现代电子系统设计方法：微控制器与可编程逻辑器件的应用

"本章介绍了电子系统设计的基本方法，包括电子设计竞赛作品的设计制作步骤、子系统设计（如单片机与可编程逻辑器件子系统、数字/模拟子系统）以及现代电子系统设计中EDA技术的应用。重点在于理解并掌握电子设计竞赛作品的设计流程，并通过实践训练提升设计能力。" 在电子系统设计中，传统的设计方法通常是基于标准集成电路构建，如运算放大器、TTL或CMOS芯片，设计师选择合适的元件搭建电路板，逐步形成完整的电子系统。然而，随着数字技术的发展和电子设计自动化（EDA）的引入，电子系统设计进入了新的阶段。如今，微控制器和可编程逻辑器件（如FPGA和CPLD）成为设计的核心，它们允许设计者自定义内部逻辑和引脚配置，将大部分电路设计工作集成到芯片内，极大地提高了设计效率和灵活性。 微控制器是带有内置处理器、存储器和外围接口的单片系统，适合处理控制任务。在设计过程中，设计师可以通过编程来定义微控制器的行为，使其适应特定的应用需求。而可编程逻辑器件则提供了更大的灵活性，它们允许用户根据需要配置逻辑门阵列，实现复杂的数字逻辑功能。EDA工具则为这些设计提供了便利，包括电路仿真、逻辑综合、布局布线等功能，使得设计者能够在计算机上完成大部分设计工作，并能快速验证和修正错误。 对于电子设计竞赛的作品，设计制作通常包括以下步骤：理解题目要求、方案设计与论证、电路设计、绘制电原理图、制作PCB板、组装硬件、系统调试以及撰写设计总结报告。在教学过程中，教师可以引导学生分析历年竞赛题目，探讨设计策略，并通过实际操作来增强学生的实践能力。 子系统设计是整个系统设计的关键组成部分。例如，单片机子系统设计涉及微控制器的选择、外设接口设计以及程序编写；可编程逻辑器件子系统设计则侧重于逻辑功能的定义、逻辑优化和编程；数字子系统设计通常涉及数字信号处理、计数、定时等模块；而模拟子系统设计可能涵盖滤波器、放大器等电路。每个子系统的合理设计都是确保整个系统功能完整和性能优化的基础。 通过6学时的学习，学生应能掌握基本的电子设计竞赛作品设计流程，包括方案设计、电路实现和系统调试。在教学中，教师可以安排设计练习，让学生设计并论证解决方案，甚至进行实物制作和调试，以全面提高他们的电子系统设计能力。对于有条件的学校，可以组织模拟竞赛，让学生体验从概念到实物的全过程，进一步提升他们的工程实践技能。