電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)課件

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)第一章1、電子系統(tǒng)的定義： 電子系統(tǒng)是指由電子元器件或部件組成的能夠產(chǎn)生、傳輸或處理電信號(hào)及信息的客觀實(shí)體。2、電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次：系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、部件級(jí)、元件級(jí)

3、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）、滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求。（2）、電路簡單。經(jīng)濟(jì)性和可靠性好。可利用集成化技術(shù)實(shí)現(xiàn)。（3）、電磁兼容性（EMC）好。 EMC（ElectroMagneticCompatibility）是"電磁兼容性"。意指設(shè)備所產(chǎn)生的電磁能量既不對其它設(shè)備產(chǎn)生干擾，也不受其他設(shè)備的電磁能量干擾的能力。（4）、可靠性高。與系統(tǒng)實(shí)際用途及使用環(huán)境有關(guān)。（5）、系統(tǒng)集成度高。 集成度高的系統(tǒng)具有電磁兼容性好、可靠性高、制造工藝簡單、質(zhì)量容易控制、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。（6）、調(diào)試簡單方便。（7）、生產(chǎn)工藝簡單。（8）、操作簡便。（9）、性價(jià)比高。第二章、傳感器1、傳感器的定義和組成 傳感器：指能感受被測非電量（如物理量、化學(xué)量、生物量等）并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成便于處理與傳輸?shù)碾娏浚ㄒ灿猩贁?shù)為其它物理量）的器件或裝置。 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件組成，近代傳感器還包含有測量電路和輔助電源。敏感元件轉(zhuǎn)換元件測量電路輔助電源非電量電量2、傳感器的分類（1）、按被測物理量分 溫度傳感器、濕度傳感器、光傳感器、壓力傳感器、位移量傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。（2）、按傳感器工作原理分電學(xué)式傳感器：有電阻式、電容式、電感式、磁電式及電渦流式等。磁學(xué)式傳感器：利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應(yīng)制成，主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)測量。光電式傳感器：利用光電器件的光電效應(yīng)和光學(xué)原理制成，主要用于光強(qiáng)、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測量。

此處還有電勢傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)體傳感器、諧振式傳感器、電化學(xué)式傳感器、生物傳感器。3、傳感器的參數(shù)（1）靜態(tài)參數(shù)。精確度：表示測量結(jié)果與被測量的真值之間的一致程度。兩者之差為絕對誤差，絕對誤差與被測量真值之比為相對誤差。精確度常用等級(jí)表示：如0.5級(jí)、1.0級(jí)表示精確度分別為0.5%和1%。靈敏度與穩(wěn)定度：靈敏度表示傳感器的輸出變化量△Y與引起此變化的輸入變化量△X之比。穩(wěn)定度指在規(guī)定條件下，傳感器保持其特性恒定不變的能力，通常是對時(shí)間而言。分辨率：指傳感器的指示裝置對相鄰兩個(gè)值有效辨別的能力，即最小檢測量。滯后：由于外加輸入量的方向（正行程和反行程）不同，傳感器對同樣的輸入值給出不同的輸出值，不同輸出值之差的絕對值為回程誤差（回差或時(shí)滯誤差）零值誤差：表示當(dāng)輸入為零時(shí)，傳感器輸出偏離零位的值。（2）動(dòng)態(tài)參數(shù)。 時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、過沖量、頻帶寬度等。6、光敏電阻器的主要參數(shù) 1）亮電阻（kΩ）：指光敏電阻器受到光照射時(shí)的電阻值 （一般為1~100K）

。

2）暗電阻(MΩ)：指光敏電阻器在無光照射（黑暗環(huán)境）時(shí)的電阻值（一般為1~100M）

。

3）最高工作電壓(V)：指光敏電阻器在額定功率下所允許承受的最高電壓

4）亮電流：指光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下受到光照射時(shí)所通過的電流。

5）暗電流(mA)：指在無光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下通過的電流。

6）時(shí)間常數(shù)（s）：指光敏電阻器從光照躍變開始到穩(wěn)定亮電流的63％時(shí)所需的時(shí)間。

7）電阻溫度系數(shù)：指光敏電阻器在環(huán)境溫度改變1℃時(shí)，其電阻值的相對變化。

8）靈敏度：指光敏電阻器在有光照射和無光照射時(shí)電阻值的相對變化。7、光敏二極管 原理：PN結(jié)施加反向電壓時(shí)，在光線照射下反向電阻由大變小。 當(dāng)無光線照射時(shí)，反向電流很小，即暗電流很?。划?dāng)有光線照射時(shí)，在光線的激發(fā)下，光敏二極管內(nèi)產(chǎn)生大量的“光生載流子”，反向電流增大，即光電流增大。 對光線反應(yīng)有選擇性，在特定的光譜范圍內(nèi)才產(chǎn)生光電反應(yīng)。在特定范圍內(nèi)，對某一波長的光波又有最佳響應(yīng)，這一波長為峰值波長。不同材料與工藝的光敏二極管，峰值波長不相同。8、光敏三極管 光敏三極管具有兩個(gè)PN結(jié)，其基本原理與光敏二極管相同。由于它把光照后產(chǎn)生的電信號(hào)又進(jìn)行了放大，因此具有更高的靈敏度。正常工作時(shí)需加一定的反向電壓，這樣才能得到較大的光電流與暗電流之比。 分為鍺管與硅管兩種，鍺管的靈敏度比硅管高但暗電流較大。 應(yīng)用時(shí)光線盡量與元件芯片垂直，以取得最高靈敏度。9、光耦合器 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。 光電耦合器在傳輸信號(hào)的同時(shí)能有效地抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，使通道上的信號(hào)噪聲比大為提高，主要有以下幾方面的原因：（a）光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大。據(jù)分壓原理，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的噪聲電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。（b）光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。（c）光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。（d）光電耦合器的響應(yīng)速度極快，其響應(yīng)延遲時(shí)間只有10μs左右，適于對響應(yīng)速度要求很高的場合。

3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）并行比較型AD采用多個(gè)比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱閃爍轉(zhuǎn)換器。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。2、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1）分辯率(Resolution)指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字量的位數(shù)來表示。2）轉(zhuǎn)換速率(ConversionRate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級(jí)屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級(jí)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率(SampleRate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。3）量化誤差(QuantizingError)由于AD的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辨率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。4）偏移誤差(OffsetError)輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。5）滿刻度誤差(FullScaleError)滿度輸出時(shí)對應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。6）線性度(Linearity)實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。3、ADC0809與MCS-51的接口 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與外觀ADC0809與8031的接口電路（查詢與中斷方式）中斷方式連接（查詢方式可?。〥/QCKQD觸發(fā)器構(gòu)成2分頻電路：MCS-51外部RAM數(shù)據(jù)讀取（寫）指令時(shí)序ALE:地址鎖存控制信號(hào)PSEN:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)RD（WD）:外部RAM讀（寫）選通信號(hào)P2:高8位地址輸出端口P0:低8位地址輸出，數(shù)據(jù)輸入端口1個(gè)狀態(tài)即1個(gè)時(shí)鐘周期外部ROM取指令外部RAM讀（寫）送出16位地址（DPTR中）通過P0口進(jìn)行外部RAM讀（寫）操作MOVX@DPTR,A寫指令

MOVXA,@DPTR讀指令A(yù)DC0809與MCS-51的接口程序設(shè)計(jì):A）查詢方式

MOV DPTR,#0FEF8H P2.0=‘0’,IN0通道 MOV A,#00H MOVX @DPTR,A 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV R2,#20HDLY: DJNZ R2,DLY 延時(shí)（約10us）WAIT:JB P3.3,WAIT 查詢EOC MOVX A,@DPTR 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV 30H,A 保存在30H單元B）延時(shí)等待方式

ADC0809時(shí)鐘為500KHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為128us

MOV DPTR,#0FEF8H P2.0=‘0’,IN0通道 MOV A,#00H MOVX @DPTR,A 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV R2,#48HDLY: DJNZ R2,DLY 延時(shí)（約140us） MOVX A,@DPTR 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV 30H,A 保存在30H單元C）中斷方式主程序：MAIN:SETB IT1 設(shè)INT1為邊沿觸發(fā) SETB EX1 允許INT1中斷

SETB EA 打開總中斷

MOV DPTR,#0FEF8H MOV A,#00H MOVX @DPTR,A 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

…….

5、D/A轉(zhuǎn)換器概述

數(shù)模轉(zhuǎn)換是將輸入數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出的器件，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。6、D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) 1）、分辨率

2）、轉(zhuǎn)換精度 絕對精度 相對精度

3）、轉(zhuǎn)換時(shí)間（轉(zhuǎn)換速率）

4）、線性誤差

5）、尖峰誤差

6）、信噪比

7）、穩(wěn)定性7、DAC0832 8位單片D/A轉(zhuǎn)換器，具有雙輸入數(shù)據(jù)鎖存器單電源：+5V~+15VVref:-10V~+10V

低功耗：20mW；分辨率：8位輸出方式:電流第一節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器三、DAC0832

內(nèi)部原理框圖EDA設(shè)計(jì)內(nèi)容：七段譯碼器的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)交通燈的設(shè)計(jì)LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYDECODE7IS PORT( NUM :IN STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0); LOUT :OUT STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0));ENDDECODE7;ARCHITECTUREaOFDECODE7IS BEGIN PROCESS(NUM) BEGIN CASENUMIS WHEN"0000"=>LOUT<="0111111"; WHEN"0001"=>LOUT<="0000110"; WHEN"0010"=>LOUT<="1011011"; WHEN"0011"=>LOUT<="1001111"; WHEN"0100"=>LOUT<="1100110"; WHEN"0101"=>LOUT<="1101101"; WHEN"0110"=>LOUT<="1111101"; WHEN"0111"=>LOUT<="0000111"; WHEN"1000"=>LOUT<="1111111"; WHEN"1001"=>LOUT<="1101111"; WHENOTHERS=>LOUT<="0000000"; ENDCASE; ENDPROCESS;ENDa;三、七段譯碼器的設(shè)計(jì)四、計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的VHDL描述LIBRARY

IEEE；USE

IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE

IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT10ISPORT(CLK，RST，EN：INSTD＿LOGIC; CQ：OUT

STD＿LOGIC＿VECTOR（3

DOWNTO

0）； COUT：OUT

STD＿LOGIC);ENDCNT10;十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的VHDL描述ARCHITECTUREBHVOFCNT10ISSIGNAL

CQI：STD＿LOGIC＿VECTOR（3

DOWNTO

0）；BEGIN PROCESS(CLK)BEGINIF

RST＝‘1’

THEN

CQI＜＝“0000”；ELSIFCLK’EVENTANDCLK=‘1’THEN IF

EN＝‘1’

THEN

IF

CQI＜“1001”

THEN

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CQI＜＝“0000”；

END

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END

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