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导读1

第一部分 模拟系统设计6

第1章 运放基础6

1.1理想运放的模型与求解方法6

1.2主要运放参数与常用运放7

1.3基本放大电路13

1.4运放外部调零电路16

1.5运放构成的衰减器18

1.6基于运放的放大电路设计要点19

第2章 程控放大器和波形变换电路设计23

2.1程控放大器的实现方法23

2.2模拟开关和运放组成的程控放大器设计29

2.3基于AD603的程控放大器设计技巧32

2.4几种常见信号波形变换实例36

2.4.1波形叠加放大电路36

2.4.2极性变换电路37

2.4.3低速和高速电压比较电路39

第3章 模拟滤波器快速设计43

3.1模拟滤波器基础43

3.2滤波器设计软件使用简介48

3.3模拟滤波器快速设计实例58

第4章 高速数据转换模块设计69

4.1 A/D转换器（ADC）与D/A转换器（DAC）基础69

4.2高速ADC模块设计74

4.3高速DAC模块设计77

模拟系统设计训练82

第二部分 STM32应用系统设计84

第5章 STM32快速入门84

5.1 STM32F103VCT6与传统8051单片机对比84

5.2 STM32F103VCT6最小系统电路设计87

5.3 STM32程序设计基础91

5.3.1开发环境的搭建92

5.3.2 STM32微控制器和通用8051单片机的主要编程差异102

5.3.3基础外设原理和程序举例103

第6章 键盘、显示和存储模块设计124

6.1矩阵键盘模块设计124

6.2 1602字符型液晶显示模块及应用128

6.3 2.8寸TFT彩色液晶模块设计138

6.4基于W25Q16芯片的存储模块设计155

第7章 STM32F103VCT6微控制器应用系统设计实例168

7.1基于STM32F103VCT6的简易数字频率计设计168

7.1.1任务要求168

7.1.2频率测量原理168

7.1.3系统设计171

7.1.4测试结果与分析总结178

7.2基于STM32F103VCT6的波形识别系统设计179

7.2.1任务要求179

7.2.2波形识别原理180

7.2.3 STM32F103VCT6之ADC181

7.2.4系统设计188

7.2.5测试结果与分析总结194

7.3基于STM32F103VCT6的程控放大器设计195

7.3.1任务要求195

7.3.2程控放大器原理195

7.3.3 STM32F103VCT6之DAC196

7.3.4系统设计200

7.3.5测试结果与分析总结203

7.4基于STM32F103VCT6的简易自动电阻测试仪设计（2011国赛G题）204

7.4.1任务要求204

7.4.2方案论证205

7.4.3主要原理与理论分析206

7.4.4系统设计208

7.4.5测试结果与分析总结214

STM32应用系统设计训练216

第三部分 现代数字（FPGA）系统设计218

第8章 FPGA快速入门218

8.1FPGA简介218

8.1.1 FPGA逻辑资源218

8.1.2芯片电源选择219

8.1.3 I/O口分类与特性221

8.1.4 FPGA时钟与配置223

8.2 FPGA最小系统电路设计225

8.2.1电源电路设计225

8.2.2时钟与复位电路设计227

8.2.3配置电路设计228

8.2.4接口电路设计229

8.3 Quartus Ⅱ 9.0的使用231

8.3.1 Quartus Ⅱ 9.0简介231

8.3.2 FPGA工程设计流程232

8.4 Verilog HDL编程基础247

8.4.1 Verilog HDL语言简介247

8.4.2 Verilog HDL基本结构248

8.4.3基本语法与数据类型249

8.4.4常用运算符252

8.4.5赋值语句与块语句256

8.4.6结构说明语句258

8.4.7条件语句259

第9章 FPGA系统设计基础262

9.1组合电路设计262

9.1.1阻塞赋值与非阻塞赋值262

9.1.2数值比较器262

9.1.3多路选择器264

9.1.4锁存器268

9.1.5编码器与译码器269

9.2时序电路设计272

9.2.1数据寄存器273

9.2.2计数器与分频器274

9.2.3移位寄存器278

9.2.4复位电路279

9.2.5边沿脉冲发生器280

9.3存储电路设计281

9.3.1先进先出存储器FIFO281

9.3.2只读存储器ROM287

9.3.3随机存储器RAM292

9.4时钟电路设计296

9.4.1锁相环倍频296

9.4.2计数分频302

第10章 现代数字系统设计实例305

10.1基于FP GA的等精度测频模块设计305

10.1.1任务要求305

10.1.2等精度测频原理305

10.1.3设计与仿真307

10.1.4模块接口与注意事项314

10.2基于FPGA的DDS模块设计315

10.2.1任务要求315

10.2.2 DDS工作原理与模块结构315

10.2.3 DDS模块设计319

10.2.4 DDS模块测试与仿真320

10.3基于FP GA的高速数据采集系统设计325

10.3.1任务要求325

10.3.2高速ADC模数关系与工作时序325

10.3.3系统设计与仿真327

10.4 FPGA与微控制器的SPI通信模块设计329

10.4.1 FPGA与微控制器通信的几种常用方式329

10.4.2 SPI通信模块的设计与仿真330

10.5基于FPGA的曼彻斯特编码器设计337

10.5.1任务要求337

10.5.2曼彻斯特编码原理337

10.5.3设计与仿真338

10.5.4模块接口与注意事项343

FPGA系统设计训练345

第四部分 综合系统设计348

第11章 简易数字频率计（1997国赛B题）348

11.1功能要求348

11.2方案论证与系统总体设计349

11.2.1方案论证349

11.2.2系统总体设计351

11.3主要原理与理论分析351

11.3.1直接测频法和直接测周法原理351

11.3.2等精度测频法原理351

11.3.3脉宽测量与占空比测量原理351

11.4系统硬件电路设计352

11.4.1整形电路设计352

11.4.2 FPGA测量模块硬件电路设计352

11.4.3 STM32F103VCT6微控制器控制模块硬件设计353

11.5系统程序设计353

11.5.1 FPGA程序设计353

11.5.2 STM32F103VCT6微控制器程序设计362

11.6系统调试与误差分析368

11.7方案总结与改进370

第12章 正弦信号发生器（2005国赛A题）373

12.1功能要求373

12.2方案论证与系统总体设计374

12.2.1方案论证374

12.2.2系统总体设计375

12.3主要原理与理论分析376

12.3.1奈奎斯特定理376

12.3.2 DDS技术376

12.3.3正弦信号380

12.3.4调制信号380

12.4系统硬件电路设计384

12.4.1 FPGA最小系统及DAC输出电路设计384

12.4.2微控制器最小系统及外扩电路设计384

12.4.3无源低通滤波及放大电路设计385

12.5系统程序设计386

12.5.1 FPGA部分386

12.5.2 MCU部分396

12.6系统调试与误差分析400

12.7方案总结与改进404

第13章 红外光通信装置（2013国赛F题）406

13.1功能要求406

13.2方案论证与系统总体设计407

13.2.1方案论证407

13.2.2系统总体设计409

13.3主要原理与理论分析409

13.3.1模拟信道与数字信道409

13.3.2红外信号传输方式410

13.3.3红外光发射的距离与功率的关系411

13.3.4红外信道编码411

13.4系统硬件电路设计412

13.4.1红外发射端电路设计412

13.4.2红外接收端电路设计416

13.4.3中继转发模块电路设计418

13.5系统程序设计419

13.5.1红外发射端程序设计419

13.5.2红外接收端程序设计426

13.6系统调试与误差分析430

13.7总结与方案改进433

附录 电子系统设计开发板与部分信号调理模块实物照片436

参考文献441