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1、电子创新实践电子创新实践 电子系统设计导论电子系统设计导论 什么是系统？什么是系统？ 由部件组成，能实现较复杂由部件组成，能实现较复杂 的功能的功能 （不是一个单一的电路，要有输入（不是一个单一的电路，要有输入 、输出和其他控制电路）、输出和其他控制电路） （只能实现单一功能的通常不算（只能实现单一功能的通常不算 系统）系统） 电子系统范畴电子系统范畴 p消费类电子 p计算机类 p通信电子 p汽车电子 p工业电子 p军用电子 消费类产品 主板主板 显卡和网卡显卡和网卡 七彩虹显卡TP-Link网卡 通信电子产品 车载车载GPSGPS和悍马和悍马 汽车电子燃油喷射控制器汽车电子燃油喷射控制器 数
2、控钻床和汽车生产线数控钻床和汽车生产线 舰船和战斗机舰船和战斗机 手机电路手机电路 超级芯片数码彩电主板超级芯片数码彩电主板 电子系统可能的组成框图电子系统可能的组成框图 车载导航系统的框图车载导航系统的框图 数据采集系统框图数据采集系统框图 模拟系统与数字系统模拟系统与数字系统 pp模数混合系统模数混合系统（绝大多数系统绝大多数系统）如如 空调控制器、电视机、测量仪器、空调控制器、电视机、测量仪器、 工业控制器、手机电路工业控制器、手机电路 p纯粹的模拟系统-如简单的放大器 p纯粹的数字系统-如电子 钟 电子系统设计方法电子系统设计方法自顶向下自顶向下 系统设计的方法系统设计的方法 自顶向下
3、自顶向下 自底向上自底向上 自顶向下自顶向下与与自底向上自底向上相结合相结合 何谓顶？何谓顶？ 何谓底？何谓底？ 底底最基本的元、器最基本的元、器 件，甚至是版图件，甚至是版图 顶系统的功能 系统的结构系统的结构 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 版图（IC ） 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 自上而下法的优点自上而下法的优点 尽量运用概念（抽象）描述、尽量
4、运用概念（抽象）描述、 分析设计对象，不过早地考虑分析设计对象，不过早地考虑 具体的电路、元器件和工艺具体的电路、元器件和工艺 抓住主要矛盾，不纠缠在具体抓住主要矛盾，不纠缠在具体 细节上，控制设计的复杂性细节上，控制设计的复杂性 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 底 向 上 部件设计在先，设计系统时将受这些部件设计在先，设计系统时将受这些 部件的限制，影响：部件的限制，影响： 系统性系统性 易读性易读性 可靠性可
5、靠性 可维护性可维护性 自底向上的缺点自底向上的缺点 自底向上的优点自底向上的优点 在系统的组装和调试过在系统的组装和调试过 程中有效程中有效 可利用前人的设计成果可利用前人的设计成果 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 以功能模块为 基础的自上而 下的设计方法 自上而下法的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 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤 调查研究调
6、查研究 方案论证方案论证 单元设计单元设计 组装调测组装调测 总结报告总结报告 调查研究调查研究 明确设计要求明确设计要求 弄清设计方法弄清设计方法 了解设计关键了解设计关键 做什么？ 系统的功能 输入和输出 做到何种程度？ 性能 技术指标 注意分析每一 个细节，尽量考 虑得周到、完善 调查研究调查研究 明确设计要求明确设计要求 弄清设计方法弄清设计方法 了解设计关键了解设计关键 有那些可使用的设计方法 相同产品 同类产品 同原理产品 其他可借鉴的方法 比较各种方法的 先进性 性价比 可行性 器材 人才 时间 产品效益与开发时间的关系产品效益与开发时间的关系 上市延迟上市延迟 销售顶峰销售顶峰
7、 销售顶峰销售顶峰 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤 调查研究调查研究 方案论证方案论证 单元设计单元设计 组装调测组装调测 总结报告总结报告 调查研究调查研究 明确设计要求明确设计要求 弄清设计方法弄清设计方法 了解设计关键了解设计关键 决定指标的关键 难点 工作量大（重点） 起点：起点： 系统级行为描述设计系统级行为描述设计 用户需求用户需求 系统技术规范系统技术规范 功能描述功能描述 方案论证方案论证 系统级行为描述设计系统级行为描述设计 系统的外部特性系统的外部特性 主要功能主要功能 输入和输出输入和输出 那些端口那些端口 输入（输出）信号输入（输出）信号 特征特征 来源（去向）来
8、源（去向） 对系统的要求对系统的要求 初步方案 面板图 下一步：下一步： 系统级的结构描述与设计系统级的结构描述与设计 系统设计规范与功能系统设计规范与功能 子系统之间的组合子系统之间的组合 方案论证方案论证 系统的内部特性系统的内部特性 基本原理基本原理 基本框图基本框图 子系统子系统 各子系统之间的接口要求各子系统之间的接口要求 基本控制流程基本控制流程 系统级行为描述设计系统级行为描述设计 基本框图 基本流程图 系统的内部特性系统的内部特性 基本原理基本原理 基本框图基本框图 子系统子系统 各子系统之间的接口要求各子系统之间的接口要求 基本控制流程基本控制流程 系统级行为描述设计系统级行
9、为描述设计 系统的 实现技 术 用数字技 术，还是 模拟技术 实现 ？ 模拟技术 优点：通常所使用的器件量较小 缺点：对器件的依赖性较大 调试较困难 与计算机配合不如数字技术方便 数字技术 优点：对器件的依赖性较小 调试较容易 与计算机配合方便 LSI与可编程器件的使用 不能！ 高频 小信号 大功率 主体为数字技术 质量靠模拟技术 千万不可忽略、 放弃模拟技术 软件实现方法： 单片机（计算机） DSP（数字信号处理 ） 嵌入式系统 软件离不开硬件支持 第三步：第三步： 系统级的物理描述与设计系统级的物理描述与设计 组成系统的各抽象的子系统组成系统的各抽象的子系统 各具体的子系统（各具体的子系统
10、（IPIP） 提出具体的要求并转入提出具体的要求并转入 下一层设计下一层设计 方案论证方案论证 Intellecture Property 知识产权 下一层：下一层： 子系统级行为描述设计子系统级行为描述设计 对子系统的需求对子系统的需求 子系统技术规范子系统技术规范 功能描述功能描述 方案论证方案论证 下一步：下一步： 子系统级的结构描述与设计子系统级的结构描述与设计 子系统设计规范与功能子系统设计规范与功能 功能模块（部件）功能模块（部件） 之间的组合之间的组合 方案论证方案论证 第三步：第三步： 子系统级的物理描述与设计子系统级的物理描述与设计 组成子系统的各抽象的模块组成子系统的各抽象
11、的模块 选择具体的功能模块或选择具体的功能模块或 对模块提出具体的要求并对模块提出具体的要求并 转入下一层设计转入下一层设计 方案论证方案论证 没有现成模块可用 的特殊模块 关键模块、关键 元件及相互接口 以模块为 单位的详 细框图 下一层：下一层： 部件级行为描述设计部件级行为描述设计 对部件（模块）的需求对部件（模块）的需求 部件的技术规范部件的技术规范 功能描述功能描述 方案论证方案论证 下一步：下一步： 部件级的结构描述与设计部件级的结构描述与设计 部件设计规范与功能部件设计规范与功能 单元电路之间的组合单元电路之间的组合 方案论证方案论证 第三步：第三步： 部件级的物理描述与设计部件
12、级的物理描述与设计 抽象的单元电路抽象的单元电路 选用具体的单元电路选用具体的单元电路 方案论证方案论证 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤 调查研究调查研究 方案论证方案论证 单元设计单元设计 组装调测组装调测 总结报告总结报告 单元电路设计单元电路设计 尽量选用高性能、控制简单、集成度尽量选用高性能、控制简单、集成度 高的、应用广泛的新产品（竞赛例外高的、应用广泛的新产品（竞赛例外 ） 学会查手册和网上查询，懂得什么是学会查手册和网上查询，懂得什么是 关键指标，如何选择代用品关键指标，如何选择代用品 会买东西会买东西 船舶、赛格电子船舶、赛格电子 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤 调
13、查研究调查研究 方案论证方案论证 单元设计单元设计 组装调测组装调测 总结报告总结报告 组装调测组装调测 自底向上法自底向上法 合理布局合理布局 电磁兼容问题电磁兼容问题 方便调测方便调测 留有测试点留有测试点 分段装调分段装调 自底向上法自底向上法 逻辑模拟逻辑模拟 测试设计测试设计 测试系统，计量原理测试系统，计量原理 组装调测组装调测 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤 调查研究调查研究 方案论证方案论证 单元设计单元设计 组装调测组装调测 总结报告总结报告 总结报告总结报告 重要性重要性 技术总结技术总结 汇报交流汇报交流 生产文件生产文件 评价依据评价依据 总结报告总结报告 内容内
14、容 设计思想设计思想 设计过程设计过程 设计结果设计结果 改进设想改进设想 总结报告总结报告 要求要求 概念准确概念准确 数据完整数据完整 条理清晰条理清晰 突出创新突出创新 注意：注意： 创新实践的题目一定要具有可实现创新实践的题目一定要具有可实现 性，尽量运用自己掌握的知识来实性，尽量运用自己掌握的知识来实 现现 题目自拟，方向是电子系统设计方题目自拟，方向是电子系统设计方 面的内容。面的内容。 设计实例：数字设计实例：数字定时器定时器 1.1 1.1 功能要求功能要求 1.2 1.2 整体方案调研整体方案调研 1.3 1.3 整体方案论证整体方案论证 1.4 1.4 硬件电路设计硬件电路设计 1.5 1.5 程序设计程序设计 1.1 1.1 功能要求功能要求 1.1 1.1 功能要求功能要求 我们以一个具有一定实用价值而功能又比我们以一个具有一定实用价值而功能又比 较简单的数字定时器做系统设计入门的实较简单的数字定时器做系统设计入门的实 例。该定
