电子应用系统设计导论

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1、第1章电子系统综合设计概述第1章电子系统综合设计概述教学提示：本课程是一门综合应用课程。本章首先讲述了电子系统的结构，以便读者从系统的角度认识电子系统，接着讲述了电子系统综合设计方法和原则，以及电子系统综合设计步骤。教学要求：通过本章的学习，要求理解并掌握电子系统综合设计方法和设计步骤，提高电子系统综合设计能力。第1章电子系统综合设计概述1.1电子应用系统的构成1.2电子应用系统设计方法和原则1.3电子应用系统设计步骤1.1电子应用系统的构成电子应用系统主要是指由多个电子元器件或功能模块组成，能实现较复杂的应用功

2、能的客观实体。如自动控制系统、电子测量系统、计算机系统、通信系统等。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。如图1.1.1所示。图1.1.1电子系统构成示意图系统子系统1子系统2子系统n功能模块n功能模块2功能模块1单元电路1单元电路2单元电路n单元电路1单元电路2单元电路n功能模块n功能模块2功能模块1功能模块n功能模块2功能模块1单元电路1单元电路2单元电路n电子测量系统组成示意图MCU/ARM/DSP系统电源及监控DAC存储器

3、信号处理驱动传感器通信接口人机接口译码控制ADC电子测量系统组成示意图从该示意图可知，该电子系统主要由以下分系统组成：模拟子系统；数字子系统；数模混合子系统；MCU/ARM/DSP子系统。其中这些子系统又由各个功能模块构成。如数模混合子系统由信号调理与驱动模块、输入输出接口模块、通讯接口模块、系统译码与控制模块、电源模块等组成。1.2电子应用系统设计方法和原则1.2.1电子应用系统设计的一般方法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（ToptoDown）；自底向上法（Botto

4、mtoUp）；组合法（TD&BUCombined）。电子应用系统设计方法自顶向下法（ToptoDown）首先从系统级设计开始，根据系统级所描述的该系统应具备的各项功能，将系统划分为单一功能的子系统，再根据子系统任务划分各部件，完成部件设计后，最后才是元件级设计。优点：避开具体细节，有利于抓住主要矛盾。适用于大型的、复杂的系统设计。自底向上法(BottomtoUp)根据要实现的系统的各个功能要求，从现有的元器件或模块中选出合适的文件，设计各部件，一级一级向上设计，最后完成整个系统。优点：可以继承经过验证、成熟的部件

5、和子系统，实现设计重用，提高设计效率。多用于系统的组装和测试。组合法（TD&BUCombined）组合了自顶向下法和自底向上法的优点。为实现设计的可重复使用以及对系统进行模块化设计测试，现代的系统设计通常采用以自顶向下法为主，结合使用自底向上法的方法。1.2.2系统综合设计的一般原则任何一项系统的设计，都要遵循一定的原则或标准、规范。进行电子应用系统设计，一般要求遵循以下一些原则：1.兼顾技术的先进性和成熟性当今世界，电子技术的发展日新月异。系统设计应适应技术发展的潮流，使系统能保持较长时间的先进性和实用性。同时

6、也要兼顾技术上的成熟性，以缩短开发时间和上市时间。2.安全、可靠和容错性安全在任何产品中都是第一位的，在电子系统综合设计中也是必须首先考虑的。采用成熟的技术和成熟的元器件和部件，可以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。如不会因人员操作失误，而使整个系统无法工作，或某个模块出现故障，而使整个系统瘫痪等。系统综合设计的一般原则3.实用性和经济性在满足基本功能和性能的前提下，系统应具有良好的性价比。4.开放性和可扩展性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。还

7、应包括：子系统之间、子系统对主系统的开放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，使系统便于维护。1.3电子应用系统设计步骤限于电子应用系统功能设计的一般过程有：1.调查研究这一步的主要工作有：通过调查研究，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.方案选择与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；

8、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、先进性以及完成的进度等方面进行比较，最后选择一个较好的方案。电子应用系统设计步骤3.单元电路设计、参数选择和元器件选择这一步需要有扎实的电子电路知识。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。据某种原则或根据