具體描述
內容簡介
電子電路實驗是電子信息類專業一門重要的基礎性必修實驗課程。《高等學校教材:電子電路創新性實驗指導》是從獨立設課的電子電路實驗中精選瞭十三個基礎性實驗作為創新實驗項目,通過這些實驗項目營造一個讓學生獨立思考、大膽實踐、勇於創新的實驗教學環境,提高實驗教學質量。
本實驗指導涵蓋瞭電路分析基礎、模擬電子電路、數字邏輯電路、信號與係統分析、通信電子電路和微機原理與接口技術等六門課程的創新實驗內容,可作為高等學校電子信息類專業創新實驗的教材,也可供相關的教師和科技人員參考。
作者簡介
景新幸,桂林電子科技大學教授、博士生導師;國傢級實驗教學示範中心建設單位“桂林電子科技大學電子電路實驗中心”主任;國傢級“電子電路實驗”教學團隊負責人;國傢級“電子電路實驗”精品課程負責人;廣西高等學校教學名師;全國大學生電子競賽廣西賽區專傢組組長;中國電子高等教育學會理事。主要從事電子電路、數字音視頻、語音識彆等領域的教學與研究。
內頁插圖
目錄
第一章 常用測量儀器的使用
第一節 數字式函數發生器、晶體管毫伏錶的使用
第二節 示波器的使用
第二章 直流電路測量
第三章 一階RC/RL電路的階躍響應實驗
第一節 一階RC電路的階躍響應實驗
第二節 一階RL電路的階躍響應實驗
第四章 信號的頻譜分析實驗
第五章 單級放大電路實驗
第六章 集成運算放大器的應用
第七章 TTL集成邏輯門的邏輯功能與參數測試
附錄A TTL集成電路使用規則
附錄B TTL各係列集成門電路主要性能指標
第八章 計數器及其應用實驗
第九章 流水燈的設計
附錄C
第十章 數字電位器增益可調放大器設計
第十一章 模擬乘法器應用
第十二章 多路數據采集實驗
第十三章 8255A接口芯片設計性實驗
參考文獻
《高等教育:現代電子技術應用與設計》 內容概要 本書旨在為高校學生提供一個全麵深入的現代電子技術學習平颱,聚焦於理論知識的紮實掌握與實際應用能力的培養。不同於側重於單一實驗操作指導的教材,本書更著重於電子技術在現代社會各領域的創新性應用,以及如何將理論知識轉化為解決實際問題的設計方案。全書內容涵蓋瞭從基礎模擬電路到復雜數字邏輯,再到嵌入式係統開發和物聯網應用等多個前沿領域,旨在引導學生理解電子技術的本質,掌握設計思維,並具備獨立進行電子係統開發的能力。 第一部分:基礎電子元件與模擬電路分析 本部分將深入探討電子技術的基礎——電子元件的特性、工作原理以及在不同電路中的作用。我們將詳細解析電阻、電容、電感等基本無源元件,並通過豐富的實例展示它們在濾波、耦閤、振蕩等電路中的關鍵作用。重點將放在二極管和三極管等半導體器件的PN結特性、工作區域劃分,以及如何在不同偏置條件下構建放大電路。運放(運算放大器)作為模擬電路設計的核心,將是本部分的另一大亮點。我們會從理想運放模型齣發,逐步深入到實際運放的非理想特性,並重點講解其在加法器、減法器、積分器、微分器、比較器等經典電路中的應用。此外,本書還將引導讀者掌握幾種常用的模擬電路分析方法,如節點電壓法、網孔電流法、疊加定理、戴維寜定理和諾頓定理,這些方法是理解復雜模擬電路行為的關鍵。 第二部分:數字邏輯設計與微控製器基礎 進入數字世界,本部分將係統介紹數字邏輯的基本概念,包括邏輯門(AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR)的邏輯功能、真值錶和布爾代數錶達式。我們將從最基本的邏輯門齣發,講解如何利用這些基本門構建更復雜的組閤邏輯電路,如編碼器、解碼器、多路選擇器、加法器和減法器。隨後的內容將聚焦於時序邏輯電路,深入解析觸發器(SR, JK, D, T)的工作原理和狀態轉換,以及如何基於觸發器構建寄存器、計數器和狀態機。 微控製器作為現代電子係統的“大腦”,將是本部分的重中之重。我們將從微控製器的基本結構——CPU、存儲器(RAM, ROM)、輸入/輸齣接口(GPIO)、定時器/計數器、中斷控製器等角度進行講解。學習重點將放在如何使用C語言或匯編語言對微控製器進行編程,實現對外部設備的控製和數據采集。我們會通過實例介紹常用的微控製器架構(如AVR、ARM Cortex-M係列),並講解如何利用其內部資源完成一係列實際任務,例如LED閃爍、按鍵輸入檢測、LCD顯示、ADC數據采集和PWM信號生成。本書不會停留在簡單的點亮LED,而是會引導學生理解微控製器在自動化控製、數據處理和通信中的核心地位。 第三部分:現代電子係統設計與創新應用 本部分將視角進一步拓展,聚焦於如何將前兩部分所學的知識融會貫通,設計和實現更復雜的現代電子係統,並探索其在各個領域的創新性應用。 通信技術與嵌入式通信: 我們將介紹無綫通信的基本原理,如射頻(RF)信號的調製與解調,以及常見的通信協議,如UART、SPI、I2C、CAN總綫和USB。重點將講解如何在嵌入式係統中實現這些通信接口,從而實現不同設備之間的數據交互。在此基礎上,我們將介紹Wi-Fi、藍牙、LoRa等無綫通信技術在物聯網(IoT)設備中的應用,以及如何構建簡單的無綫傳感器網絡。 傳感器技術與數據采集: 傳感器是感知外部世界的“眼睛”和“耳朵”。本書將介紹各類常用傳感器的工作原理和選型,包括溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器、加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、氣體傳感器等。我們將詳細講解如何通過微控製器的ADC接口或專用通信協議讀取這些傳感器的數據,並進行必要的信號處理,如濾波、校準和單位轉換。 電源管理與低功耗設計: 現代電子設備對能源效率的要求越來越高。本部分將探討電源管理技術,包括綫性穩壓器、開關穩壓器(Buck, Boost, Buck-Boost)的工作原理和設計要點。同時,還將深入講解低功耗設計策略,如睡眠模式、時鍾門控、動態電壓和頻率調整(DVFS)等,這些對於電池供電的便攜式設備至關重要。 人機交互與用戶界麵設計: 電子産品的易用性很大程度上取決於其人機交互設計。我們將介紹觸摸屏、LCD/OLED顯示屏、按鍵、鏇鈕等輸入/輸齣設備的接口技術和驅動方法。學生將學習如何利用圖形庫或操作係統(如FreeRTOS)在嵌入式係統中實現用戶友好的圖形用戶界麵(GUI),以及如何通過人機交互提升用戶體驗。 信號處理與控製係統: 數字信號處理(DSP)在現代電子係統中扮演著越來越重要的角色。本書將介紹數字濾波器的設計(FIR, IIR)和應用,以及傅裏葉變換(FFT)等基本信號分析工具。在此基礎上,我們將初步探討閉環控製係統的基本概念,如PID控製器,並講解如何在嵌入式係統中實現簡單的控製算法,以實現對動態過程的精確控製。 創新項目案例與設計流程: 本部分將通過一係列具有代錶性的創新項目案例,串聯起前麵所學的知識點。這些案例可能包括智能傢居控製係統、環境監測站、機器人小車、可穿戴健康監測設備、簡單的自動化生産綫控製器等。通過對這些案例的剖析,學生將深入理解從需求分析、方案設計、原型開發、代碼實現到係統調試的完整電子項目開發流程。我們將強調在設計過程中如何進行創新,如何平衡性能、成本和功耗,以及如何進行模塊化設計和代碼復用。 學習目標與方法 本書的學習目標是培養學生的“工程思維”和“設計能力”。學生在學習過程中,不僅要理解各個電子元件和電路模塊的工作原理,更要能夠將其應用於實際的係統設計和問題解決。本書鼓勵學生通過動手實踐來鞏固理論知識,但與單純的實驗指導不同,本書更側重於提供設計挑戰和創新思路。 理論與實踐相結閤: 每章的理論講解都會緊密結閤實際的應用場景和潛在的設計需求。 案例驅動式學習: 大量豐富的項目案例將幫助學生理解理論知識的實際價值,並激發他們的創新靈感。 問題導嚮式探索: 本書會提齣一些開放性的設計問題,鼓勵學生思考多種解決方案,並評估不同方案的優劣。 工具與資源介紹: 書中將適時介紹常用的EDA(電子設計自動化)工具,如Altium Designer, Eagle等,以及各種開發闆(如Arduino, Raspberry Pi, STM32 Nucleo闆)和仿真軟件(如LTspice, Proteus)的使用技巧,為學生的實踐提供支持。 本書特色 與傳統的電子技術教材相比,《高等教育:現代電子技術應用與設計》具有以下鮮明特色: 1. 創新性導嚮: 強調電子技術在解決現實問題中的創新應用,引導學生超越模仿,進行原創性設計。 2. 係統性與前沿性: 覆蓋從基礎到前沿的電子技術知識體係,緊跟行業發展趨勢,如物聯網、嵌入式人工智能等。 3. 能力培養側重: 不僅傳授知識,更注重培養學生的分析能力、設計能力、解決問題能力和工程實踐能力。 4. 案例豐富與實用: 通過貼近實際的案例,幫助學生將理論知識轉化為實際應用,增強學習的趣味性和有效性。 5. 前瞻性視野: 引導學生關注電子技術在未來社會發展中的作用,培養具備前瞻性思維的電子工程師。 本書旨在成為一本激發學生學習熱情、培養未來電子科技創新人纔的有力工具,幫助他們在這日新月異的電子技術領域中,打下堅實的基礎,並開啓無限的創新可能。