《电子系统设计》课程教学大纲课程代码：030741001课程英文名称：Electronic system design课程总学时：48 讲课：32 实验：16 上机：0适用专业：电子信息科学与技术专业大纲编写（修订）时间：2011.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标电子系统设计是电子信息科学与技术专业本科生的必修专业课之一，通过课程了解并掌握电子系统的基本构成、电子设计单元电路，特别是掌握基于单片机、CPLD、FPGA的设计方法，提高学生的综合素质，培养创新精神。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握电子系统方案设计的基本原理和方法，应用方案比较，方案论证，工作原理考核，测试方案论证，测试仪器选择，数据分析，系统总结等方法进行系统整体方案设计；2．具有设计单元电路的能力；3. 具有运用相关电子设计工具软件的应用能力，能使用相应软件进行实例设计；4．具有基于硬件平台进行电子系统综合调试的能力，能够实现某些基本功能；5．了解电子系统的最新技术和发展方向。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握电子系统设计的基本思想、原理、方法。
2.基本理论和方法：掌握包括电源设计、键盘输入、显示输出等基本电路，掌握应用单片机、CPLD、FPGA进行系统设计的基本原理和方法。
3.基本技能: 能够应用单片机、CPLD、FPGA为核心芯片进行简单系统的设计。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力，重点应放在提高工程应用的训练上。
2．教学手段：本课程属于应用技术类的专业课，教学内容中设计大量的电路设计和程序设计。
在教学中应结合实际，如真实的电子器件、开发板等实物进行讲解以增加学生的感性认识，对程序设计调试等内容采用多媒体教学，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。
本课程主要的先修课程有模拟电子技术A、数字电子技术A、单片机、数字系统与VHDL。
本课程将为毕业设计的学习打下良好基础。
（五）对习题课、实践环节的要求1．对重点、难点章节应安课堂演示，结合开发板等进行现场调试等，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。
2．课后作业要少而精，内容以查资料、进行实际电路设计为主，并针对学生的典型设计进行课堂讲解和讨论，分析不同设计的差别和优缺点，对设计方法要鼓励多样化。
学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。
3．每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生应掌握典型电路的实现方法，获得相关仪器设备操作的基本训练。
实验成绩作为评定课程成绩的一部分。
（六）课程考核方式1．考核方式：考试2．考核目标：在考核学生对电子系统设计基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、硬件设计能力和程序设计能力。
3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%，实验成绩占20%，期末考试成绩占70%。
平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。
（七）参考书目《电子系统设计教程》刘昶编，沈阳理工大学内部教材《嵌入式处理器原理及应用》郭书军，王玉花，清华大学出版社，2004《SOPC技术实用教程》潘松，黄继业，清华大学出版社，2005《挑战SOC－基于NIOS的SOPC设计与实践》彭澄廉，清华大学出版社，2004二、中文摘要电子系统设计是电子信息科学与技术专业本科生的必修专业课之一，通过课程了解并掌握电子系统的基本构成、电子设计单元电路，特别是掌握基于单片机、CPLD、FPGA的设计方法。
课程的主要内容包括电子系统设计基本构成和设计方法、电子元器件、电源电路、基本输入输出电路、以单片机为核心的电子系统设计、以CPLD为核心的电子系统设计、单片机与CPLD协同设计、基于FPGA的电子系统设计和软核CPU产品等。
本课程对提高学生的电子设计能力，培养创新精神有益，将为毕业设计等教学环节奠定基础。
三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求1第1部分电子系统设计概论总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0第1.1部分电子系统的构成、设计流程（讲课2学时）具体内容:1) 明确本课程的内容、性质和任务；2) 电子系统的构成；3) 电子系统的设计流程；第2部分电子设计基础知识总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第2.1部分数制、码、数字运算（讲课1学时）具体内容:1) 数值表示问题；2) 常用编码技术；3) 数字运算；重点:数字运算的越界问题第2.2部分基本器件：电阻、电容、电感（讲课1学时）1) 电阻的功能、分类、选用原则；2) 电容的功能、分类、选用原则；3) 电感的功能，感性器件的应用注意事项；重点:器件的识别与选用原则第2.3部分二极管、三极管、逻辑电路、基本组合电路（讲课2学时）具体内容:1) 二极管的工作原理及应用；2) 三极管的工作原理及应用；3) 逻辑电路的基本原理及应用；4) 基本组合电路的设计；重点:二极管的工作原理及应用、三极管的工作原理及应用难点:应用二极管、三级管设计电路第2.4部分门电路、触发器、存储器（讲课2学时）具体内容:1) 门电路；2) 触发器；3) 存储器；重点:门电路设计习题:应用基本器件进行简单电路设计和计算等第3部分单元电路总学时(单位：学时):16 讲课:8 实验:8 上机:0第3.1部分电源设计（讲课2学时）具体内容:1) 稳压电源的设计步骤；2) 三端集成稳压电源7805及典型电路；3) 三端集成稳压电源317及典型电路；重点:稳压电源设计难点:根据需求设计电源第3.2部分键盘电路及软件消抖方法（讲课2学时）具体内容:1) 独立键盘电路；2) 矩阵键盘电路；3) 键盘消抖的软件方法；重点:键盘电路的硬件设计难点:键盘消抖的软件方法第3.3部分数码管显示电路及时序控制（讲课2学时）具体内容:1) 数码管显示电路的硬件设计；2) 数码管显示的时序控制；重点:数码管显示电路的硬件设计第3.4部分 A/D和D/A转换电路及时序控制（讲课2学时）具体内容:1) A/D转换电路设计，以ADC0809为例；2) D/A转换电路设计，以DAC0832为例；重点:A/D转换的接口电路设计难点:A/D转换的时序控制习题:典型电路设计、利用VHDL实现接口时序等上机:稳压电源的设计（2学时）基于VHDL的独立键盘消抖程序设计（2学时）基于VHDL的A/D转换程序设计（2学时）基于VHDL的D/A转换程序设计（2学时）第4部分单片机与CPLD的协同设计总学时(单位：学时):8 讲课:4 实验:4 上机:0第4.1部分单片机的外部数据写时序及CPLD协处理器设计（讲课2学时）具体内容:1) 单片机外部数据写时序；2) CPLD写协处理器的设计，以数码管显示协处理器为例；第4.2部分单片机的外部数据读时序及CPLD协处理器设计（讲课2学时）具体内容:1) 单片机外部数据读时序；2) CPLD读协处理器的设计，以键盘协处理器为例；重点:单片机的外部数据写时序，协同设计的思想难点:CPLD协处理器设计习题:协处理器设计等上机:51单片机的显示协处理器设计（2学时）51单片机的矩阵键盘协处理器设计（2学时）第5部分 FPGA及SOPC技术总学时(单位：学时):12 讲课:8 实验:4 上机:0第5.1部分 FPGA及NIOS II软核CPU介绍（讲课2学时）具体内容:1) FPGA接口电路；2) NIOS II软核CPU介绍；第5.2部分 QUARTUS II软件的使用（讲课2学时）具体内容:1) 利用QUARTUS II软件进行VHDL程序设计；重点:QUARTUS II软件的操作流程第5.3部分基于NIOS II的设计、PIO及定时器（讲课4学时）具体内容:1) 利用QUARTUS II软件进行NIOS II设计基础—Hello例程；2) 利用QUARTUS II软件进行NIOS II设计, PIO及定时器；重点:QUARTUS II软核CPU设计的操作流程上机:SOPC基础实验—Hello实验（2学时）SOPC实验—PIO和定时器实验（2学时）第6部分电子设计实例总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0第5.1部分设计实例1（讲课2学时）具体内容:1) 网线测试仪；2) 红外报警器；3）来电显示器第5.2部分设计实例2（讲课2学时）具体内容:1) 单片机学习板；2) 单片机与CPLD协同设计开发板；编写人:刘昶张启东孙维广审核人:程磊批准人:张焕君。