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第1章 现代电子系统设计概述 1

1.1现代电子系统设计的新特点 1

1.1.1中、大规模集成电路和专用芯片设计电路 2

1.1.2现代电子系统设计方法 2

1.1.3系统设计模式的开放化和对象化 2

1.2以MPU和MCU为核心的电子系统设计流程 3

1.3以PLD为核心的电子系统设计流程 3

1.4以ASIC为核心的电子系统设计流程 5

1.4.1数字ASIC的设计流程 5

1.4.2模拟ASIC的设计流程 6

1.4.3以SoC为核心的电子系统设计流程 7

第2章 电子系统设计中常用的数值处理方法 10

2.1非线性补偿技术 10

2.1.1非线性函数补偿法 10

2.1.2线性插值法折线逼近法 11

2.1.3二次抛物线插值法 13

2.1.4三次样条函数插值法 14

2.1.5查表法 15

2.2数值积分与数值微分 17

2.2.1数值积分 17

2.2.2数值微分 18

2.3标度变换 19

2.3.1标度变换原理 19

2.3.2线性信号的标度变换 20

2.3.3非线性信号的标度变换 21

2.4数字滤波技术 21

2.4.1数字滤波器的原理与分类 22

2.4.2数字滤波器的设计方法 25

2.4.3 IIR与FIR滤波器的比较 30

2.4.4经典软件滤波器设计 30

第3章 PID控制技术 38

3.1过程控制的基本概念 38

3.1.1模拟控制系统 38

3.1.2微机过程控制系统 38

3.1.3数字控制系统DDC 39

3.2经典PID控制 39

3.2.1双位开关控制 39

3.2.2比例控制 39

3.2.3积分控制 40

3.2.4比例-积分控制 40

3.2.5微分控制 40

3.2.6比例-微分控制 40

3.2.7比例-积分-微分控制 41

3.2.8比例-微分-反馈-前馈控制 41

3.3数字PID控制算法 42

3.3.1位置式PID控制算法 42

3.3.2增量式PID控制算法 43

3.3.3 PID算法程序流程 44

3.4标准PID控制算法的改进 45

3.4.1积分项的改进 45

3.4.2微分项的改进 48

3.4.3带死区的PID控制 50

3.5数字PID参数整定 50

3.5.1 PID参数对系统性能的影响 50

3.5.2采样周期的选择 52

3.5.3控制规律的选择 53

3.5.4 PID参数整定方法 53

3.6直流电动机PWM调压调速的数字PID控制实现 56

3.6.1总体设计 56

3.6.2 PWM调制 57

3.6.3 PID调速程序 58

第4章 电子设计常用工具软件介绍 62

4.1电路仿真工作台Multisim 62

4.1.1 Multisim概貌 62

4.1.2 Multisim对元器件的管理 68

4.1.3输入并编辑电路 69

4.1.4虚拟仪器及其使用 71

4.1.5电路实例 73

4.2 Protel DXP使用介绍 75

4.2.1 Protel软件环境 75

4.2.2原理图的绘制 77

4.2.3 PCB图的绘制 86

4.3仿真软件Proteus 98

4.3.1 Proteus的主要功能和特点 98

4.3.2 Proteus操作环境 100

4.3.3原理图仿真调试 106

4.4 Keil C51仿真软件 109

4.4.1 Keil C51集成开发环境 109

4.4.2创建项目实例 113

4.4.3 Proteus Keil C51联合仿真实例 121

第5章 以单片机为核心的电子系统设计 127

5.1单片机应用系统组成 127

5.2单片机应用系统的开发流程 127

5.3单片机性能及选型 130

5.4单片机最小系统设计 131

5.4.1单片机最小系统硬件设计 131

5.4.2单片机最小系统故障测试程序 134

5.5人机接口技术 138

5.5.1通用键盘显示电路设计 138

5.5.2单片机与液晶显示电路接口电路设计 146

5.6单片机与A/D转换器接口电路设计 162

5.6.1 A/D转换器的分类及简介 162

5.6.2 A/D转换器主要技术指标 163

5.6.3 A/D转换器及其相应接口电路选择原则 164

5.6.4 ADC0809接口电路设计 165

5.6.5 TLC5510接口电路设计 167

5.6.6 V/F转换型A/D电路的应用 169

5.7单片机与D/A转换器接口电路设计 170

5.7.1 D/A转换器的分类及简介 170

5.7.2串行电压输出型D/A转换器 171

5.7.3并行D/A转换器 172

第6章 以FPGA为核心的电子系统设计 175

6.1 FPGA最小系统设计 175

6.1.1 Xilinx公司的FPGA器件 175

6.1.2 FPGA最小系统电路设计 179

6.1.3 FPGA最小系统印制板设计 183

6.1.4 FPGA最小系统电源电路的设计 185

6.2 FP GA最小系统配置电路的设计 185

6.2.1使用PC并行口配置FPGA 185

6.2.2使用单片机配置FPGA 186

6.2.3 Spartan-Ⅱ器件的配置 187

6.2.4各种模式的配置方式 189

6.3 ModelSim仿真工具的使用 191

6.3.1设计流程 192

6.3.2行为仿真和时序仿真 193

6.3.3行为仿真步骤 193

6.3.4行为仿真查错分析 198

6.3.5时序仿真Timing Simulation步骤 200

6.4 ISE 10.1使用介绍 201

6.4.1 ISE 10.1概述 201

6.4.2新建工程 204

6.4.3设计输入 204

6.4.4行为仿真 206

6.4.5 ChipScope 208

6.4.6约束／综合 211

6.4.7 配置和下载 211

6.4.8基于ISE的硬件编程 217

6.4.9使用ChipScope分析设计 218

6.5单片机最小系统与FPGA接口电路及程序设计 219

6.5.1接口电路设计 219

6.5.2程序设计 220

第7章 常用外围器件及应用 222

7.1常用通信器件 222

7.1.1 RS-232总线接口芯片MAX232 222

7.1.2 RS-422总线接口芯片MAX491 225

7.1.3 RS-485总线接口芯片MAX485 227

7.1.4无线传输模块PTR2000 232

7.2实时时钟芯片及其应用 236

7.2.1常用实时时钟芯片 236

7.2.2 DS1302 237

7.3红外遥控信号收发电路设计 245

7.3.1红外遥控原理 245

7.3.2红外发射电路设计 246

7.3.3红外接收电路设计 246

7.3.4编解码集成IC PT2262/2272及其应用 247

7.4单总线器件及其应用实例 252

7.4.1单总线介绍 252

7.4.2 DS18B20数字温度传感器 254

7.5 12C接口器件PCF8574 263

7.5.1 I2C总线介绍 263

7.5.2 PCF8574及其应用 264

7.6 SPI总线接口技术 272

7.6.1 SPI串行总线介绍 272

7.6.2 SPI总线接口器件TLC5615 274

7.7 USB控制器件ISP1581 277

7.7.1 ISP1581主要性能 278

7.7.2 ISP1581工作特性 281

7.7.3 ISP1581应用介绍 284

7.8语音芯片IS22C011 /20及其应用 291

7.8.1 IS22C011/20主要性能 292

7.8.2 IS22C011/20可编程选项及时序图 293

7.8.3 IS22C011/20典型应用 293

7.8.4基于51单片机的语音存储播放 294

7.9电源监控器件 296

7.9.1电源监控器件MAX705 296

7.9.2电源监控器件MAX791 300

参考文献 306