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1、2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室1工程设计工程设计工程设计工程设计课程性质：课程性质：必修课1学分 时间时间：三年级下学期、四年级上学期西安电子科技大学西安电子科技大学陈南陈南2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室2什么是工程？什么是工程？?将自然科学的理论应用到具体工农业生 产部门中形成的各学科的总称。 即“理论”应用于“实际”。什么是工程设计什么是工程设计？?在实际应用背景下，按照任务的目的 和要求,预先定出工作方案和计划。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室3“ “工程设计工程设计” ”课程课程大纲大纲?教学目的教
2、学目的：通过本课程，使同学能够较 系统地了解工程设计过程中：方案论 证、电路设计与实现、装配调试、报告 文档整理等环节。掌握工程设计的基本 方法和一般规律，并付诸实现。充分发 挥学生的自我能动性和创造力，引导学 生由原理分析向工程设计过渡；培养学 生的工程设计能力和创造力。为后继课 程打好基础。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室4“ “工程设计工程设计” ”课程对同学的要求课程对同学的要求?充分发挥自己的聪明才智和创 新意识。把所学到的知识应用 到实际中去。?自己选择设计题目和内容，一 人一题，严禁抄袭和雷同。?自己学会掌握时间，充分利用 综合应用开发实验室开放的条
3、件，完成自己的作品。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室5“ “工程设计工程设计” ”课程实施方法课程实施方法?采用集中讲座与自学开放实验相结合的 课程实施方法。集中讲授一次，自学其 他内容。?时间：总时间不少于一周，在第六、第 七学期内完成。?开放实验的内容： 综合应用开发实验室 为此课程每周开放时间不少于16学时， 在学期结束前，学生根据实验室空闲情 况自行安排时间完成教学内容。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室6“ “工程设计工程设计” ”课程考核方法课程考核方法?同学们必须在规定的时间内完成其设计 内容，并以报告和实物参与课程考核， 考
4、核时间安排在第六、第七学期期末进 行。教师通过阅读设计报告并考察作品 实现功能综合评定成绩。一般地，凡参 加校内外相关竞赛（数模竞赛、星火 杯、全国大学生电子设计竞赛和挑战 杯 ）的学生，取得校级以上奖励（包括 校级）的，该课程成绩评为“优”，未获 奖的参赛学生视其在竞赛中的表现，给 予“及格”以上成绩。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室7教材：教材：2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室8负责教师负责教师?陈南老师?冯育长老师?易运晖老师?实验室地点：新科技实验楼2楼205-2 综合开发应用实验室2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开
5、发应用实验室92006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室102006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室11电子系统工程设计方法概述电子系统工程设计方法概述?电子系统的组成?电子系统的工程设计方法?设计题目的选择与分析?总体方案的选择与论证?总体方案的实现?样机的安装与调试?电子系统设计文档的一般要求2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室12电子系统的组成分类示意图外界 信息外界 信息传感输入 电路信息处理 电路输出 电路负 载电 子 系 统模拟电子系统数字电子系统数模混合系统2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室1
6、3电子系统的工程设计过程?电子产品的研制过程选题拟定性能指标预设计仿真与实验修改工艺设计制作样机试生产鉴定正式批量生产电路设计 工程设计2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室14电子系统的一般设计步骤选择总体方案设计单元电路选择元器件计算参数?仿真?画出总体电路图初稿审图实验和测试?系统仿真?画出正式的总体电路图2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室15工程设计题目的选择工程设计题目的选择?充分调查市场所需，防止闭门造车，劳而 无功。?对目前本领域中类似的系统所达到的功能 水平作充分的了解和估计，保证设计的先 进性和实用性。?对题目所提出的性能和指标
7、要进行可行性 分析，查看有无类似系统电路可借鉴，做 到心中有数。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室16创造创造?所谓创造，可以说是一种发现与此前一般认识不 同的价值标准，并把该新价值标准作为一切所进 行的活动。创造性是人类具有的基本特性，它是 依附于“思考”行为而发生的。从完全独创的发明 到身边的细小事物等，都能发挥创造性。?创造的基本过程按照冯方杰关于思考的希腊古典 定义(判断、设想、推论)，从设定判断引起的问 题开始，在设想阶段由创造的想象力或潜意识形 成想法或概念，在接下来的推论阶段，通过直觉 或观察进行推论，最后提出假说。思考再次回到 判断，引出结论或可能性.
8、旦得不出圆满的结论 时，该过程将重复进行。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室17创造力与个性的关联性创造力与个性的关联性?工作中的高度主动性(主体性的确定)；?从新的视角看问题(观点的变革)；?把握事物的根本而非技术末节(本质的把握)；?按长远的尺度看问题(大局观点)；?对时代潮流的感悟性(时代感)；?不满足于现状的精神(创造的浪漫主义)；?不拘泥于权威；?对新事物的憧憬(强烈的好奇心)；?对工作的热忱与执着。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室18总体方案的选择与论证总体方案的选择与论证?总体方案的最佳表达方式是系统功能方框 图！提出数个方案
9、分析各方案的可 行性和优缺点比较选择2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室19总体方案中软、硬件的功能划分总体方案中软、硬件的功能划分?如果系统中采用单片机等控制器件，就 存在一个功能的实现可以采用软件编程 也可以采用硬件电路直接实现的情况。?通常，软件实现成本低廉，速度低、实 时性差。?硬件实现速度快、实时性好，但系统复 杂，成本高。?在软件可能的情况下，尽可能采用软件 实现。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室20总体方案实例总体方案实例1 1?数字化语音存储与回放系统方案 （99电子设计竞赛）89C51 单 片 机键盘设定数据显示A/D转换电
10、路电源电路看门狗电路存储器D/A转换电路带通滤波器放大器耳机带通滤波器放大器拾音器2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室21总体方案实例总体方案实例2 2?FM接收机方案（99电子设计竞赛）2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室22总体方案的实现总体方案的实现?总体方案是用总体电路图来实现的！?当总体方案确定后，便可画出较详细的 框图，设计各单元电路。并根据方案的 要求，明确对各单元功能和技术指标的 要求。这点在多人参与设计时，尤为重 要。此时要特别注意各单元电路的相互 配合，少用接口电路。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室
11、23总体方案的实现总体方案的实现?在各单元电路功能及技术指标明确后， 就可分别对各单元电路进行设计，选择 元器件及计算参数。?此时，各种电路图集、手册及参考书上 的各种电路可供我们借鉴。但是，在大 多是情况下，这些现成的电路不能恰好 满足我们的要求，我们这时的任务就是 对这些现成的电路进行选择、修正或补 充，以满足我们的具体要求。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室24单元电路设计单元电路设计提出备选电路选择适合方案选择元器件计算参数确定电路2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室25单元电路设计单元电路设计典型单元电路：?教科书；?杂志；?图书馆器
12、件手册和实用电路手册；?新器件手册；?互联网； 创新：2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室26单元电路设计单元电路设计建议：?熟悉典型电路的形式、性能和参数。 （单管放大器、反相放大器、电源等基 本电路）?多查阅资料，了解新电路形式和新器 件。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室27电路设计中元器件的选择电路设计中元器件的选择?电路设计就是选择最合适的元器件，并 将其有机组合起来。?设计者应搞清楚两个问题: “有什么？” 和“要什么？”?“有什么？”是要了解市场上有什么元器 件供应，其价格性能如何等。市场柜台 的陈列和价格表，是设计者关于这个问
13、题最直接生动的教科书。电路设计中元器件的选择电路设计中元器件的选择?一般情况下，我们总选择集成电路，集 成电路的选择可以大大简化电路的设 计，使成本下降。?特殊场合下，如频率高、电压高、电流 大或要求低噪声等，仍须采用分立元 件。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室29集成电路的选择集成电路的选择?集成电路型号最多。可分模拟集成电 路、数字集成电路和数模混合集成电 路三种。其选择应注意以下几点：1.了解集成电路的分类及每类的若干典 型产品的性能及价格。2.尽可能选择市面流行的或大公司的产 品。3.注意系统对芯片的可靠性及环境要 求。2006-8-23国家工科基础课程教学
14、基地综合开发应用实验室30数字电路是近代电子系统的主要特征数字电路是近代电子系统的主要特征?自80年代开始，电子系统数字化的趋势 已经十分强劲。MPU、MCU、DSP、 DRAM、EEPROM这些构筑数字系统的 基本器件，在微细加工技术和设计技术 的带动下以极低廉的成本大批量制造， 性能/价格比飞速提高。数字信号处理 （DSP）技术、数字通信技术、图像压 缩技术成为开拓市场的强大引擎。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室31参数计算和仿真参数计算和仿真?对环境、电压等参数，计算参数时应按 最不利的情况考虑。?在确定元件的耐压、功率、频率范围等 参数时，必须能够保证系统正
15、常工作， 并留有充足的余量（极限参数一般按1.5 倍左右考虑）。?Workbench软件是一个很好的电路仿真 软件。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室32总体电路图的一般绘制方法总体电路图的一般绘制方法?注意信号的流向和电位。通常信号由左向右 传输，电压由上向下依次降低。?如有可能，尽量将电路画在一张图上。如采 用分图，应用连线标记说明连线的来龙去 脉。?尽可能将线路连线在图上直接画出，交叉与 连接符号明显，稀疏恰当。元件布局合理。?尽可能采用国标符号。?Protel软件的sch功能可用来画电路图。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室33审图审
16、图?原理电路中存在的问题，如不再实验前 解决，可能会导致实验时损坏元器件。?有些设计不合理电路，做实验可能不能 发现问题。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室34样机的安装?本课程样机电路的安装必须在通用焊接板或 印刷电路板上焊接完成，考虑到损坏的可 能，集成电路芯片等关键器件要安装IC插 座。其中，自己加工的印制板必须加姓名和 学号。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室35样机的调试?样机调试一般应在实验室进行。?一般将电路按照功能分成不同模块，分 块进行测试。?静态检查：在无外加信号的情况下测量 电压、电流等参数?动态调试：通过外加信号进行测量。2006-8-23国家工科基础课程教学基地综合开发应用实验室36实验室提供的国产仪器设备实验室提供的国产仪器设备 奔腾微机40台 服务器2台（Windows NT网络）。 COS5020B 20MHz示波器26台。 ICES-G6W 51单片机开发系统2套（Windows版） Superpro/L万用烧写器4台。 EPROM擦除器台。 BT
