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导读 1

第一部分 模拟系统设计 6

第1章 运放基础 6

1.1理想运放的模型与求解方法 6

1.2主要运放参数与常用运放 7

1.3基本放大电路 13

1.4运放外部调零电路 16

1.5运放构成的衰减器 18

1.6基于运放的放大电路设计要点 19

第2章 程控放大器和波形变换电路设计 23

2.1程控放大器的实现方法 23

2.2模拟开关和运放组成的程控放大器设计 29

2.3基于AD603的程控放大器设计技巧 32

2.4几种常见信号波形变换实例 36

2.4.1波形叠加放大电路 36

2.4.2极性变换电路 37

2.4.3低速和高速电压比较电路 39

第3章 模拟滤波器快速设计 43

3.1模拟滤波器基础 43

3.2滤波器设计软件使用简介 48

3.3模拟滤波器快速设计实例 58

第4章 高速数据转换模块设计 69

4.1 A/D转换器（ADC）与D/A转换器（DAC）基础 69

4.2高速ADC模块设计 74

4.3高速DAC模块设计 77

模拟系统设计训练 82

第二部分 STM32应用系统设计 84

第5章 STM32快速入门 84

5.1 STM32F103VCT6与传统8051单片机对比 84

5.2 STM32F103VCT6最小系统电路设计 87

5.3 STM32程序设计基础 91

5.3.1开发环境的搭建 92

5.3.2 STM32微控制器和通用8051单片机的主要编程差异 102

5.3.3基础外设原理和程序举例 103

第6章 键盘、显示和存储模块设计 124

6.1矩阵键盘模块设计 124

6.2 1602字符型液晶显示模块及应用 128

6.3 2.8寸TFT彩色液晶模块设计 138

6.4基于W25Q16芯片的存储模块设计 155

第7章 STM32F103VCT6微控制器应用系统设计实例 168

7.1基于STM32F103VCT6的简易数字频率计设计 168

7.1.1任务要求 168

7.1.2频率测量原理 168

7.1.3系统设计 171

7.1.4测试结果与分析总结 178

7.2基于STM32F103VCT6的波形识别系统设计 179

7.2.1任务要求 179

7.2.2波形识别原理 180

7.2.3 STM32F103VCT6之ADC 181

7.2.4系统设计 188

7.2.5测试结果与分析总结 194

7.3基于STM32F103VCT6的程控放大器设计 195

7.3.1任务要求 195

7.3.2程控放大器原理 195

7.3.3 STM32F103VCT6之DAC 196

7.3.4系统设计 200

7.3.5测试结果与分析总结 203

7.4基于STM32F103VCT6的简易自动电阻测试仪设计（2011国赛G题） 204

7.4.1任务要求 204

7.4.2方案论证 205

7.4.3主要原理与理论分析 206

7.4.4系统设计 208

7.4.5测试结果与分析总结 214

STM32应用系统设计训练 216

第三部分 现代数字（FPGA）系统设计 218

第8章 FPGA快速入门 218

8.1FPGA简介 218

8.1.1 FPGA逻辑资源 218

8.1.2芯片电源选择 219

8.1.3 I/O口分类与特性 221

8.1.4 FPGA时钟与配置 223

8.2 FPGA最小系统电路设计 225

8.2.1电源电路设计 225

8.2.2时钟与复位电路设计 227

8.2.3配置电路设计 228

8.2.4接口电路设计 229

8.3 Quartus Ⅱ 9.0的使用 231

8.3.1 Quartus Ⅱ 9.0简介 231

8.3.2 FPGA工程设计流程 232

8.4 Verilog HDL编程基础 247

8.4.1 Verilog HDL语言简介 247

8.4.2 Verilog HDL基本结构 248

8.4.3基本语法与数据类型 249

8.4.4常用运算符 252

8.4.5赋值语句与块语句 256

8.4.6结构说明语句 258

8.4.7条件语句 259

第9章 FPGA系统设计基础 262

9.1组合电路设计 262

9.1.1阻塞赋值与非阻塞赋值 262

9.1.2数值比较器 262

9.1.3多路选择器 264

9.1.4锁存器 268

9.1.5编码器与译码器 269

9.2时序电路设计 272

9.2.1数据寄存器 273

9.2.2计数器与分频器 274

9.2.3移位寄存器 278

9.2.4复位电路 279

9.2.5边沿脉冲发生器 280

9.3存储电路设计 281

9.3.1先进先出存储器FIFO 281

9.3.2只读存储器ROM 287

9.3.3随机存储器RAM 292

9.4时钟电路设计 296

9.4.1锁相环倍频 296

9.4.2计数分频 302

第10章 现代数字系统设计实例 305

10.1基于FP GA的等精度测频模块设计 305

10.1.1任务要求 305

10.1.2等精度测频原理 305

10.1.3设计与仿真 307

10.1.4模块接口与注意事项 314

10.2基于FPGA的DDS模块设计 315

10.2.1任务要求 315

10.2.2 DDS工作原理与模块结构 315

10.2.3 DDS模块设计 319

10.2.4 DDS模块测试与仿真 320

10.3基于FP GA的高速数据采集系统设计 325

10.3.1任务要求 325

10.3.2高速ADC模数关系与工作时序 325

10.3.3系统设计与仿真 327

10.4 FPGA与微控制器的SPI通信模块设计 329

10.4.1 FPGA与微控制器通信的几种常用方式 329

10.4.2 SPI通信模块的设计与仿真 330

10.5基于FPGA的曼彻斯特编码器设计 337

10.5.1任务要求 337

10.5.2曼彻斯特编码原理 337

10.5.3设计与仿真 338

10.5.4模块接口与注意事项 343

FPGA系统设计训练 345

第四部分 综合系统设计 348

第11章 简易数字频率计（1997国赛B题） 348

11.1功能要求 348

11.2方案论证与系统总体设计 349

11.2.1方案论证 349

11.2.2系统总体设计 351

11.3主要原理与理论分析 351

11.3.1直接测频法和直接测周法原理 351

11.3.2等精度测频法原理 351

11.3.3脉宽测量与占空比测量原理 351

11.4系统硬件电路设计 352

11.4.1整形电路设计 352

11.4.2 FPGA测量模块硬件电路设计 352

11.4.3 STM32F103VCT6微控制器控制模块硬件设计 353

11.5系统程序设计 353

11.5.1 FPGA程序设计 353

11.5.2 STM32F103VCT6微控制器程序设计 362

11.6系统调试与误差分析 368

11.7方案总结与改进 370

第12章 正弦信号发生器（2005国赛A题） 373

12.1功能要求 373

12.2方案论证与系统总体设计 374

12.2.1方案论证 374

12.2.2系统总体设计 375

12.3主要原理与理论分析 376

12.3.1奈奎斯特定理 376

12.3.2 DDS技术 376

12.3.3正弦信号 380

12.3.4调制信号 380

12.4系统硬件电路设计 384

12.4.1 FPGA最小系统及DAC输出电路设计 384

12.4.2微控制器最小系统及外扩电路设计 384

12.4.3无源低通滤波及放大电路设计 385

12.5系统程序设计 386

12.5.1 FPGA部分 386

12.5.2 MCU部分 396

12.6系统调试与误差分析 400

12.7方案总结与改进 404

第13章 红外光通信装置（2013国赛F题） 406

13.1功能要求 406

13.2方案论证与系统总体设计 407

13.2.1方案论证 407

13.2.2系统总体设计 409

13.3主要原理与理论分析 409

13.3.1模拟信道与数字信道 409

13.3.2红外信号传输方式 410

13.3.3红外光发射的距离与功率的关系 411

13.3.4红外信道编码 411

13.4系统硬件电路设计 412

13.4.1红外发射端电路设计 412

13.4.2红外接收端电路设计 416

13.4.3中继转发模块电路设计 418

13.5系统程序设计 419

13.5.1红外发射端程序设计 419

13.5.2红外接收端程序设计 426

13.6系统调试与误差分析 430

13.7总结与方案改进 433

附录 电子系统设计开发板与部分信号调理模块实物照片 436

参考文献 441