电子系统综合设计与训练指导书编者：陈巍曾宪阳陆欣云南京工程学院工程基础实验与训练中心前言：本课程是南京工程学院工程基础实验与训练中心系统集成专业、自动化学院相关专业课程体系与内容的教学改革的产物，是组成南京工程学院电工电子类专业技术基础课平台课程的课程之一，也是最重要的的一门实践性课程。
其目的是通过以工程实践或社会生活为背景的综合电子系统的研究、设计与实现，使学生能将已学过的模拟电路、数字电路与EDA技术、微机原理、单片机、嵌入式系统等多门课程知识综合运用于电子系统的设计中，从而培养学生知识综合应用及电子系统设计的能力，这是在所有实践性课程中最具活力，最能培养学生的自主学习与实践能力、培养学生创新思维的课程之一。
在教学中可以根据学生兴趣爱好及所在的各学科专业的实际要求，选择不同的实践课题。
授课方式：本课程是研讨型实践课程，采用教师授课、自主学习与研究、演讲与讨论、设计与实践、答辩与验收等多种教学方式。
课程学时：课内总学时120学时，其中：授课10学时，专题讲座10课时，讨论40课时，实践60学时（实践2课时作1学时）；课内外学时比例：1:1适合范围：电类专业本科生先修课程：大学物理（含半导体器件物理）、电路分析基础、电子技术基础（模拟、数字）、单片机技术或嵌入式系统。
第一部分：模拟电子技术、数字电子技术混合设计项目项目一、正弦信号产生、转换计数显示电路的设计【项目内容】设计一个数模混合系统，包括信号的产生、转换、脉冲计数、译码、显示等。
电路应实现的具体功能与技术指标如下：1.基本要求(1)设计一个正弦信号产生电路，要求输出信号频率可调。
频率范围为500～1000Hz。
(2)设计一个正弦转方波变换电路，要求方波输出为TTL电平。
(3)设计一个分频器，要求能够对方波脉冲信号进行分频(4)设计一个计数、译码、显示电路，要求能够对分频后的脉冲信号进行计数，并显示计数脉冲个数，用三位数码管显示。
2.提高要求（5）完成分频器电路分频系数可控。
（6）对正弦信号产生电路输出的信号实现信号放大和衰减。
4．发挥部分（7）实现对方波信号频率的测量【项目目的】1.了解项目过程：学习、设计、实现、分析、总结。
2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路及单片机的知识，在单元电路设计的基础上，利用EWB或者Multisim，Protel软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
3.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。
【项目要求】1.项目要求：(1)根据项目内容、技术指标及项目室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
(2)利用EDA软件进行仿真，并优化设计。
(3)实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。
(4)按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。
(5)撰写项目报告。
2.说明要求先用软件设计并仿真，然后硬件实现。
【教学指导】1.明确设计任务要求,确定总体方案对系统的设计任务进行具体分析，充分理解题目的要求、每项指标的含义。
针对系统提出的任务、要求和条件，查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选取合适的方案。
将系统分解成若干个模块，明确每个模块的功能、各模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流向等等。
构建总体方案与框图，清晰地表示系统的工作原理、各单元电路的功能、信号的流向及各单元电路间的关系。
2.基本要求部分电路工作原理正弦波发生电路可以选用RC正弦波振荡电路，正弦波方波转换电路可选用电压比较器电路来实现，脉冲分频电路可以选用计数器或移位寄存器来实现，脉冲计数应选用典型常用的计数器，如：74LS160、74LS161、74LS163等，译码显示部分采用驱动共阴数码管的显示译码器74LS48和共阴数码管SM4205。
3.提高部分电路工作原理根据题目的提高部分的要求，分频系数可控可以用手动设置跳线或者使用拨码开关来实现。
信号放大或衰减可以选用通用型运放741来实现。
4.计算机仿真优化系统的实现方案、电路设计以及参数计算和元器件参数基本确定后，先利用Multisim软件对设计的单元电路进行仿真，优化调整电路结构和元器件参数，直至达到指标要求。
然后再将各单元电路连接起来仿真，看总体指标是否达到要求、各模块之间配合是否合理、信号流向是否顺畅，如果发现有问题，还要重新审视各部分电路的设计，进一步调整，改进各部分电路的设计和连接关系，这一过程可能要反复多次，直到计算机仿真结果证明电路设计确实正确为止。
自拟测试表格，要求能将各个单元电路、总体电路的特性完整表示出来。
5.硬件安装、调试与测量安装：根据设计的电路在面包板或项目箱上搭试电路调试：分层次进行，先单元电路，再模块电路，后系统联调。
测试：按自拟表格进行性能测试，并与仿真值做对比，分析之间的异同及原因。
【报告要求】1.项目项目名称。
2.项目内容及要求分析项目的功能与性能指标。
3.电路设计，包括：(1)电路设计思想，电路结构框图与系统工作原理。
(2)各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明。
(3)电路的仿真与优化。
4.画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。
5.制定项目测量方案。
6.安装调试，包括：(1)使用的主要仪器和仪表。
(2)调试电路的方法和技巧。
(3)测试的数据和波形并与设计结果比较分析。
(4)调试中出现的故障、原因及排除方法。
6.总结(1)阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。
(2)总结设计电路和方案的优缺点。
(3)指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。
(4)项目的收获和体会。
7.列出系统需要的元器件清单。
8.参考文献。
【项目考核】1.项目考察内容：(1)电路图与原理分析。
(2)电路仿真运行结果。
(3)硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析。
(4)项目报告。
2.项目结束需要提交的材料：(1)仿真电路图(2)硬件实物(3)项目报告【提供主要器件】运放uA741、74LS160、74LS161、74LS163、74LS194及部分电阻电容等项目二、锯齿波信号产生、转换计数显示电路的设计【项目内容】设计一个数模混合系统，包括信号的产生、转换、脉冲计数、译码、显示等。
电路应实现的具体功能与技术指标如下：3.基本要求(5)设计一个锯齿波信号产生电路，要求输出信号频率可调。
频率范围为500～1000Hz。
(6)设计一个锯齿波转方波变换电路，要求方波输出为TTL电平。
(7)设计一个分频器，要求能够对方波脉冲信号进行分频(8)设计一个计数、译码、显示电路，要求能够对分频后的脉冲信号进行计数，并显示计数脉冲个数，用三位数码管显示。
4.提高要求（5）完成分频器电路分频系数可控。
（6）对锯齿波信号产生电路输出的信号实现信号放大和衰减。
5．发挥部分（7）实现对方波信号频率的测量【项目目的】4.了解项目过程：学习、设计、实现、分析、总结。
5.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路及单片机的知识，在单元电路设计的基础上，利用EWB或者Multisim，Protel软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
6.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。
【项目要求】3.项目要求：(1)根据项目内容、技术指标及项目室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
(2)利用EDA软件进行仿真，并优化设计。
(3)实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。
(4)按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。
(5)撰写项目报告。
4.说明要求先用软件设计并仿真，然后硬件实现。
【教学指导】6.明确设计任务要求,确定总体方案对系统的设计任务进行具体分析，充分理解题目的要求、每项指标的含义。
针对系统提出的任务、要求和条件，查阅资料，广开思路，提出尽量多的不同方案，仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选取合适的方案。
将系统分解成若干个模块，明确每个模块的功能、各模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流向等等。
构建总体方案与框图，清晰地表示系统的工作原理、各单元电路的功能、信号的流向及各单元电路间的关系。
7.基本要求部分电路工作原理锯齿波发生电路可以选用两个运放构成，锯齿波方波转换电路可选用电压比较器电路来实现，脉冲分频电路可以选用计数器或移位寄存器来实现，脉冲计数应选用典型常用的计数器，如：74LS160、74LS161、74LS163等，译码显示部分采用驱动共阴数码管的显示译码器74LS48和共阴数码管SM4205。
8.提高部分电路工作原理根据题目的提高部分的要求，分频系数可控可以用手动设置跳线或者使用拨码开关来实现。
信号放大或衰减可以选用通用型运放741来实现。
9.计算机仿真优化系统的实现方案、电路设计以及参数计算和元器件参数基本确定后，先利用Multisim软件对设计的单元电路进行仿真，优化调整电路结构和元器件参数，直至达到指标要求。
然后再将各单元电路连接起来仿真，看总体指标是否达到要求、各模块之间配合是否合理、信号流向是否顺畅，如果发现有问题，还要重新审视各部分电路的设计，进一步调整，改进各部分电路的设计和连接关系，这一过程可能要反复多次，直到计算机仿真结果证明电路设计确实正确为止。
自拟测试表格，要求能将各个单元电路、总体电路的特性完整表示出来。
10.硬件安装、调试与测量安装：根据设计的电路在面包板或项目箱上搭试电路调试：分层次进行，先单元电路，再模块电路，后系统联调。
测试：按自拟表格进行性能测试，并与仿真值做对比，分析之间的异同及原因。
【报告要求】4.项目项目名称。
5.项目内容及要求分析项目的功能与性能指标。
6.电路设计，包括：(1)电路设计思想，电路结构框图与系统工作原理。
(2)各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明。
(3)电路的仿真与优化。
7.画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。
8.制定项目测量方案。
9.安装调试，包括：(1)使用的主要仪器和仪表。
(2)调试电路的方法和技巧。
(3)测试的数据和波形并与设计结果比较分析。
(4)调试中出现的故障、原因及排除方法。
9.总结(5)阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。
(6)总结设计电路和方案的优缺点。
(7)指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。
(8)项目的收获和体会。
10.列出系统需要的元器件清单。
11.参考文献。
【项目考核】3.项目考察内容：(1)电路图与原理分析。
(2)电路仿真运行结果。
(3)硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析。
(4)项目报告。
4.项目结束需要提交的材料：(1)仿真电路图(2)硬件实物(3)项目报告【提供主要器件】运放uA741、74LS160、74LS161、74LS163、74LS194及部分电阻电容等项目三、自动循迹小车（I)考察知识点：1、直流电机控制设计、电机正反转、驱动控制；2、光电传感器的原理及应用设计、循迹模块设计；3、计数器的应用设计；4、数码管显示电路设计；5、直流稳压电源设计；6、学会使用protel99se绘制电路原理图、PCB图，学会制作电路板，掌握焊接技术；7、掌握Multisim仿真软件、Proteus仿真软件的使用；8、掌握数字电路、模拟电路综合设计与调试。