示。图1-5 调入目标文件对话框用调入目标文件的方法,可以调试已有的二进制代码程序,而不需要源程序。直接调入目标文件进行仿真的步骤为:(1).新建项目。(2).在新建的项目中,设置仿真器类型、仿真头类型和CPU类型。(3).调入目标文件。(不需要加入模块方式,而是直接调入文件)。(4).打开C
21、PU窗口,在CPU窗口中就可以看见目标文件反汇编生成的程序。(5).程序停在与CPU相关的地址上(51系列的CPU会停在0000H处,96系列的CPU会停在2080H)(6).单步或全速调试程序。文件保存目标文件将用户编译生成的目标文件存盘。图1-6 保存目标文件对话框对于按项目方式仿真的用户,系统将程序编译正确后,会根据用户在【仿真器仿真器】设置下【目标文件】中设置的格式,将生成的二进制代码存盘。如果用户是用调入目标文件方式进行仿真,并且对目标码进行了修改,就可以用【文件保存目标文件】方式存盘。文件打印 打印当前窗口内容,可以是用户程序、逻辑分析仪波形或跟踪器窗口。文件退出 退出系统,如果在
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