（2）单元电路的设计与选择：在明确每个单元电路的技术指标后， 要分析清楚单元电路的工作原理，设计出各单元的电路结构形式。 尽量采用学过的或熟悉的单元电路，也要善于通过查阅资料、分 析研究一些新型电路，开发利用新型器件。 注意：要尽量减少或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路 结构，降低成本。 （3）元器件的选择：一般优先选用集成电路。 ➢ 集成电路的选择：“先粗后细”的选用方法，即先根据主体方 案考虑应选用什么功能的集成电路，再进一步考虑其具体性能， 然后再根据价格等因素选用型号。选择的集成电路不仅要在功能
三、电子系统设计步骤
1.调查研究：明确设计任务和要求，确定系统功能指标，了解设 计关键，完成系统功能示意框图。简言之，就是必须明确做什么， 做到什么程度。
2.方案选择和可行性论证 要求综合应用所学知识，同时查阅有关参考资料；要敢于创
新，敢于采用新技术，不断完善所提的方案；应提出几种方案， 对它们进行可行性论证，从完成的功能、性能和技术指标的程度、 经济性、先进性以及进度等方面进行比较，最后选择一个较好的 方案。
第七届全国大学生电子设计竞赛题目
正弦信号发生器（A题）
电压控制LC振荡器（A题）
集成运放参数测试仪（B题） 宽带放大器（B题）
简易频谱分析仪（C题）
低频数字式相位测量仪（C题）
单工无线呼叫系统（D题） 简易逻辑分析仪（D题）
悬挂运动控制系统（E题） 简易智能电动车（E题）
数控直流电流源（F题）
液体点滴速度监控装置（F题）
系统能够支持不同厂商的产品，支持多种协议，并且符合国 际标准及相关协议。除此之外，还应包括：子系统之间、子系统
对主系统以及系统对外部的开放。以便在对系统进行升级改造时， 不仅可以保护原有资源，还可以降低系统维护、升级的复杂性以 及提高效率。 （5）易维护性
元器件和部件应尽可能采用通用、成熟产品，使系统易于维护。
➢ 保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少元器件的 品种、功耗和体积，并为安装调试创造有利条件。 ➢ 在满足性能指标和上述各项要求的前提下，应优先选用现有或 容易买到的元器件，以节省时间和精力。 2.电子系统设计的一般原则 （1）兼顾技术的先进性和成熟性
系统设计应适应技术发展的潮流，使系统能保持长时间的先 进性和实用性。同时要兼顾技术上的成熟性，以缩短开发时间和 上市时间。
一、电子系统概述
电子系统：完成一个特定功能的、完整的电子装置称为电子系统。 如出租车计价器、温度控制系统、航天飞机测控系统等。 电子系统组成：一般包含模拟系统、数字系统、微处理机系统、 片上系统。 电子系统分类：可分为非智能型和智能型系统。前者功能简单且 单一。后者具有记忆、接收信息能力，并根据信息进行分析、判 断、决策和控制操作的能力。一般人们将以CPU为核心、软硬结合 的电子系统称为智能型系统。
设计结果的正确性需要验证，需要用仪器进行测试。这样可 以发现问题并及时修改，直到所要求的功能和性能指标完全符合 要求。
5.编写设计文档与总结报告 （1）设计文档的编写 ➢ 系统的设计要求与技术指标的确定 ➢ 方案选择与可行性论证 ➢ 单元电路设计、参数选择和元器件选择 ➢ 参考资料和文献
（2）总结报告的撰写
现代电子系统设计及应用案例 主讲：徐荃
2010年3月
课程教学目标
1.完成一个电子系统的设计 2.了解电子系统设计的基本理论 3.了解电子系统设计的基本流程 4.掌握电子系统设计常用开发工具 5.掌握电子系统工程设计的基本方法
课程教学特色
1.将信息类各专业分散的“电子技术课程设计”、“计算机 仿真”、“现代数字系统设计”、“嵌入式系统设计”等课程有 机结合，既减少了内容的重叠、交叉，又提高了设计和实践课程 的有效性。
① 双向六车道，只有汽车没有自行车行驶。车辆直行时不允 许车辆左拐，允许右拐。另设左拐时间。
② 车辆控制灯有直行（↑）、左拐（←）和右拐（→）三个 绿灯、黄灯以及红灯。
③ 车辆通行时间为40秒，由各方向设置的倒计时显示器显示， 向司机提示剩余时间。黄灯持续时间2秒。
2.充分利用现代化教学手段，让学生完成从理论设计、仿真、 加工、焊接、调试的全过程，建立电子产品及系统开发的完整知 识体系。
3.在教学体系中融入创新能力的培养，激发学生参与的积极 性，增强创新能力。
课程教学内容
一、电子系统概述 二、电子系统设计方法和原则 三、电子系统设计步骤 四、数字系统设计 五、模拟系统设计 六、微机系统设计 七、片上系统设计
➢ 设计工作的进程记录 ➢ 原始设计修改部分的说明 ➢ 实际电路原理图、程序清单等 ➢ 功能与指标测试结果（注明所使用的仪器型号与规格） ➢ 系统的操作使用说明 ➢ 存在的问题及改进措施等
四、数字系统设计
数字系统是一个完成一系列复杂操作的逻辑单元。它可以是
一台数字计算机、一个自动控制系统、一个数据采集系统或者是
Pspice; Multisim 3.PCB设计工具
Power PCB; Protel
4.可编程器件设计工具 Xilinx ISE; Altera QuartusII; Mentor FPGA Advantage
5.嵌入式系统开发工具 ARM ADS; Keil ARM/C51 IDE；Altera Nios II IDE；Ti
Code Composer Studio
ＭATLAB仿真软件---丰富的表现力
ＭATLAB仿真软件---强大的运算能力
MULTISIM仿真软件
MULTISIM仿真软件---直观的线路仿真
Protel 仿真软件--原理图设计
Protel 仿真软件--多层电路板设计
Ｘilinx仿真软件--ISE
（4）元器件的参数计算：元器件的参数计算有的需要根据电路理 论公式进行，有的按照工程估算法进行，有的可用典型电路参数 或经验数据。选用的元器件参数值最终都必须采用标称值。 注意： ➢ 各元器件的工作电流、工作电压、频率和功耗应在允许的范围 内，并留有适当的余量，并保证电路在规定的条件下正常工作， 达到所要求的性能指标。 ➢ 对于环境温度、其它干扰等工作条件，计算参数时应按最坏的 情况考虑。
（2）安全性、可靠性和容错性 采用成熟的技术、元器件和部件，可在一定程度上保证系统
的可靠、稳定和安全。系统还应具有较强的容错性，例如，不会 因人员操作失误而使整个系统无法工作；或因某个模块出现故障 而使整个系统瘫痪。 （3）实用性和经济性
在满足基本功能和性能的前提下，系Байду номын сангаас应具有良好的性价比。 （4）开放性和可扩展性
Ｘilin设计软件--ISE仿真器
QuartusⅡ仿真软件--VHDL设计入口
QuartusⅡ仿真软件--原理图设计入口
QuartusⅡ仿真软件--仿真
Mentor FPGA Advantage
ARM CodeWarrior集成开发环境
ARM AXD调试器
Ti Code Composer Studio
三相正弦波变频电源（G题）
第六届全国大学生电子设计竞赛题目
第五届全国大学生电子设计竞赛题目
A题 波形发生器
A题 测量放大器
B题 简易数字存储示波器 B题 数字式工频有效值多用表
C题 自动往返电动小汽车 C题 频率特性测试仪
D题 高效率音频功率放大器 D题 短波调频接收机
E题 数据采集与传输系统 E题 数字化语音存储与回放系统
3.数字系统设计举例 设计要求：完成一个十字路口交通灯控制系统的设计。
（1）明确设计要求 进一步明确十字路口车辆行驶的规则如何？道路多宽？允
许几车道行驶？控制灯有几种？通行和禁止的时间是多少？是 否需要显示时间？有否有行人穿行指示？有无连网要求？
明确以上问题，将设计要求具体化，也就明确了设计系统 的逻辑功能。
和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、温度、价格等 多方面的要求。 ➢ 阻容元件的选择：根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容 元件，并要注意功耗、容量、频率、耐压范围是否满足要求。 ➢ 分立元器件的选择：包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管 等，选择器件的种类不同，注意事项也不同。例如三极管，在选 用时应考虑是NPN管还是PNP管，是大功率管还是小功率管，是高 频管还是低频管，并注意管子的电流放大倍数、击穿电压、特征 频率、静态功耗等是否满足电路设计的要求。
日常生活中用的电子秤，也可以是大系统中的子系统。
1.数字系统组成
数据输入
数据子系统 数据输出
控制与条件信号
时钟
控制子系统
外部控制信号
数据子系统主要完成数据的采集、存储、运算和传输，主要 由存储器、运算器、数据选择器等部件组成。 控制子系统是执 行算法的核心，具有记忆功能，是时序系统。
2.数字系统设计步骤 明确设计要求：将设计要求分解成条目，每一条都应是无二义 的。明确设计系统的逻辑功能及性能指标，画出简单框图。 确定系统方案：用方框图、流程图或描述语言描述系统方案， 画出系统方框图、流程图或算法，如需要画出时序图。 数据子系统设计：根据系统方案，选择合适的器件构成数据子 系统原理图。根据设计要求对原理图进行时序设计。 控制子系统设计：按照规则及要求选择电路构成控制子系统， 必要时进行时序设计。 设计方法：在整个设计过程中应尽可能多地利用EDA软件，及 时地进行逻辑仿真、优化，以保证设计工作优质快速地完成。
首先，进行系统功能划分。把系统所要实现的功能分配给若 干个单元电路，画出能表示各单元电路功能的整机原理框图。
然后，进行方案比较和可行性论证。 最后，确定总体方案。
3.单元电路设计、参数选择和元器件选择 对各单元电路可能的组成形式进行分析、比较，在确定了单
元电路后，就可选择元器件。根据某种原则或已确定好的单元电 路部分元件的参数，可以计算其余器件参数和电路参数。 4.组装与调试
电子系统分类：根据电子系统实现的功能，有以下几类。 （1）测控系统：相机快门系统、锅炉控制系统、飞行轨道控制 系统等。 （2）测量系统：电量测量、非电量测量系统等。 （3）数据处理系统：语音处理、图像处理、雷达信息处理等。 （4）通信系统：数字通信、微波通信、卫星通信、短波通信等。 （5）计算机系统：单机系统、计算机网络系统等。 （6）家电系统：多媒体彩电系统、音频系统、报警系统。