2011版全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:陈永真

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:2011-5

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787121134494

丛书系列:

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• 电路设计
• 已有
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• 大学生竞赛
• 2011版
• 精解
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电子设计与创新实践：面向新一代工程师的系统开发指南 本书聚焦于面向当代电子工程专业学生及初级工程师的系统级设计与创新实践，旨在提供一套全面、深入且高度实用的指导手册。全书内容紧密围绕当前电子技术发展的前沿趋势，强调理论与实践的紧密结合，引导读者从基础元器件知识出发，逐步构建复杂、功能强大的嵌入式及智能系统。 第一部分：坚实基础——现代电子系统的核心原理与器件应用 本部分为后续复杂系统设计奠定坚实的基础。我们首先对核心模拟和数字电子学原理进行了详尽的梳理。在模拟部分，重点阐述了运算放大器（Op-Amp）的高级应用，包括精密测量电路、有源滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫响应）的设计与仿真，以及功率管理器件（如MOSFET、IGBT）的驱动与保护机制。对于电源系统，我们深入探讨了线性稳压器（LDO）与开关模式电源（SMPS，如Buck/Boost转换器）的效率优化、环路稳定性分析以及噪声抑制技术。 在数字电路领域，本书超越了基本的逻辑门电路，深入讲解了时序逻辑设计中的关键问题，如建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的约束、异步信号处理中的毛刺（Glitch）消除技术。FPGA基础部分详述了基于VHDL/Verilog语言的高层次综合（HLS）方法，以及如何利用时序约束文件（SDC）来确保设计在目标频率下的正确运行。 第二部分：嵌入式系统设计与固件开发 嵌入式系统是现代电子产品的核心。本部分以当前主流的32位微控制器（如ARM Cortex-M系列）为平台，系统性地介绍了硬件与软件的协同设计。 硬件接口与外设驱动： 我们详细讲解了常用通信协议的底层实现与调试。包括UART的波特率精确控制、SPI在多设备级联中的片选（CS）时序管理、I2C总线的仲裁机制与多主控架构。对于高精度数据采集，ADC/DAC的采样定理、量化噪声分析以及过采样技术被深入剖析。 实时操作系统（RTOS）实践： 本章侧重于任务调度、资源管理与并发控制。通过FreeRTOS等轻量级RTOS，我们演示了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和消息队列（Queue）的正确使用，重点剖析了死锁（Deadlock）的预防与检测机制，确保系统具备高实时性和可靠性。 低功耗设计与电源管理： 针对便携式设备的需求，本书提供了详尽的功耗优化策略，包括时钟门控、休眠模式选择、动态电压和频率调节（DVFS）在固件层面的实现，以及电池管理系统（BMS）的基本原理。 第三部分：传感器融合与智能感知 本部分关注于如何从物理世界捕获信息并将其转化为可用的数字信号。 传感器接口技术： 我们不仅介绍了陀螺仪、加速度计（IMU）的数字接口（如SPI/I2C），还深入探讨了如何校准和处理传感器数据中的系统误差和随机噪声。对于环境传感器（如温湿度、气体传感器），重点在于线性化处理和标定曲线的应用。 信号处理基础： 为处理采集到的原始数据，本书引入了数字信号处理（DSP）的基础知识。快速傅里叶变换（FFT）在频谱分析中的应用，数字滤波器的设计（FIR与IIR的特性对比），以及如何在嵌入式平台上高效地实现这些算法。 数据融合： 核心内容在于卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其扩展形式（EKF）在状态估计中的应用。通过实际案例，读者将学会如何融合来自不同精度、不同采样率的传感器数据，以获得更鲁棒、更准确的系统状态估计。 第四部分：系统集成、调试与工程规范 优秀的硬件设计离不开严谨的工程规范和高效的调试手段。 PCB布局与电磁兼容性（EMC）： 详细讨论了高速信号完整性（SI）问题，包括阻抗匹配、串扰分析和端接技术。EMC部分侧重于物理布局层面的抗干扰措施，如电源平面设计、去耦电容的选型与放置、以及屏蔽层的有效使用。 固件调试与故障排除： 超越简单的软件断点调试，本章重点介绍使用逻辑分析仪、示波器探针技术进行硬件层面的时序验证和信号质量评估。栈溢出、中断冲突、I/O竞争等常见嵌入式错误的排查流程被系统化地呈现。 版本控制与项目管理： 强调在团队协作中采用Git等工具进行代码版本控制的重要性，以及如何建立清晰的硬件设计文档（Schematic Review, BOM管理）标准，确保项目的可维护性和可追溯性。 本书的编写风格注重逻辑的严密性和实践的可操作性，每一个理论知识点后都附带了具体的应用场景或代码示例，旨在培养读者独立解决复杂电子工程问题的能力。

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这本书的封面设计简洁明了，但当我翻开目录时，才真正体会到它作为一本竞赛指导书籍的价值。虽然我对其中一些基础概念并不陌生，比如电阻、电容、三极管的工作原理，但作者在解析具体电路时，那种层层递进、深入浅出的讲解方式，让我茅塞顿开。特别是书中关于信号完整性的一些章节，我一直认为自己理解得不够透彻，但这本书通过大量的图示和案例分析，将原本抽象的电磁兼容性问题变得直观易懂。我尤其欣赏作者对于元器件选型的考量，不仅仅是给出参数，而是详细解释了为什么选择某个具体型号的元器件，它们各自的优缺点以及在特定电路中的适配性。这种实践层面的指导，是许多理论书籍所欠缺的。我尝试着根据书中的方法，自己搭建了一个简单的音频放大电路，原本觉得会很困难，但按照书中的步骤，配合仿真软件进行验证，最终成功实现了预期效果，这种成就感是无与伦比的。对于即将参加电子设计竞赛的学生来说，这本书无疑是一本宝贵的“秘籍”，能够帮助他们建立扎实的硬件基础，并掌握解决实际问题的能力。

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这本书给我最大的感受就是它的“实战性”极强。我是一名大三学生，之前也接触过不少硬件设计的书籍，但往往停留在理论层面，很多时候即使理解了公式和原理，也不知道如何在实际电路中应用。然而，这本书完全不同，它就像一位经验丰富的导师，带着你一步步拆解那些经典的竞赛题目，分析电路的设计思路和关键技术点。我印象最深的是书中对某一个复杂传感器接口电路的讲解，作者没有仅仅罗列出几个芯片型号，而是从信号的采集、滤波、放大、数模转换等整个流程，都进行了详细的阐述，并提供了多种实现方案供读者参考。更难得的是，书中还穿插了一些“避坑指南”，指出了在实际焊接和调试过程中容易遇到的问题，以及相应的解决方法。这对于初学者来说，简直是福音。我曾经花费了大量时间去排查一个简单的电源纹波问题，如果早些看到这本书，或许就能少走很多弯路。书中的代码示例和PCB设计技巧也同样实用，对于提升整体的设计水平非常有帮助。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻。作为一本针对全国大学生电子设计竞赛的精解，它显然不是泛泛而谈。作者对每一个涉及到的电路模块，都进行了相当深入的剖析。例如，在关于模拟信号处理的部分，我看到了对不同滤波器的特性、最优选择的详细对比，以及如何在噪声环境下提高信号信噪比的技巧。而在数字信号处理方面，书中对FPGA的应用和典型数字逻辑的设计思路也给予了足够的篇幅，这对于那些需要进行复杂算法实现的同学来说，是非常有价值的参考。我尤其喜欢书中关于功耗优化和电源管理的设计方法，这在很多嵌入式系统中都是至关重要的考量因素。书中提供的各种设计流程图和状态转移图，使得复杂的系统设计过程变得清晰可见。而且，作者在讲解过程中，还会时不时地引用一些行业内的最新技术和发展趋势，这让我感觉这本书不仅是指导竞赛，更是引领我了解行业前沿。

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这本书在结构编排上非常用心，充分考虑到了读者的学习路径。从最基础的元器件特性分析，到复杂的系统集成，层层递进，逻辑清晰。我特别欣赏书中对“为什么”的解释，不仅仅是告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这样做”。例如，在介绍一个电流采样电路时，作者会详细解释为什么选择霍尔效应传感器而不是分流电阻，它在不同应用场景下的优缺点是什么。这种深入的原理分析，让我能够举一反三，在面对其他类似问题时，也能做出更明智的设计决策。书中大量的图表和实验数据，也为我的理解提供了强有力的支持。我曾经为了理解某个信号调理电路的设计，反复翻阅了多本书籍，但都觉得不够透彻。直到看到这本书，通过它提供的详细分析和仿真结果，我才真正豁然开朗。这本书对于那些希望在电子设计领域打下坚实基础，并能独立解决实际问题的学生来说，绝对是不可多得的良师益友。

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这本书的讲解方式非常具有启发性。我习惯于在阅读技术书籍时，寻找那种能够激发我思考、让我主动去探索的讲解方式。而这本书恰恰做到了这一点。它不是简单地把电路图贴出来，然后告诉你“这样接就好了”。相反，作者会先提出一个设计目标，然后引导读者一起去分析达成这个目标可能遇到的挑战，接着再提出几种不同的解决方案，并对每种方案进行优劣分析。这种“引导式”的学习过程，让我更能理解设计的逻辑和权衡。我特别赞赏书中关于“模块化设计”的理念，作者鼓励将一个复杂的系统拆解成若干个独立的功能模块，每个模块单独设计、测试，最后再集成起来。这不仅大大提高了设计效率，也为后续的调试和维护奠定了基础。书中的一些“思考题”和“挑战项目”更是将这种启发性发挥到了极致，让我忍不住动手去尝试，去验证自己的想法。

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