电子系统设计与实践（第3版）

第1章基于集成运放的放大电路设计

1.1运算放大器的模型

1.2用集成运放构成的基本放大电路

1.3集成运放的主要参数

1.4集成运放的分类及选择

1.5正确使用集成运算放大器

1.6设计训练题

第2章模拟滤波器设计

2.1模拟有源滤波器设计

2.1.1概述

2.1.2无限增益多重反馈滤波器设计

2.2开关电容滤波器原理及应用

2.2.1开关电容滤波器的基本原理

2.2.2单片集成开关电容滤波器应用

2.3设计训练题

第3章直流稳压电源设计

3.1概述

3.2固定式线性直流稳压电源设计

3.3可调式直流稳压电源设计

3.4开关直流稳压电源设计

3.4.1降压型DC/DC变换电路设计

3.4.2升压型DC/DC变换电路设计

3.4.3极性反转型DC/DC变换电路设计

3.5设计训练题

第4章CPLD和FPGA的基本结构和原理

4.1概述

4.2CPLD的基本结构和原理

4.3FPGA的基本结构和原理

4.4FPGA最小系统设计

4.4.1设计方案

4.4.2硬件电路设计

4.4.3硬件电路测试

4.4.4JTAG间接模式编程配置器件

4.5FPGA最小系统应用举例——正弦信号发生器设计

4.6设计训练题

第5章基于CPLD/FPGA的数字系统设计

5.1概述

5.2硬件描述语言VHDL基础

5.2.1VHDL的语言要素

5.2.2VHDL程序的基本结构

5.2.3VHDL程序的句法

5.2.4常量、变量与信号

5.2.5VHDL结构体的三种描述方法

5.34位数字频率计设计

5.3.1设计题目

5.3.2工作原理

5.3.3硬件电路设计

5.3.4顶层设计和底层模块设计

5.3.5设计项目的QuartusⅡ操作流程

5.44×4矩阵键盘编码器设计

5.4.1设计题目

5.4.2顶层原理图设计

5.4.3底层模块设计

5.4.4设计项目的输入和编译

5.4.5功能测试

5.5设计训练题

第6章SoC单片机C8051F360的基本原理

6.1C8051F360单片机的组成

6.1.1C8051F360单片机简介

6.1.2输入输出端口

6.1.3振荡器

6.1.410位A/D转换器

6.1.510位D/A转换器

6.1.6中断系统

6.1.7可编程计数器阵列

6.1.8外部数据存储器接口

6.1.9异步串行通信接口

6.2单片机最小系统设计

6.2.1方案设计

6.2.2键盘显示模块设计

6.2.3MCU模块电路设计

6.3C8051F360单片机基本程序设计

6.3.1单片机初始化程序设计

6.3.2LCD显示程序设计

6.3.3键盘中断服务程序设计

6.3.4异步串行通信程序设计

6.4设计训练题

第7章SoC单片机系统扩展技术

7.1概述

7.2I/O扩展技术

7.2.1由三极管构成的开关量驱动电路

7.2.2由达林顿管构成的开关量驱动电路

7.2.3采用LT1162构成的H桥驱动电路

7.2.4采用DRV8812构成的步进电机驱动电路

7.3SPI总线扩展技术

7.3.1SPI总线

7.3.2C8051F360单片机的增强型SPI接口

7.3.3SPI总线扩展实例——数控电流源设计

7.3.4SPI总线扩展实例——程控放大器设计

7.3.5SPI总线扩展实例——基于AD9833的信号发生器设计

7.4I2C总线扩展技术

7.4.1I2C总线

7.4.2I2C总线数据传送软件模拟

7.4.3C8051F360单片机的SMBus（I2C）总线接口

7.4.4I2C总线扩展实例——基于ADS1100的电阻测量仪设计

7.4.5I2C总线扩展实例——基于M41T0的可校时数字钟设计

7.5设计训练题

第8章数字化语音存储与回放系统

8.1设计题目

8.2方案设计

8.3模拟子系统设计

8.4大容量存储器接口设计

8.4.1并行大容量存储器接口设计

8.4.2串行大容量存储器接口设计

8.5系统软件设计

8.6系统调试

8.7DPCM语音压缩算法

8.8设计训练题

第9章DDS信号发生器

9.1设计题目

9.2直接数字频率合成的原理

9.3方案设计

9.4模拟量输出通道设计

9.4.1高速D/A电路设计

9.4.2滤波放大驱动电路设计

9.5DDS子系统设计

9.6系统软件设计

9.7系统调试

9.8设计训练题

第10章高速数据采集系统

10.1设计题目

10.2方案设计

10.3模拟量输入通道设计

10.3.1高速A/D转换电路设计

10.3.2信号调理电路设计

10.4FIFO数据缓冲电路设计

10.5系统软件设计

10.6系统调试

10.7锁相环在数据采集系统中的应用

10.8设计训练题

第11章基于CAN总线的温度检测系统

11.1设计题目

11.2CAN总线接口设计

11.2.1CAN总线简介

11.2.2CAN总线硬件接口

11.2.3CAN控制器SJA1000

11.2.4SJA1000内部寄存器功能说明

11.3数字温度传感器DS18B20原理

11.3.1单总线与DS18B20简介

11.3.2DS18B20的操作命令

11.3.3DS18B20的操作时序

11.3.4DS18B20程序设计

11.4系统软件设计

11.5系统调试

11.6设计训练题

参考文献 2100433B

本书内容由模拟电子系统设计、数字电子系统设计、SoC单片机系统设计和综合电子系统设计四部分组成。全书分为11章，包括基于集成运放的放大电路设计、模拟滤波器设计、直流稳压电源设计、CPLD和FPGA的基本结构和原理、基于CPLD/FPGA的数字系统设计、SoC单片机C8051F360的基本原理、SoC单片机系统扩展技术、数字化语音存储与回放系统、DDS信号发生器、高速数据采集系统、基于CAN总线的温度检测系统。每一章后均安排相应的设计训练题。

本书第2版自2008年问世至今已经走过6个年头，承蒙很多高校材料力学教学第一线的老师和同学以及业余读者的关爱和支持，已经连续印刷了10次。 2012年获得清华大学优秀教材特等奖；同年，相应的教学成果获得北京市高等学校优秀教学成果一等奖。2012年本书第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材；2013年被批准为清华大学“985”三期名优教材建设项目立项。

最近的6年里，著者秉承不断提高课程重量、着力培养学生创新思维能力的教育与教学理念，先后在清华大学、南京航空航天大学、北京工业大学以及北京邮电大学从事“材料力学”研究型教学的研究与实践，坚持全过程讲授这门课程，授课对象每年约200名。在同事和同学们的支持与帮助下，对于教育和教学改革又有了一些新的体会和收获。材料力学（第3版）将着重反映6年来我们在研究型教学方面所取得的成果。主要有: 怎样在基于普遍提高教学质量的基础上，培养学生的创新思维能力；怎样提高课程的吸引力，增强课程教学的学术性；怎样挖掘基本教学内容的深度；怎样对传统内容中的某些概念、理论和方法加以改革和更新，突出挑战性。基于此，本书第3版修订的主要内容有以下几方面。

第一，调整了部分章节，将材料的力学性能从“第2章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题”中独立出来，形成“第3章 常温静载下材料的力学性能”； 重写了“剪力图与弯矩图”作为第6章；将原来的第6章分为3章: “第7章 平面弯曲正应力分析与强度设计”和“第8章 弯曲剪应力分析与弯曲中心的概念”以及“第9章 斜弯曲、弯曲与拉伸或压缩同时作用时的应力计算与强度设计”；将原来的第8章分为: “ 应力状态与应变状态分析”和“一般应力状态下的强度设计准则及其工程应用”，分别列为第11章和12章；将原来的12章也分为两章: “动载荷与动应力概述”和“疲劳强度与构件寿命估算概述”，分别列为第16章和第17章。

第二，增加了部分教学内容，主要有: 部分非金属材料的力学性能；梁的位移叠加法中的逐段刚化法；应变分析；细长压杆实验结果；线性累积损伤与疲劳寿命估算等。

第三，将力系简化的方法引入横截面的内力分析，改革传统剪力图与弯矩图的画法。

第四，正确处理变形与位移概念的联系与区别，将确定梁的转角和挠度的章节名改为“梁的位移分析与刚度设计”。

第五，在部分章节引入“反问题”: 相对于正问题，反问题的解答不是唯一的，通过对于反问题的思考，一方面可以加深对于正问题的理解；另一方面可以激励创新思维。

第六，在部分章节设计了“开放式思维案例”作为学生课外学习和研究的资源。最近几年的教学实践表明，这对于刺激思维鼓励创新是一种有效的措施。材料力学（第3版）第七，增加了若干工程案例以及灾难性工程事故的力学解析。

第八，增加和改变了部分例题和习题。

随着课程研究型教学在更多高校开展、深入和发展，材料力学的课程教学以及教材建设还会遇到一些新问题，我们将一如既往地坚持“在教学中研究，在研究中教学”，以不断提高人才培养质量为己任，在教学实践的基础上，不断提高材料力学教材的质量。

这一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在国内完成；2013年7—8月在加拿大多伦多定稿。定稿期间，得到旅加的赵渊先生和范心明女士的大力支持和协助，在本书出版之际，著者谨表诚挚谢意。

诚挚地感谢广大读者对本书的关爱，希望大家对本书的缺点和不足提出宝贵意见。

范钦珊2014.1.11

• 课程资源

《建筑CAD（第3版）》数字课程的数字化资源为教材配套图纸CAD文件、工程案例、拓展模块等。

《建筑CAD（第3版）》配有二维码资源。

《Ansys入门（第3版）》是中国电力出版社出版的书籍。

序

第1章 CAE及ANSYS概述

1.1 计算机辅助分析概论

1.2 有限元素法简介

1.3 ANSYS软件结构

1.4 ANSYS软件界面说明

1.5 ANSYs0nLineHelp系统 2100433B