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第1章 电源类作品系统设计1

1.1 三相正弦波变频电源设计1

1.1.1 三相正弦波变频电源设计要求1

1.1.2 三相正弦波变频电源系统设计方案比较1

1.1.3 三相正弦波变频电源系统组成5

1.1.4 交流电源整流滤波电路设计7

1.1.5 斩波和驱动电路设计7

1.1.6 逆变和驱动电路设计9

1.1.7 真有效值转换电路设计10

1.1.8 液晶显示及存储电路设计11

1.1.9 过压保护和过流保护电路设计13

1.1.10 单片机电路设计14

1.1.11 电源电路15

1.1.12 三相正弦波变频电源软件设计15

1.2 数控直流电流源设计19

1.2.1 数控直流电流源设计要求19

1.2.2 数控直流电流源系统设计方案比较19

1.2.3 数控直流电流源主要单元器件的选择21

1.2.4 电源输入EMI滤波和主电路前级整流滤波稳压电路设计24

1.2.5 PWM调制波与MOSFET的驱动电路设计25

1.2.6 斩波电路与滤波稳流电路设计26

1.2.7 电流检测电路设计28

1.2.8 单片机最小系统设计29

1.2.9 A/D、D/A的转换电路设计29

1.2.10 键盘和显示电路及辅助电源电路设计30

1.2.11 系统误差分析31

1.2.12 系统的热设计与电磁兼容设计32

1.2.13 提高系统精度的技术措施32

1.2.14 数控直流电流源软件设计32

1.3 直流稳定电源设计33

1.3.1 直流稳定电源系统设计要求33

1.3.2 直流稳定电源系统设计方案34

1.3.3 稳压电源电路设计34

1.3.4 稳流电源电路设计36

1.3.5 PWM升压型开关稳压电路（DC-DC变换器）设计37

1.3.6 显示电路设计39

1.4 简易数控直流电源设计40

1.4.1 简易数控直流电源设计要求40

1.4.2 简易数控直流电源系统设计方案40

1.4.3 AT89S52单片机最小系统设计41

1.4.4 D/A转换器设计43

1.4.5 功率输出电路设计43

1.4.6 过流保护电路设计45

1.4.7 键盘／显示器电路设计45

1.4.8 输出电压显示电路设计46

1.4.9 直流稳压电源电路设计47

1.4.10 简易数控直流电源系统软件设计47

1.5 开关稳压电源49

1.5.1 开关稳压电源设计要求49

1.5.2 开关稳压电源设计方案50

1.5.3 Boost升压（斩波）电路设计53

1.5.4 采用移相全桥软开关的DC-DC变换器电路设计55

1.5.5 采用推挽结构的DC-DC变换器电路设计61

1.5.6 保护电路设计64

1.5.7 辅助电源电路设计66

1.6 光伏并网发电模拟装置69

1.6.1 光伏并网发电模拟装置设计要求69

1.6.2 光伏并网发电模拟装置系统方案设计69

1.6.3 理论分析与计算71

1.6.4 DC-DC电路设计72

1.6.5 DC-AC主回路电路设计74

1.6.6 保护电路设计74

1.6.7 低通滤波电路设计74

1.6.8 辅助电源电路设计75

1.6.9 并网控制电路设计76

1.6.10 系统测试与结果分析76

第2章 信号源类作品系统设计79

2.1 正弦信号发生器设计79

2.1.1 正弦信号发生器设计要求79

2.1.2 正弦信号发生器系统设计方案79

2.1.3 DDS的理论分析与参数计算82

2.1.4 正弦信号发生电路设计83

2.1.5 DDS接口电路设计86

2.1.6 滤波电路和放大器电路设计86

2.1.7 键盘和显示电路设计88

2.1.8 电源电路设计91

2.1.9 正弦信号发生器软件设计91

2.2 电压控制LC振荡器系统设计92

2.2.1 电压控制LC振荡器设计要求92

2.2.2 电压控制LC振荡器系统设计方案92

2.2.3 电压控制LC振荡器系统组成95

2.2.4 压控振荡器和稳幅电路设计96

2.2.5 前置分频器和锁相频率合成器电路设计97

2.2.6 低通滤波器电路和电源电路设计99

2.2.7 功率放大电路和输出电压峰-峰值检测显示电路设计100

2.2.8 立体声电路模块应用电路设计101

2.2.9 相关参数的计算102

2.2.10 电压控制LC振荡器软件设计103

2.3 波形发生器设计109

2.3.1 波形发生器设计要求109

2.3.2 波形发生器系统设计方案109

2.3.3 晶体振荡器和锁相环电路设计111

2.3.4 地址计数脉冲产生电路设计113

2.3.5 波形产生电路设计113

2.3.6 滤波、稳幅输出电路设计115

2.3.7 单片机系统设计116

2.3.8 波形发生器软件设计117

2.4 实用信号源设计117

2.4.1 实用信号源设计要求117

2.4.2 实用信号源设计系统设计方案118

2.4.3 单片机系统设计120

2.4.4 主振和吞咽时钟脉冲电路设计120

2.4.5 正弦波形成电路设计120

2.4.6 滤波器和方波形成电路设计121

2.4.7 幅度控制和驱动电路设计123

2.4.8 实用信号源软件设计123

2.5 信号发生器125

2.5.1 信号发生器设计要求125

2.5.2 信号发生器系统设计方案125

2.5.3 采用DDS芯片的信号发生器电路设计127

2.5.4 采用Xilinx DDS IP核的信号发生器电路设计130

2.5.5 采用Altera的DDS IP核的信号发生器电路设计136

2.5.6 DAC电路设计137

2.5.7 可变增益放大电路设计138

2.5.8 功率放大器电路设计139

2.5.9 电源电路设计141

2.5.10 键盘输入电路设计142

第3章 无线电类作品系统设计143

3.1 单工无线呼叫系统设计143

3.1.1 单工无线呼叫系统设计要求143

3.1.2 单工无线呼叫系统设计方案143

3.1.3 发射部分电路设计144

3.1.4 接收部分电路设计150

3.1.5 PT2262/2272编码／解码电路设计153

3.1.6 20 dB衰减器的设计155

3.1.7 单工无线呼叫系统软件设计155

3.1.8 系统抗干扰措施155

3.2 调频收音机设计157

3.2.1 调频收音机设计要求157

3.2.2 调频收音机系统设计方案157

3.2.3 收音机电路设计158

3.2.4 PLL频率合成器及环路滤波电路设计158

3.2.5 电源电路设计161

3.2.6 实时时钟电路设计162

3.2.7 电台锁存电路设计162

3.2.8 调频收音机软件设计163

3.3 短波调频接收机设计164

3.3.1 短波调频接收机设计要求164

3.3.2 短波调频接收机系统设计方案164

3.3.3 接收机电路设计165

3.3.4 输入匹配电路设计166

3.3.5 音量控制电路设计167

3.3.6 锁相频率合成电路设计167

3.3.7 单片机系统设计169

3.3.8 短波调频接收机软件设计169

3.4 调幅广播收音机设计171

3.4.1 调幅广播收音机设计要求171

3.4.2 调幅广播收音机系统设计方案171

3.4.3 收音机电路设计171

3.4.4 AGC电压检出电路设计171

3.4.5 PLL电路设计172

3.4.6 电源电路设计173

3.4.7 单片机系统和显示电路设计174

3.4.8 实时时钟芯片DS1302应用电路设计174

3.4.9 调幅广播收音机软件设计175

3.5 简易无线电遥控系统设计175

3.5.1 简易无线电遥控系统设计要求175

3.5.2 简易无线电遥控系统设计方案175

3.5.3 发射机的按键控制与编码电路设计175

3.5.4 发射机的调频振荡器和功率放大器电路设计177

3.5.5 接收机高频放大器电路设计178

3.5.6 接收机的解调器电路设计179

3.5.7 解码和控制电路设计180

3.6 无线识别装置182

3.6.1 无线识别装置设计要求182

3.6.2 无线识别装置系统设计方案183

3.6.3 耦合线圈电路设计186

3.6.4 阅读器发射电路设计187

3.6.5 阅读器接收电路设计188

3.6.6 阅读器FSK接收电路设计190

3.6.7 应答器电路设计191

3.6.8 应答器FSK调制电路设计192

3.7 无线环境监测模拟装置192

3.7.1 无线环境监测模拟装置设计要求192

3.7.2 无线环境监测模拟装置系统设计方案193

3.7.3 理论分析与计算193

3.7.4 发射电路设计195

3.7.5 接收电路设计196

3.7.6 系统软件设计201

第4章 放大器类作品设计203

4.1 宽带放大器设计203

4.1.1 宽带放大器设计要求203

4.1.2 宽带放大器系统设计方案203

4.1.3 输入电路设计204

4.1.4 可控增益宽带放大器设计204

4.1.5 手动增益预置和控制电路设计206

4.1.6 功率放大电路设计207

4.1.7 有效值测量电路设计208

4.1.8 单片机电路和稳压电源电路设计208

4.1.9 宽带放大器抗干扰措施208

4.1.10 宽带放大器软件设计209

4.2 高效音频功率放大器设计209

4.2.1 高效音频功率放大器设计要求209

4.2.2 高效音频功率放大器系统设计方案209

4.2.3 高效音频功率放大器电路设计210

4.2.4 信号变换电路和功率测量电路设计214

4.2.5 短路保护电路设计215

4.2.6 音量显示电路设计217

4.2.7 电源电路设计218

4.2.8 高效音频功率放大器软件设计218

4.3 测量放大器设计218

4.3.1 测量放大器设计要求218

4.3.2 测量放大器系统设计方案219

4.3.3 前级仪用放大器电路设计219

4.3.4 数控衰减器电路设计221

4.3.5 单片机电路和信号变换放大器设计222

4.3.6 电源电路设计223

4.3.7 测量放大器软件设计223

4.4 实用低频功率放大器设计223

4.4.1 实用低频功率放大器设计要求223

4.4.2 实用低频功率放大器系统设计方案223

4.4.3 前置放大器电路设计225

4.4.4 功率放大器电路设计227

4.4.5 波形变换电路设计232

4.4.6 保护电路设计234

4.4.7 稳压电源电路设计234

4.5 宽带直流放大器235

4.5.1 宽带直流放大器设计要求235

4.5.2 宽带直流放大器系统设计方案235

4.5.3 宽带直流放大器理论分析与计算237

4.5.4 信号放大电路设计239

4.5.5 功率放大器驱动电路设计242

4.5.6 功率放大器电路设计242

4.5.7 调零电路设计246

4.5.8 低通滤波器电路设计247

4.5.9 微控制器电路设计248

4.5.10 电源电路设计249

4.5.11 宽带直流放大器软件设计249

4.6 低频功率放大器252

4.6.1 低频功率放大器设计要求252

4.6.2 低频功率放大器系统设计方案252

4.6.3 电压放大电路设计253

4.6.4 功率放大电路设计253

4.6.5 带阻滤波器的设计254

4.6.6 显示电路设计256

4.6.7 电源功率测量电路设计256

4.6.8 输出信号功率测量电路设计256

4.6.9 单片机最小系统设计256

4.6.10 低频功率放大器系统软件设计258

4.7 程控滤波器258

4.7.1 程控滤波器设计要求258

4.7.2 程控滤波器系统设计方案259

4.7.3 程控放大器电路设计263

4.7.4 低通滤波器电路设计266

4.7.5 高通滤波器电路设计269

4.7.6 椭圆滤波器电路设计270

4.7.7 用于可控增益放大器增益调节的DAC电路设计271

4.7.8 用于扫频信号发生器的DAC电路设计272

4.7.9 有效值测量电路设计272

4.7.10 扫频信号源电路设计274

4.7.11 程控滤波器系统软件设计274

第5章 仪器仪表类作品系统设计276

5.1 简易电阻、电容和电感测试仪276

5.1.1 简易电阻、电容和电感测试仪设计要求276

5.1.2 简易电阻、电容和电感测试仪系统设计方案276

5.1.3 测量Rx和Cx的RC振荡电路设计285

5.1.4 多路开关转换电路和单片机最小系统设计288

5.1.5 电阻、电容和电感参数测试仪软件设计288

5.2 简易数字频率计289

5.2.1 简易数字频率计设计要求289

5.2.2 简易数字频率计系统设计方案289

5.2.3 输入电路设计296

5.2.4 分频器电路和三态门电路设计298

5.2.5 单片机系统和自校电路298

5.2.6 简易数字频率计软件设计299

5.2.7 误差分析300

5.3 频率特性测试仪300

5.3.1 频率特性测试仪设计要求300

5.3.2 频率特性测试仪系统设计方案301

5.3.3 扫频信号源发生器电路设计305

5.3.4 幅度测量电路设计311

5.3.5 相位测量电路设计311

5.3.6 被测网络的制作313

5.3.7 频率特性测试仪软件设计314

5.4 数字式工频有效值多用表315

5.4.1 数字式工频有效值多用表设计要求315

5.4.2 数字式工频有效值多用表系统设计方案315

5.4.3 输入放大器电路设计316

5.4.4 信号采样和保持电路设计317

5.4.5 A/D采样电路设计317

5.4.6 信号频率采样和倍频电路设计320

5.4.7 数字式工频有效值多用表软件设计320

5.5 简易数字存储示波器321

5.5.1 简易数字存储示波器设计要求321

5.5.2 简易数字存储示波器系统设计方案321

5.5.3 信号调理电路设计323

5.5.4 触发电路设计326

5.5.5 A/D转换电路设计327

5.5.6 数据存储器电路设计327

5.5.7 D/A转换器和输出电路设计329

5.5.8 控制器电路设计331

5.5.9 键盘和显示器设计332

5.5.10 简易数字存储示波器软件设计333

5.6 低频数字式相位测量仪设计334

5.6.1 低频数字式相位测量仪设计要求334

5.6.2 低频数字式相位测量仪系统设计方案比较334

5.6.3 相位测量仪测量原理和电路框图338

5.6.4 相位测量仪通道输入信号调理电路340

5.6.5 相位测量仪FPGA控制部分电路设计340

5.6.6 相位测量仪峰值保持、过峰检测电路设计341

5.6.7 相位测量仪显示电路、按键开关和电源电路设计342

5.6.8 移相信号发生器数字移相原理和电路框图342

5.6.9 移相信号发生器中正弦波信号的产生344

5.6.10 移相信号发生器的其他单元电路346

5.6.11 低频数字式相位测量仪软件设计346

5.7 简易逻辑分析仪349

5.7.1 简易逻辑分析仪设计要求349

5.7.2 简易逻辑分析仪系统设计方案349

5.7.3 电路数字信号发生器电路设计351

5.7.4 8位输入电路设计351

5.7.5 逻辑分析仪的功能实现353

5.7.6 双端口RAM电路设计353

5.7.7 液晶显示器电路设计355

5.7.8 单片机系统之间的通信357

5.7.9 简易逻辑分析仪软件设计358

5.8 集成运放综合参数测试仪359

5.8.1 集成运放综合参数测试仪设计要求359

5.8.2 集成运放综合参数测试仪设计方案359

5.8.3 微控制器电路设计362

5.8.4 运放参数测试电路设计363

5.8.5 单位增益带宽测试电路设计364

5.8.6 DDS信号源电路设计365

5.8.7 集成运放综合参数测试仪软件设计368

5.9 简易频谱分析仪370

5.9.1 简易频谱分析仪设计要求370

5.9.2 简易频谱分析仪设计方案370

5.9.3 微控制器电路设计371

5.9.4 本机振荡器电路设计371

5.9.5 混频器电路设计373

5.9.6 可编程放大器电路设计375

5.9.7 滤波器电路设计375

5.9.8 检波器电路设计376

5.9.9 键盘及显示电路设计376

5.9.10 简易频谱分析仪软件设计377

5.10 音频信号分析仪378

5.10.1 音频信号分析仪设计要求378

5.10.2 音频信号分析仪设计方案378

5.10.3 理论分析与计算381

5.10.4 输入放大器电路设计382

5.10.5 微控制器系统电路设计384

5.10.6 音频信号分析仪系统软件设计384

5.11 数字示波器385

5.11.1 数字示波器设计要求385

5.11.2 数字示波器设计方案386

5.11.3 数字示波器的实时采样和等效采样388

5.11.4 数字示波器的垂直灵敏度和扫描速度389

5.11.5 输入通道信号调理电路设计390

5.11.6 采样保持电路设计392

5.11.7 ADC电路设计393

5.11.8 触发电路设计396

5.12 积分式直流数字电压表397

5.12.1 积分式直流数字电压表设计要求397

5.12.2 双斜积分式直流数字电压表设计方案397

5.12.3 三斜积分式直流数字电压表设计方案400

5.12.4 双斜式积分电路设计402

5.12.5 三斜式积分电路设计403

5.12.6 基准电压电路设计404

5.12.7 微控制器和显示电路设计404

5.12.8 电源电路设计405

第6章 数据采集与处理类作品系统设计407

6.1 数据采集与传输系统407

6.1.1 数据采集与传输系统设计要求407

6.1.2 数据采集与传输系统设计方案407

6.1.3 8路模拟信号的产生与A/D转换器电路设计408

6.1.4 单片机和键盘显示器的接口电路设计408

6.1.5 二进制数字调制器电路设计409

6.1.6 解调器电路设计410

6.1.7 3 dB带宽为30～50 kHz的带通滤波器电路设计413

6.1.8 时钟频率可变的测试码发生器电路设计414

6.1.9 伪随机码发生器和加法电路设计414

6.1.10 数据通道的切换电路设计416

6.1.11 数据采集与传输系统软件设计416

6.2 数字化语音存储与回放系统417

6.2.1 数字化语音存储与回放系统设计要求417

6.2.2 数字化语音存储与回放系统设计方案417

6.2.3 语音前置放大器电路设计418

6.2.4 带通滤波器电路设计420

6.2.5 A/D转换器电路设计424

6.2.6 单片机和D/A转换器电路设计424

6.2.7 幅频特性校正电路设计427

6.2.8 音频放大器和自动增益控制（AGC）电路设计427

6.2.9 数字化语音存储与回放系统软件设计429

6.3 多路数据采集系统430

6.3.1 多路数据采集系统设计要求430

6.3.2 多路数据采集系统设计方案431

6.3.3 正弦波发生器电路设计431

6.3.4 F/V变换电路设计436

6.3.5 A/D转换与数据采集电路设计437

6.3.6 主从单片机通信电路设计438

6.3.7 键盘与显示模块电路设计439

6.3.8 多路数据采集系统软件设计439

第7章 控制类作品系统设计442

7.1 悬挂运动控制系统442

7.1.1 悬挂运动控制系统设计要求442

7.1.2 悬挂运动控制系统设计方案442

7.1.3 步进电机的驱动电路设计448

7.1.4 坐标显示电路和按键输入电路设计450

7.1.5 黑线检测电路设计450

7.1.6 主控制器电路设计451

7.1.7 悬挂运动控制系统软件设计451

7.1.8 系统测试456

7.2 简易智能电动车设计458

7.2.1 简易智能电动车设计要求458

7.2.2 简易智能电动车系统设计方案458

7.2.3 轨迹、金属、障碍物、光源检测和路程测量等传感器电路设计464

7.2.4 单片机控制系统设计467

7.2.5 电机驱动电路设计468

7.2.6 数码管动态显示电路设计469

7.2.7 简易智能电动车系统软件设计470

7.3 液体点滴速度监控装置473

7.3.1 液体点滴速度监控装置设计要求473

7.3.2 液体点滴速度监控装置系统设计方案473

7.3.3 主站、从站单片机系统电路设计474

7.3.4 步进电机驱动电路设计474

7.3.5 液滴检测电路设计475

7.3.6 声光报警电路设计476

7.3.7 液体点滴速度监控装置软件设计477

7.4 自动往返电动小汽车478

7.4.1 自动往返电动小汽车设计要求478

7.4.2 自动往返电动小汽车系统设计方案479

7.4.3 单片机系统电路设计479

7.4.4 电机驱动调速电路设计480

7.4.5 路面黑线检测电路设计481

7.4.6 车速检测电路和电源电路设计481

7.4.7 自动往返电动小汽车软件设计482

7.5 水温控制系统484

7.5.1 水温控制系统设计要求484

7.5.2 水温控制系统设计方案485

7.5.3 温度检测电路设计485

7.5.4 A/D转换器电路设计488

7.5.5 强电控制与驱动电路设计490

7.5.6 交流电过零检测电路设计491

7.5.7 语音电路和打印机接口电路设计492

7.5.8 水温控制系统软件设计493

7.6 电动车跷跷板493

7.6.1 电动车跷跷板设计要求493

7.6.2 电动车跷跷板设计方案494

7.6.3 理论分析与计算495

7.6.4 电动车跷跷板的倾斜角度的测量497

7.6.5 路径检测电路设计500

7.6.6 步进电机驱动电路设计501

7.6.7 电动车跷跷板系统软件设计501

7.7 声音导引系统504

7.7.1 声音导引系统设计要求504

7.7.2 声音导引系统方案设计504

7.7.3 理论分析及计算507

7.7.4 主控制台的主控板电路设计508

7.7.5 音频信号发生电路设计511

7.7.6 音频信号接收电路设计511

7.7.7 小车电机驱动电路设计511

7.7.8 语音播报电路设计514

7.7.9 舵机控制电路设计516

7.7.10 显示电路设计517

7.7.11 声音导引系统软件设计518

参考文献521