电子系统综合设计课件

1、电电 子子 系系 统统 设设 计计苏州大学苏州大学 电子信息学院电子信息学院 徐大诚徐大诚TELELmail:Email: 课程性质、目的和任务课程性质、目的和任务 电子系统概述电子系统概述 电子系统设计方法电子系统设计方法 典型电子系统设计举例典型电子系统设计举例 以模电、数电、单片机、以模电、数电、单片机、EDAEDA技术等课技术等课程为先修课程程为先修课程 训练电子设计知识综合运用能力；培训练电子设计知识综合运用能力；培养科学、系统、全面的综合设计素质；养科学、系统、全面的综合设计素质；具备中小型电子系统设计能力具备中小型电子系统设计能

2、力 为后续的毕业实习和毕业设计做好理为后续的毕业实习和毕业设计做好理论知识的储备论知识的储备1 1、电子系统的定义及构成、电子系统的定义及构成 2 2、电子系统的分类、电子系统的分类模拟电子系统模拟电子系统对讲机对讲机无线遥无线遥控门铃控门铃2 2、电子系统的分类、电子系统的分类数字电子系统数字电子系统2 2、电子系统的分类、电子系统的分类单片机系统单片机系统2 2、电子系统的分类、电子系统的分类DSPDSP系统系统2 2、电子系统的分类、电子系统的分类嵌入式系统嵌入式系统1 1、一般方法、一般方法 自顶向下设计法自顶向下设计法 自顶向下的设计方自顶向下的设计方法法 自底向上的设计方自底向上的

3、设计方法法 以自顶向下方法为以自顶向下方法为主导，并结合使用主导，并结合使用自底向上的方法自底向上的方法顶系统的功能系统子系统部件（功能模块）单元电路元、器件版图 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 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 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

4、方法系统级子系统级部件级元件级自顶向下自底向上 原 始 技术指标系统级子系统级部件级元件级做什么？ 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 决定指标的关键 难点 工作量大（重点） 逐层细化 Y图系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级用户需求变为技术规范与功能描述实现给定规范与功能的子系统、部件或元件及其互联方式用一定的材料与工艺实现结构 系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级系统级子系统级部件级元件级行为级结

5、构级物理级系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级初步方案系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级系统的实现技术 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系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级Intellecture Property 知

6、识产权系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级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2 2、设计流程、设计流程 以模拟器件为核心的电子系统设计流程以模拟器件为核心的电子系统设计流程2 2、设计流程、设计流程 以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程2 2、设计流程、设计流程 以以MPU和和MCU为核心的电子系统设计流程为核心的电子系统设计流程 确定任务，完成总体设计确定任务，完成总体设计 硬件、软件设计与调试硬件、软件设计与调试其中硬件系统其中硬件系统的一般设计步骤包括的一般设计步骤包括

7、项目分析项目分析、系统方案制定系统方案制定、电路设计电路设计、PCBPCB设计设计、结构设计、结构设计、样机组装与调试样机组装与调试 系统总调、性能测定系统总调、性能测定2 2、设计流程、设计流程 以以CPLD/FPGA为核心的电子系统设计流程为核心的电子系统设计流程3 3、常用、常用EDAEDA工具工具 电路仿真：电路仿真：OrcadOrcad、MultisimMultisim、ProteusProteus。 可编程逻辑器件设计：可编程逻辑器件设计：Maxplus IIMaxplus II、Quartus IIQuartus II。 PCBPCB设计：设计：ProtelProtel、Powe

8、rPCBPowerPCB、CadenceCadence4 4、常用电子系统常用调试设备及装配工具、常用电子系统常用调试设备及装配工具 粉 碎硝酸铵粉 碎TNT混 合干 燥 处 理干 燥 处 理筛 药 、 晾 药铵油炸药成品铵油炸药生产流程铵油炸药生产流程定时定时定时定时定时定时定时定时1 1、数字定时器的应用、数字定时器的应用炸药混装车炸药混装车1 1、数字定时器的应用、数字定时器的应用消费类电子产品消费类电子产品数字闹钟数字闹钟智能微波炉智能微波炉全自动洗衣机全自动洗衣机（1 1）定时时间的设置范围为）定时时间的设置范围为1-991-99分分，开机上电，开机上电后的隐含值为后的隐含值为101

9、0分分，采用，采用LEDLED数码管显示，定时数码管显示，定时时间可任意设置。时间可任意设置。（2 2）定时器控制一个）定时器控制一个交流交流220V220V、1A1A的用电设备的用电设备，上电时不允许用电设备瞬间通电。，上电时不允许用电设备瞬间通电。（3 3）定时时间设定后，启动计时，用电设备通）定时时间设定后，启动计时，用电设备通电，同时显示器电，同时显示器逐分倒计时逐分倒计时。其间，分个位数码。其间，分个位数码管的管的小数点每秒闪亮小数点每秒闪亮一次；计时到一次；计时到0 0分时，切断分时，切断用电设备电源。用电设备电源。（4 4）计时误差：）计时误差：100100分误差分误差 10s1

10、0s。采用自顶向下的拼凑法构成系统方框图采用自顶向下的拼凑法构成系统方框图 方案方案1：中、小规模集成电路构成的数字定时器：中、小规模集成电路构成的数字定时器 方案方案2：基于：基于CPLD/FPGA的数字定时器的数字定时器 方案方案3：基于：基于MCU的数字定时器的数字定时器 M C U时 钟 电 路L E D显 示 电 路继 电 器 及 驱 动 电 路电 源 电 路复 位 电 路按 键 电 路.MCUMCU的选型的选型 M CU时 钟 电 路LED显 示 电 路继 电 器 及 驱 动 电 路电 源 电 路复 位 电 路按 键 电 路.LEDLED数码显示管选型数码显示管选型 实物图实物图引

11、脚图引脚图继电器选型继电器选型 固态继电器（固态继电器（SSR）性能）性能虽好，但价格也较高，性虽好，但价格也较高，性价比不高，最终弃用价比不高，最终弃用上电复位电路上电复位电路电源电路电源电路时钟电路时钟电路系统构成：系统构成：单片机最小系统单片机最小系统+ +按键电路按键电路+ +共阴共阴LEDLED显示电路显示电路+ +继电器继电器驱动电路驱动电路P1.1P3.0P3.1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P3.4P3.2P3.3VCCRSTXTAL1XTAL2P1.0AT89C205122u1K2*10KS+2K78050.1uQ15.1KQ2JIN40010.1u220u

12、+12V6MHz30PF30PFabcdefgdpK1K2+5V.你能回答下面的问题吗？ 继电器驱动电路的其它设计方法继电器驱动电路的其它设计方法 本程序宜采用以系统时钟为核心本程序宜采用以系统时钟为核心的程序结构，本设计要用到以下的程序结构，本设计要用到以下几个时间量：几个时间量：5ms5ms每个数码管显示时间；每个数码管显示时间；20ms20ms按键去抖时间；按键去抖时间；0.5s0.5s分个位分个位LEDLED小数点闪烁小数点闪烁以及预置时分十位和个位闪烁的以及预置时分十位和个位闪烁的时间；时间；1s1s计时的单位时间。计时的单位时间。最常见的主程序流程图最常见的主程序流程图 INT0I

13、NT0： 功能键功能键KSKS，边沿触发；，边沿触发；INT1INT1： 加键加键KADKAD，边沿触发，边沿触发P1.0P1.0P1.7P1.7：LEDLED段码输出，高电平有效段码输出，高电平有效P3.0P3.0：数码管分十位阴极，低电平有效，：数码管分十位阴极，低电平有效，K1K1P3.1P3.1：数码管分十位阴极，低电平有效，：数码管分十位阴极，低电平有效，K2K2P3.4P3.4：继电器驱动输出，低电平输出有效；：继电器驱动输出，低电平输出有效；T0T0：1616位计时器，系统时钟，位计时器，系统时钟，5ms5ms中断一次中断一次T1T1：1616位计时器，计时时钟，位计时器，计时时

14、钟，20ms20ms中断一次中断一次系 统 初 始 化T0定 时 5ms到 ？调 按 键 判 断 子 程 序开 始.NY调 LED显 示 子 程 序T0定 时 500ms到 ？NYss_flag1=1T1定 时 500ms到 ？NYss_flag2=1T1定 时 1s到 ？NY调 倒 计 时 子 程 序.主 程 序 流 程 图有 键 按 下 否 ？子 程 序 入 口NY是 功 能 键 按 下 否 ？Y按 键 判 断 子 程 序 流 程 图是 +键 按 下 否 ？Y功 能 键 按 一 次 否 ？Y功 能 键 按 两 次 否 ？功 能 键 次 数 +1分 钟 个 位 校 时NNNY分 钟 十 位

15、校 时Y功 能 键 按 一 次 否 ？YT1停 止 计 时功 能 键 按 两 次 否 ？YT1停 止 计 时NN功 能 键 按 三 次 否 ？YT1启 动 计 时NT1停 止 计 时子 程 序 返 回.是 显 示 个 位 吗 ？子 程 序 入 口YYLED数 码 管 显 示 子 程 序 流 程 图N.送 个 位 段 码 值N送 十 位 段 码 值Y功 能 键 按 一 次 否 ？Yss_flag1=1?YLED个 位 关 闭N功 能 键 按 二 次 否 ？Yss_flag1=1?YLED十 位 关 闭NN功 能 键 按 三 次 否 ？是 显 示 个 位 吗 ？Yss_flag2=1?Y显 示 个

16、 位 小 数 点不 显 示 个 位 小 数 点子 程 序 返 回.秒 计 数 值 +1秒 计 数 值 =60？子 程 序 入 口Y秒 计 数 值 =0分 钟 十 位 =0？Y分 钟 个 位 值 -1分 钟 个 位 值 =0？Y停 止 计 数P3.4=0子 程 序 返 回分 钟 个 位 值 -1相 减 结 果 有 借 位 ？Y分 钟 个 位 值 =9分 钟 十 位 值 -1倒 计 数 子 程 序 流 程 图.容错设计容错设计 允许错误存在，并能防止它对系统正常工作的破坏允许错误存在，并能防止它对系统正常工作的破坏，称为，称为“容错容错”。一个没有考虑容错的设计，包括一个程序，不能算一个没有考虑容

17、错的设计，包括一个程序，不能算一个完美的设计。一个完美的设计。软件的简单抗干扰措施软件的简单抗干扰措施 指令冗余指令冗余 软件陷阱软件陷阱 软件看门狗软件看门狗指令冗余指令冗余的抗干扰的抗干扰原理原理软件看门软件看门狗的抗干狗的抗干扰原理扰原理P16P16P10P10P11P11P12P12P13P13P14P14P15P15P17P17P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P31P30X112MHzC130PFC230PFB1VCCGNDC310uFR110k234567891RP12kVCCR210kVCCR310kK2K1XTAL24RST1P1.012P1.113

18、P1.214P1.315P1.416P1.517P1.618P1.719P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19P3.0/RXD2P3.1/TXD3P3.711XTAL15U2AT89C2051RL15VQ1NPNQ2NPNR52kR65.1kVI1VO3GND2U17805+12VVCCC40.1uFC50.1uFC6220uFL1220VV2220VP16P16P10P10P11P11P12P12P13P13P14P14P15P15P17P17P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P31P30X112MHzC130PFC230PFB1V

19、CCGNDC310uFR110k234567891RP12kVCCR210kVCCR310kK2K1XTAL24RST1P1.012P1.113P1.214P1.315P1.416P1.517P1.618P1.719P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19P3.0/RXD2P3.1/TXD3P3.711XTAL15U2AT89C2051RL15VQ1NPNQ2NPNR52kR65.1kVI1VO3GND2U17805+12VVCCC40.1uFC50.1uFC6220uFL1220VV2220VP16P16P10P10P11P11P12P12P13P13P14P

20、14P15P15P17P17P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P31P30X112MHzC130PFC230PFB1VCCGNDC310uFR110k234567891RP12kVCCR210kVCCR310kK2K1XTAL24RST1P1.012P1.113P1.214P1.315P1.416P1.517P1.618P1.719P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19P3.0/RXD2P3.1/TXD3P3.711XTAL15U2AT89C2051RL15VQ1NPNQ2NPNR52kR65.1kVI1VO3GND2U17805+12VVCCC40.1uFC50.1uFC6220uFL1220V