电子系统设计-第1章电子系统设计方法(讲稿)0课件.ppt

1、1TM渤海大学工学院学院渤海大学工学院学院电子系统设计电子系统设计第第1 1章章 电子系统设计导论电子系统设计导论2TM2电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述1 1、定义、定义 1 1）、系统的定义）、系统的定义系统系统是由两个以上各不相同且相互联系，互相制约的单元组成的，在给定环境下能够完成一定功能的综合体。在功能与结构上具有高度的综合性、层次性和复杂性。3TM3电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述2 2）、电子系统的定义）、电子系统的定义将由电子元器件或部件组成的，能够产生、传输或处理电信号及信息的客观实体

2、称为电子系统。电子系统。通常可以完成一个特定功能的完整的电子装置都可称为电子系统电子系统；4TM4电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述3 3、子系统基本类型、子系统基本类型模拟电子系统模拟电子系统对讲机对讲机无线遥无线遥控门铃控门铃5TM5电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述数字电子系统数字电子系统3 3、子系统基本类型、子系统基本类型6TM6电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述单片机系统单片机系统3 3、子系统基本类型、子系统基本类型7TM7电子系统设计电子系统设计

3、渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述DSPDSP系统系统3 3、子系统基本类型、子系统基本类型8TM8电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述嵌入式系统嵌入式系统3 3、子系统基本类型、子系统基本类型9TM9电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统概述电子系统概述典型的电子系统结构典型的电子系统结构10TM10电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计1 1、一般方法、一般方法 自顶向下的设计方法自顶向下的设计方法 自底向上的设计方法自底向上的设计方法 以自顶向下方法为主以自顶向

4、下方法为主导，并结合使用自底导，并结合使用自底向上的方法向上的方法何谓顶？何谓顶？何谓底？何谓底？11TM11电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计 自顶至底有：自顶至底有：系统子系统部件（功能模块）单元电路元、器件12TM12电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计 系统子系统子系统功能模块功能模块功能模块功能模块单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路 元、器件 版图自顶向下13TM13电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计 自上而下法的

5、要领自上而下法的要领从顶层到底层从顶层到底层 从概括到展开从概括到展开 从粗略到精细从粗略到精细14TM14电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计 自上而下法遵循的原则自上而下法遵循的原则（1）正确性和完备性原则）正确性和完备性原则（2）模块化，结构化原则）模块化，结构化原则（3）问题不下放原则）问题不下放原则（4）高层主导原则）高层主导原则（5）直观性、清晰性原则）直观性、清晰性原则15TM15电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计 系统子系统子系统功能模块功能模块功能模块功能模块单元电路单元电路单元电路

6、单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路 元、器件 版图自底向上16TM16电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计系统级子系统级部件级元件级自顶向下自底向上17TM17电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计2 2、一般步骤、一般步骤行为描述与设计行为描述与设计结构描述与设计结构描述与设计物理描述与设计物理描述与设计 18TM18电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计19TM19电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计20T

7、M20电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计21TM21电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级用户需求变用户需求变为技术规范为技术规范与功能描述与功能描述实现给定规实现给定规范与功能的范与功能的子系统、部子系统、部件或元件及件或元件及其互联方式其互联方式用一定的材用一定的材料与工艺实料与工艺实现结构现结构 22TM22电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计3 3、设计文档的作用、设计文档的作用23TM23电子系统设计电子

8、系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计4 4、传统手工设计步骤、传统手工设计步骤调查研究方案选择与可行性论证单元电路设计和元器件选择生成PCB图组装与调试编写设计文档与总结报告24TM24电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计调查研究调查研究n明确设计要求明确设计要求n弄清设计方法弄清设计方法n了解设计关键了解设计关键25TM25电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n明确设计要求明确设计要求n做什么？系统的功能、输入和输出n做到何种程度？性能、技术指标26TM26电子系统设计电

9、子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n弄清设计方法弄清设计方法n有那些可使用的设计方法？n比较各种方法的：先进性、性价比、可行性27TM27电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n了解设计关键了解设计关键n决定指标的关键：难点、重点（工作量大）28TM28电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计方案论证方案论证n根据设计任务、指标要求分析系统应完成的功根据设计任务、指标要求分析系统应完成的功能，并将系统按功能分解成若干子系统，分清能，并将系统按功能分解成若干子系统，分清主次和相

10、互的关系，形成若干单元功能模块组主次和相互的关系，形成若干单元功能模块组成的总体方案。成的总体方案。n对几个方案进行比较和论证，择优选取。对几个方案进行比较和论证，择优选取。n选择的原则一般是选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性相对容易，相对巧妙，性价比高价比高”。29TM29电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n设计单元电路的一般方法和步骤如下：设计单元电路的一般方法和步骤如下：n（1）根据设计要求和已选定的总体方案原理框）根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元

11、电路的性能指标、与前后级之间的关系、单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系，按信号流程顺序分别设计和控制信号的关系，按信号流程顺序分别设计各单元电路。各单元电路。单元电路设计单元电路设计30TM30电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计器件的选择器件的选择选择元器件可从选择元器件可从“需要什么需要什么”和和“有什么有什么”两个两个方面来考虑。方面来考虑。所谓所谓“需要什么需要

12、什么”是指根据具体问题的要求所选是指根据具体问题的要求所选择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。应具有哪些功能和什么样的性能指标。所谓所谓“有什么有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。多大等。31TM31电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。件。尽量采用集成电路和新器件

13、将可起到事半功倍的尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。效果。32TM32电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计元器件的参数计算元器件的参数计算计算机仿真和实验验证计算机仿真和实验验证电路图的绘制电路图的绘制生成生成PCB图图组装与调试组装与调试编写设计文档与总结报告编写设计文档与总结报告33TM33电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n(1)(1)设计文档的编写。设计文档的编写。n设计文档的具体内容与以上设计过程是相呼应的：设计文档的具体内容与以上设计过程是相呼应的：n 系统的设计要求与技术指

14、标的确定；系统的设计要求与技术指标的确定；n 方案选择与可行性论证；方案选择与可行性论证；n 单元电路设计、参数选择和元器件选择；单元电路设计、参数选择和元器件选择；n 参考文献。参考文献。34TM34电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院电子系统的设计电子系统的设计n(2)(2)总结报告的编写。总结报告的编写。n总结报告的具体内容有：总结报告的具体内容有：n 设计工作的进程记录；设计工作的进程记录；n 原始设计修改部分的说明；原始设计修改部分的说明；n 实际电路原理图、程序清单等；实际电路原理图、程序清单等；n 功能与指标测试结果功能与指标测试结果(注明所使用的仪器型号与注明

15、所使用的仪器型号与规格规格)；n 系统的操作使用说明；系统的操作使用说明；n 存在的问题及改进措施等。存在的问题及改进措施等。35TM35电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n1 1、数字系统组成、数字系统组成1 1、数字系统设计步骤、数字系统设计步骤数据子系统控制子系统数据输入数据输出控制与条件信号时钟外部控制信号36TM36电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n2 2、数字系统设计步骤、数字系统设计步骤以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程37TM37电子

16、系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述以CPLD/FPGA为核心的电子系统设计流程38TM38电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述2 2、模拟系统设计步骤、模拟系统设计步骤以模拟器件为核心的电子系统设计流程以模拟器件为核心的电子系统设计流程39TM39电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n1.1.微机系统组成微机系统组成 n 以微机系统为核心，以人机通道、前向通道以微机系统为核心，以人机通道、前向通道、后

17、向通道和相互通道为桥梁，完成对被控对象、后向通道和相互通道为桥梁，完成对被控对象的测控任务。微机主要是由的测控任务。微机主要是由CPUCPU、ROMROM和和RAMRAM等部分等部分组成，是微机的主要组成部分。组成，是微机的主要组成部分。3 3、以微机（单片机）为、以微机（单片机）为核心的电子系统的设计步骤核心的电子系统的设计步骤40TM40电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述微型计算机接口接口其他微机系统外部设备外部设备接口相互通道人机通道后向通道前向通道41TM41电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电

18、子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n 人机通道一侧的外部设备包括打印机、显示器人机通道一侧的外部设备包括打印机、显示器、键盘以及软、硬盘等。、键盘以及软、硬盘等。n 右侧信号形式有模拟量、数字量、开关量和脉右侧信号形式有模拟量、数字量、开关量和脉冲量，这四种形式的信号有输入信号也有输出信号。冲量，这四种形式的信号有输入信号也有输出信号。n 由模拟量传感器、数字量传感器、开关量传感由模拟量传感器、数字量传感器、开关量传感器和脉冲量传感器以及相应的接口组成输入通道，也器和脉冲量传感器以及相应的接口组成输入通道，也称为前向通道。称为前向通道。n 输出通道产生相应的控制量：模拟量输出、数输出通

19、道产生相应的控制量：模拟量输出、数字量输出、开关量输出和脉冲量输出，输出通道也被字量输出、开关量输出和脉冲量输出，输出通道也被称为后向通道。称为后向通道。n在在较大规模的测控系统中，各微型计算机之间实现较大规模的测控系统中，各微型计算机之间实现相互之间的通信与控制，其通道接口被称为相互通道相互之间的通信与控制，其通道接口被称为相互通道。42TM42电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述以MPU和MCU为核心的电子系统设计流程 确定任务，完成总体设计确定任务，完成总体设计 硬件、软件设计与调试硬件、软件设计与调试 系统总调、性能测定

20、系统总调、性能测定43TM43电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n2.2.设计示例设计示例n（1 1）简易智能电动车）简易智能电动车n（电子设计大赛（电子设计大赛20032003年年E E题）题）n设计任务：设计并制作一个简单智能电动车，在设计任务：设计并制作一个简单智能电动车，在涂有涂有5cm5cm宽黑色边线、宽黑色边线、2cm2cm宽黑色引导线的白纸铺宽黑色引导线的白纸铺成的跑道上行驶。成的跑道上行驶。n跑道示意图：跑道示意图：44TM44电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电

21、子系统设计步骤综述45TM45电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n1 1、基本要求（、基本要求（4040分）分）n（1 1）车从起跑线出发（车体不超起跑线），沿引导线到达）车从起跑线出发（车体不超起跑线），沿引导线到达B B点。在点。在“直道区直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有铺设的白纸下沿引导线埋有1313块宽度为块宽度为15cm15cm、长度不等的薄铁片。检测到薄铁片时需立即发出声光指示信、长度不等的薄铁片。检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在息，并实时存储、显示在“直道区直道区”检测到的薄铁片数目。（检

22、测到的薄铁片数目。（1515分）分）n（2 2）车到达）车到达B B点以后进入点以后进入“弯道区弯道区”，沿圆弧线到，沿圆弧线到C C点（也可点（也可脱离圆弧线到达脱离圆弧线到达C C点）。点）。C C点下埋有边长为点下埋有边长为15cm15cm的正方形薄铁片的正方形薄铁片，要求电动车到达，要求电动车到达C C点检测到薄铁片后在点检测到薄铁片后在C C点处停车点处停车5 5秒，停车期秒，停车期间发出断续的声光信息。（间发出断续的声光信息。（1717分）分）n（3 3）车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库）车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。车必须在两个障碍物之间通过且

23、不得与其接触。（。车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。（8 8分）分）n（4 4）电动车完成上述任务后应立即停车，全程行驶时间不能）电动车完成上述任务后应立即停车，全程行驶时间不能大于大于9090秒，行驶时间达到秒，行驶时间达到9090秒时必须立即自动停车。秒时必须立即自动停车。46TM46电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n2 2、发挥部分、发挥部分(10(10分分)n（1 1）电动车在）电动车在“直道区直道区”行驶过程中，存储并显示每个薄铁行驶过程中，存储并显示每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。片（中心线）至起跑

24、线间的距离。n（2 2）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要）电动车进入停车区域后，能进一步准确驶入车库中，要求电动车的车身完全进入车库。求电动车的车身完全进入车库。n（3 3）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。）停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。n（4 4）其它。）其它。47TM47电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n设计方案论证：设计方案论证：n单片机选择：单片机选择：89C5189C51为控制核心，价格低、使用简单、运算为控制核心，价格低、使用简单、运算速度低、功能单一、速度低、功能单一、如扩展功能需

25、外扩芯片。如扩展功能需外扩芯片。SPCE061ASPCE061A为控为控制核心，资源丰富、指令周期短、工作速度快、功耗低、电制核心，资源丰富、指令周期短、工作速度快、功耗低、电压低、可编程语音处理，在线下载。压低、可编程语音处理，在线下载。n电机驱动模块：步进电机，精确调速、控制较复杂、价格不电机驱动模块：步进电机，精确调速、控制较复杂、价格不菲。数字电位器调整电动机控制电压，达到调速目的，价格菲。数字电位器调整电动机控制电压，达到调速目的，价格贵。用大功率管构成贵。用大功率管构成PWMPWM和和H H型电机电路，速度快、正反向控型电机电路，速度快、正反向控制方便。制方便。n路面黑线探索模块：

26、采用一组探测头对路面信息进行控制。路面黑线探索模块：采用一组探测头对路面信息进行控制。48TM48电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n车速及路程计算模块：采用断续式光电开关，在车轮上均匀分车速及路程计算模块：采用断续式光电开关，在车轮上均匀分布遮光条，车轮转动产生脉冲。布遮光条，车轮转动产生脉冲。n躲避障碍物模块：采用超声波测距，由于障碍物随机放置，测躲避障碍物模块：采用超声波测距，由于障碍物随机放置，测试后躲避障碍物的模糊控制较为复杂。由于障碍物在两个方形障试后躲避障碍物的模糊控制较为复杂。由于障碍物在两个方形障碍区内，可依

27、靠光源指示行走。碍区内，可依靠光源指示行走。n电源模块：单一电源供电，由于电机启动瞬间电流大，将造成电源模块：单一电源供电，由于电机启动瞬间电流大，将造成电源系统的不稳定，可能会影响系统正常工作。双电源供电，将电源系统的不稳定，可能会影响系统正常工作。双电源供电，将电机驱动电源与单片机、传感器等电路的供电系统隔离，提高系电机驱动电源与单片机、传感器等电路的供电系统隔离，提高系统的可靠性。统的可靠性。49TM49电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n（2 2）数字定时器的应用）数字定时器的应用n（炸药混装车）（炸药混装车）粉 碎硝

28、酸铵粉 碎TNT混 合干 燥 处 理干 燥 处 理筛 药、晾 药铵油炸药成品铵油炸药生产流程铵油炸药生产流程定时定时定时定时定时定时定时定时50TM50电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述数字定时器的应用数字定时器的应用消费类电子产品消费类电子产品数字闹钟数字闹钟智能微波炉智能微波炉全自动洗衣机全自动洗衣机51TM51电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述功能要求功能要求（1 1）定时时间的设置范围为）定时时间的设置范围为1-991-99分分，开机上电，开机上电后的

29、隐含值为后的隐含值为1010分分，采用，采用LEDLED数码管显示，定时数码管显示，定时时间可任意设置。时间可任意设置。（2 2）定时器控制一个）定时器控制一个交流交流220V220V、1A1A的用电设备的用电设备，上电时不允许用电设备瞬间通电。，上电时不允许用电设备瞬间通电。（3 3）定时时间设定后，启动计时，用电设备通）定时时间设定后，启动计时，用电设备通电，同时显示器电，同时显示器逐分倒计时逐分倒计时。其间，分个位数码。其间，分个位数码管的管的小数点每秒闪亮小数点每秒闪亮一次；计时到一次；计时到0 0分时，切断分时，切断用电设备电源。用电设备电源。（4 4）计时误差：）计时误差：1001

30、00分误差分误差 10s10s。52TM52电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述3 3、整体方案调研、整体方案调研在明确设计系统的性能要求的基础上进行调研，吸在明确设计系统的性能要求的基础上进行调研，吸收前人经验，开阔自己的思路。收前人经验，开阔自己的思路。利用利用“中文科技期刊数据库中文科技期刊数据库”、“中国期刊全文数中国期刊全文数据库据库”等数据库进行网络查询，并对资料进行搜等数据库进行网络查询，并对资料进行搜集筛选。集筛选。53TM53电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子

31、系统设计步骤综述4 4、整体方案论证、整体方案论证采用自顶向下的拼凑法构成系统方框图采用自顶向下的拼凑法构成系统方框图 54TM54电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述方案方案1 1：中、小规模集成电路构成的数字定时器：中、小规模集成电路构成的数字定时器55TM55电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述方案方案2 2：基于：基于CPLD/FPGACPLD/FPGA的数字定时器的数字定时器56TM56电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设

32、计步骤综述各种电子系统设计步骤综述方案方案3 3：基于：基于MCUMCU的数字定时器的数字定时器 M C U时 钟 电 路L E D显 示 电 路继 电 器 及 驱 动 电 路电 源 电 路复 位 电 路按 键 电 路.57TM57电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述 5 5、器件选型、器件选型MCUMCU的选型的选型 58TM58电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述LEDLED数码显示管选型数码显示管选型 实物图实物图引脚图引脚图59TM59电子系统设计电子系统

33、设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述继电器选型继电器选型 固态继电器（固态继电器（SSR）性能）性能虽好，但价格也较高，性虽好，但价格也较高，性价比不高，最终弃用价比不高，最终弃用60TM60电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述 6 6、硬件设计、硬件设计总体电路图总体电路图61TM61电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述上电复位电路上电复位电路电源电路电源电路时钟电路时钟电路系统构成：系统构成：单片机最小系统单片机最

34、小系统+按键电路按键电路+共阴共阴LEDLED显示电路显示电路+继电器继电器驱动电路驱动电路P1.1P3.0P3.1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P3.4P3.2P3.3VCCRSTXTAL1XTAL2P1.0AT89C205122u1K2*10KS+2K78050.1uQ15.1KQ2JIN40010.1u220u+12V6MHz30PF30PFabcdefgdpK1K2+5V.62TM62电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述问题问题63TM63电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系

35、统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述 7 7、程序设计、程序设计整体架构确定整体架构确定 本程序宜采用以系统时钟为核心本程序宜采用以系统时钟为核心的程序结构，本设计要用到以下的程序结构，本设计要用到以下几个时间量：几个时间量：5ms5ms每个数码管显示时间；每个数码管显示时间；20ms20ms按键去抖时间；按键去抖时间；0.5s0.5s分个位分个位LEDLED小数点闪烁小数点闪烁以及预置时分十位和个位闪烁的以及预置时分十位和个位闪烁的时间；时间；1s1s计时的单位时间。计时的单位时间。最常见的主程序流程图最常见的主程序流程图 64TM64电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院

36、各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述 7 7、程序设计、程序设计硬件资源分配硬件资源分配 INT0INT0：功能键功能键KSKS，边沿触发；，边沿触发；INT1INT1：加键加键KADKAD，边沿触发，边沿触发P1.0P1.7P1.0P1.7：LEDLED段码输出，高电平有效段码输出，高电平有效P3.0P3.0：数码管分十位阴极，低电平有效，：数码管分十位阴极，低电平有效，K1K1P3.1P3.1：数码管分十位阴极，低电平有效，：数码管分十位阴极，低电平有效，K2K2P3.4P3.4：继电器驱动输出，低电平输出有效；：继电器驱动输出，低电平输出有效；T0T0：1616位计时器，系统

37、时钟，位计时器，系统时钟，5ms5ms中断中断一次一次T1T1：1616位计时器，计时时钟，位计时器，计时时钟，20ms20ms中断一次中断一次65TM65电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院 7 7、程序设计、程序设计画程序流程图画程序流程图 各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述66TM66电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述67TM67电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述68TM68电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学

38、工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述秒 计 数 值+1秒 计 数 值=60？子 程 序 入 口Y秒 计 数 值=0分 钟 十 位=0？Y分 钟 个 位 值-1分 钟 个 位 值=0？Y停 止 计 数P3.4=0子 程 序 返 回分 钟 个 位 值-1相 减 结 果 有 借 位？Y分 钟 个 位 值=9分 钟 十 位 值-1倒 计 数 子 程 序 流 程 图.69TM69电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述容错设计容错设计 允许错误存在，并能防止它对系统正常工作的破允许错误存在，并能防止它对系统正常工作的破坏，称

39、为坏，称为“容错容错”。一个没有考虑容错的设计，包括一个程序，不能一个没有考虑容错的设计，包括一个程序，不能算一个完美的设计。算一个完美的设计。软件的简单抗干扰措施软件的简单抗干扰措施 指令冗余指令冗余 软件陷阱软件陷阱 软件看门狗软件看门狗70TM70电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院 8 8、仿真调试、仿真调试 各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述P16P16P10P10P11P11P12P12P13P13P14P14P15P15P17P17P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P31P30X112MHzC130PFC230PFB1VC

40、CGNDC310uFR110k234567891RP12kVCCR210kVCCR310kK2K1XTAL24RST1P1.012P1.113P1.214P1.315P1.416P1.517P1.618P1.719P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19P3.0/RXD2P3.1/TXD3P3.711XTAL15U2AT89C2051RL15VQ1NPNQ2NPNR52kR65.1kVI1VO3GND2U17805+12VVCCC40.1uFC50.1uFC6220uFL1220VV2220V71TM71电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院总结

41、总结本章主要介绍电子系统设计的理论知识：电子系统的结构、综合设计方法和原则，以及电子系统综合设计的步骤。一般来说，一个复杂的电子系统可以分解成若干个子系统，其中每个子系统又由若干个功能模块组成，而功能模块由若干电子元器件组成。72TM72电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院总结总结电子系统设计是系统工程设计，一般是比较复杂的，必须采用有效的方法去管理才能使设计工作顺利并取得成功。基于系统的功能与结构上的层次性，电子系统设计一般有以下三种方法：自顶向下法、自底向上法、组合法。73TM73电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院总结总结典型的电子系统结构典型的电子系

42、统结构74TM74电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院一般步骤一般步骤系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级用户需求变用户需求变为技术规范为技术规范与功能描述与功能描述实现给定规实现给定规范与功能的范与功能的子系统、部子系统、部件或元件及件或元件及其互联方式其互联方式用一定的材用一定的材料与工艺实料与工艺实现结构现结构 75TM75电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述n2 2、数字系统设计步骤、数字系统设计步骤以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程76TM76电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤

43、海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述以CPLD/FPGA为核心的电子系统设计流程77TM77电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述2 2、模拟系统设计步骤、模拟系统设计步骤以模拟器件为核心的电子系统设计流程以模拟器件为核心的电子系统设计流程78TM78电子系统设计电子系统设计 渤海大学工学院渤海大学工学院各种电子系统设计步骤综述各种电子系统设计步骤综述以MPU和MCU为核心的电子系统设计流程 确定任务，完成总体设计确定任务，完成总体设计 硬件、软件设计与调试硬件、软件设计与调试 系统总调、性能测定系统总调、性能测定