本書以培養會設計、能發展、具有創新精神和實踐能力的創新型工程實踐人纔為目的，全面、繫統地對嵌入式硬件電路設計技術，以及相關知識和應用實例進行介紹。通過本書的學習，讀者能夠初步了解並掌握嵌入式硬件電路設計的基本內容及實用技術。全書共10章，主要內容包括嵌入式處理器和嵌入式繫統簡介、基本電路設計、繫統前向通道檢測與信息獲取電路設計、人機交互接口電路設計、繫統輸出通道電路設計、通信接口電路設計、EDA與可編程邏輯器件應用、基於Altium Designer電路原理圖與PCB設計、Proteus仿真技術應用，以及電子繫統綜合設計實例。各章配有相應的例題和參考練習題，可供教學選用。

馬洪連，男，教授，大連理工大學軟件學院實驗中心主任，全國"嵌入式繫統專家委員會”委員。講授嵌入式繫統設計與應用 、計算機組成原理與結構、微型計算機接口技術等課程。研究方向為：嵌入式繫統設計及應用技術、智能繫統與智能儀器儀表技術、無線通信技術。獲全國"寶鋼優秀教師獎”稱號（教育部）、 遼寧省"十一五”規劃優秀教育研究成果二等獎、第四屆遼寧省高等學校優秀學術成果二等獎等。

第1章嵌入式處理器與嵌入式繫統簡介 （1）
1．1 概述 （1）
1．2 嵌入式處理器 （2）
1．2．1 微控制器 （2）
1．2．2 微處理器 （8）
1．2．3 數字信號處理器 （12）
1．2．4 片上繫統 （12）
1．3 嵌入式繫統簡介 （14）
1．3．1 嵌入式繫統結構 （14）
1．3．2 嵌入式硬件繫統 （15）
1．3．3 嵌入式軟件繫統 （15）
1．4 嵌入式繫統開發環境與開發技術 （18）
1．4．1 嵌入式繫統開發流程 （18）
1．4．2 嵌入式繫統開發技術 （19）
1．4．3 嵌入式繫統調試技術 （20）
1．4．4 IAR開發環境簡介 （20）
習題與思考題 （20）
第2章常用電子電路的設計與實現 （22）
2．1 繫統電源部分的設計與實現 （22）
2．1．1 直流穩壓電源概述 （22）
2．1．2 串聯型線性直流穩壓電源 （23）
2．1．3 開關型直流穩壓電源 （26）
2．1．4 交流電和電池供電切換電路 （34）
2．1．5 穩壓電源設計實例 （35）
2．2 典型信號發生電路設計 （38）
2．2．1 函數信號發生器 （38）
2．2．2 電壓-頻率轉換電路 （41）
2．3 常用電路的設計 （42）
2．3．1 聲控電路及其設計 （42）
2．3．2 光控電路及其設計 （43）
2．3．3 紅外遙控電路及其設計 （44）
習題與思考題 （46）
第3章繫統前向通道電路設計 （47）
3．1 傳感器及應用技術 （47）
3．1．1 概述 （47）
3．1．2 常用傳感器及應用技術 （48）
3．2 自動識別技術及應用 （56）
3．2．1 概述 （56）
3．2．2 條形碼及應用 （57）
3．2．3 無線射頻識別技術及應用 （60）
3．3 模擬信號檢測電路設計 （65）
3．3．1 檢測繫統結構 （65）
3．3．2 多路信號選擇電路 （67）
3．3．3 信號調理電路設計 （68）
3．3．4 模 / 數轉換器及應用 （70）
3．4 數字信號與非電量參數的檢測技術 （78）
3．4．1 開關量信號的檢測 （78）
3．4．2 時間型信號的檢測 （79）
3．4．3 頻率及周期型信號的檢測 （79）
習題與思考題 （80）
第4章人機交互接口電路設計 （82）
4．1 按鍵式接口電路設計 （82）
4．1．1 概述 （82）
4．1．2 鍵盤及接口電路設計 （83）
4．2 顯示器接口電路設計 （84）
4．2．1 LED顯示器接口電路設計 （85）
4．2．2 液晶顯示器接口設計及應用 （89）
4．3 觸摸屏及接口電路設計 （107）
4．3．1 電阻式觸摸屏 （107）
4．3．2 電容式觸摸屏 （109）
4．3．3 紅外線式觸摸屏 （109）
4．3．4 觸摸屏接口電路設計實例 （111）
習題與思考題 （113）
第5章繫統輸出通道電路設計 （114）
5．1 模擬量輸出通道 （114）
5．1．1 概述 （114）
5．1．2 D/A轉換器及應用 （115）
5．1．3 功率驅動電路設計 （124）
5．2 開關量輸出及驅動電路設計 （125）
5．3 電機驅動電路設計實例 （127）
5．3．1 直流電機控制 （127）
5．3．2 步進電機控制 （128）
習題與思考題 （131）
第6章 通信接口電路設計 （132）
6．1 概述 （132）
6．2 有線通信接口電路設計 （134）
6．2．1 通用異步收發器 （134）
6．2．2 RS-232C標準串行通信 （136）
6．2．3 通用串行總線（USB） （138）
6．2．4 單總線串行通信 （140）
6．2．5 內部集成電路串行總線通信 （146）
6．2．6 串行外圍設備接口 （157）
6．2．7 控制器局域網總線 （162）
6．2．8 RS-485標準串行通信 （164）
6．3 無線通信接口技術 （166）
6．3．1 藍牙無線通信技術 （166）
6．3．2 ZigBee無線通信技術 （168）
6．3．3 Wi-Fi移動通信技術 （170）
6．3．4 2G/3G/4G/5G現代通信技術 （171）
習題與思考題 （173）
第7章 EDA與可編程邏輯器件應用 （175）
7．1 電子設計自動化技術EDA （175）
7．1．1 概述 （175）
7．1．2 常用的EDA工具 （177）
7．2 硬件描述語言 （179）
7．2．1 VHDL描述語言 （179）
7．2．2 Verilog HDL描述語言 （181）
7．2．3 Verilog HDL和VHDL的比較 （182）
7．3 可編程邏輯器件簡介 （182）
7．4 EDA的設計流程與相關開發環境 （186）
7．4．1 EDA的設計流程 （186）
7．4．2 FPGA/CPLD開發工具軟件簡介 （188）
7．5 微控制器與FPGA並行通信接口設計 （192）
7．5．1 單片機與FPGA並行單向通信 （192）
7．5．2 單片機與FPGA並行雙向通信 （194）
習題與思考題 （197）
第8章 基於Altium Designer的電路原理圖與印制電路板設計 （198）
8．1 Altium Designer 10開發軟件簡介 （198）
8．2 電路設計基本知識 （199）
8．2．1 電路原理圖設計器件庫簡介 （199）
8．2．2 印制電路板設計的基礎知識 （201）
8．3 電路原理圖設計 （204）
8．3．1 電路原理圖的設計流程 （204）
8．3．2 電路原理圖設計注意事項 （205）
8．3．3 電路原理圖應用設計舉例 （205）
8．4 印制電路板的設計 （213）
8．4．1 印制電路板設計的工作流程 （213）
8．4．2 印制電路板的設計實例 （215）
習題與思考題 （230）
第9章 Proteus電路設計與仿真技術應用 （231）
9．1 Proteus軟件概述 （231）
9．1．1 Proteus軟件特點 （231）
9．1．2 Prot器件資源庫 （232）
9．2 Proteus ISIS軟件功能簡介 （233）
9．2．1 Proteus ISIS的安裝與啟動 （233）
9．2．2 Proteus ISIS工作界面與菜單功能 （235）
9．2．3 Proteus ISIS交互式仿真軟件基礎 （239）
9．3 基於Proteus ISIS的電路設計基礎 （241）
9．4 Proteus ISIS電路設計應用實例 （244）
9．4．1 運算放大器電路設計應用實例 （244）
9．4．2 基於微控制器的流水彩燈設計應用實例 （248）
習題與思考題 （254）
第10章 電子繫統設計應用實例 （255）
10．1 電子繫統設計概述 （255）
10．2 多路溫度監控報警繫統設計應用實例 （257）
參考文獻 （269）

目前，國內高校IT相關專業的學生普遍存在一種軟件編程能力較強、硬件設計能力偏弱的現像。隨著社會對嵌入式繫統、物聯網工程，以及無線通信設備、智能儀器儀表和智能裝置、工業自動化等設計人員需求的日益提高，社會急需能夠獨立進行現代電子繫統設計，尤其是嵌入式硬件繫統設計方面的人纔。

本書從設計和實用的角度出發，首先從構成電子繫統的核心部件和相關電路入手，介紹嵌入式處理器及繫統的組成，以及常用電子電路的設計；然後講述常用傳感器及應用技術，繫統前向通道的信號感知識別和調理電路，A/D轉換器，人機交互接口電路的組成與應用，繫統後向輸出執行電路，以及現代EDA工具，現代電子電路設計與虛擬仿真方面的知識；最後介紹電子繫統的設計方法、設計步驟，並給出了典型的電子繫統設計實例。本書具有如下特點：

（1）本書繫統全面，注重理論與實踐相結合，針對專業性較強和學生缺乏感性認識的教學內容，輔以圖、表、文等並用的教學手段，加深學生對電子繫統設計的理解。

（2）內容層次清楚、規範，從設計的角度出發，注重學生綜合能力的培養。

（3）將新理念、先進技術和教學實踐相結合，側重創新型人纔的培養。

全書共10章：分別為嵌入式處理器與嵌入式繫統簡介，常用電子電路設計與實現，繫統前向通道電路設計，人機交互接口電路設計，繫統輸出通道電路設計，通信接口電路設計，EDA與可編程邏輯器件應用，基於Altium Designer電路原理圖與印制電路板設計，Proteus仿真技術應用，電子繫統綜合設計實例。

本書作者多年來一直從事電子技術、嵌入式繫統設計與應用等專業的教學和科研工作，主持和參與了多項科研項目的開發和設計方面的工作，所以在本書的編寫過程中精選內容，力求符合從事現代電子技術設計與開發的初學者的特點，做到概念清晰、理論聯繫實際；在敘述方法上，力求由淺入深、通俗易懂、便於學習，以使讀者能在較短的時間內迅速掌握相關知識，起到事半功倍的作用。

本書適合作為高等院校相關專業的教材，也可供從事現代電子技術開發設計人員及愛好者參考。

作者首先感謝電子工業出版社的編輯，是他們的大力支持，纔能使本書很快出版發行。本書在編寫的過程中參考和引用了相關的參考書、文獻和文章，在此向相關作者表示深切的謝意。

由於現代電子技術的發展非常迅速，新技術、新成果不斷湧現和更新，書中難免存在錯誤、疏漏和不妥之處，希望廣大讀者多加諒解，並及時聯繫作者，以期在後續版本中進行完善。

作 者

2018年5月於大連