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1、电子系统设计（含实践）实验课程教学大纲课程代码：ELIE2006学分/学时：2.0/54课程名称：电子系统设计（含实践）英文名称：ElectronicSystemDesign课程性质：专业必修课开课学期：第7学期适用专业：电子信息工程、通信工程、信息工程先修课程：微处理器与微计算机系统、嵌入式系统设计等课程后续课程：毕业设计课程负责人：邓晶大纲审核人：王丽荣开课单位：电子信息学院大纲执笔人：邓晶一、课程性质和教学目标课程性质：电子系统设计（含实践）是电子信息工程专业一门重要的专业必修课，是为该专业本科生开设的一门综合性、设计性的实践课程，是为培养学生的创新思维和工程实践能力而设置。本课程通过以
2、工程实践为背景的电子系统设计与实现，使学生在了解电子系统的组成、设计原则与方法的基础上，将已学过的知识综合运用于电子系统设计中，使学生学习和掌握电子系统的构建、调试、测试方法，培养学生电子系统设计的能力。通过项目设计、制作等环节，以团队合作方式让学生掌握如何根据系统功能要求提出电子系统的设计方案，并搭建和调试该系统，培养学生对工程项目的调研与分析能力、问题发现与解决能力，以及报告书写的能力，为从事电子信息技术相关的实际工作及解决复杂工程问题能力积累实践经验。教学目标：本课程的教学目标如下：1 .根据工程应用的实际需要，提出电子系统的功能和性能要求，掌握电子系统的基本组成，分析电子系统的各组成部
3、分，查询文献资料寻求多种设计解决方案，综合考虑成本、社会、安全、法律和环境等因素影响。【2-2】2 .掌握电子系统特别是基于微型计算机的电子系统设计方法，运用专业知识对多种方案进行对比优选，分析优化系统组成，创新性的设计电子系统。【3-3】3 .根据系统设计方案进行软硬件设计，运用适当工具搭建并调试设计的电子系统，并通过实验方法验证系统功能。【4-2】4 .根据系统功能要求，在小组内进行分工合作，各自完成系统部分功能，并做好和系统其他部分的衔接工作。9-2二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标2、问题分析2-2能通过文献研究并结合专业基础知识对复杂工程问题进行有效表达，并给出解
4、决方案。教学目标13、设计/开发解决方案3-3能综合利用专业知识，对设计方案进行优选和优化，体现创新意识。教学目标24、研究4-2能基于专业理论，针对电子信息领域的模块和系统，选择研究路线，设计可行的实验方案。教学目标39、个人和团队9-2了解团队中的成员定位，能胜任团队成员的角色与责任，组织团队成员开展工作，完成团队分配的工作，具备在多学科团队合作中发挥作用的能力。教学目标4三、课程教学内容及学时分配本课程共54学时，每组23人，每次课3学时，每小组可选择以下多个题目中的任意一个，也可以是任课教师同意的自选题目。序号项目名称实验类型学时分配每组人数必开/选开1基于VS1053B音乐播放器的设
5、计设计性5423选开2GPS信息接收与显示系统的设计设计性5423选开3基于AD9850DDS信号发生器的设计设计性5423选开4基于MFRC522RFID读写器的设计设计性5423选开5基于nRF24L01无线通信系统的设计设计性5423选开6基于nRF905无线通信系统的设计设计性5423选开7音频信号分析仪的设计设计性5423选开8无线网关的设计设计性542-3选一9基于WIFl安防报警节点的设计设计性5423选开10自选题目（需经指导教师同意）设计性5423选一每个课题学时分配如下:序号实验项目目的、要求实验内容学时分配1课程介绍、课题讲述选题、分组分配课题、课题的讲解62课题研习与分
6、析查阅资料芯片资料，系统工作原理33开题报告理解课题学生汇报、共同讨论分析34电路制作制作实物制作实物125软件编程编程学习按照项目要求设计程序126电路调试、测试系统调试调试电路板并测试数据127课程总结交流收获分小组汇报交流6四、实验内容及教学要求设计项目1：基于VS1053B音乐播放器的设计1 .教学内容设计一个基于VS1053B音乐播放器，具体要求如下：(1)播放可识别格式的音频文件；(2)采用键盘选择工作模式；(3)采用LCD显示播放曲目的名称及相关信息。2 .教学目标(1)了解音乐播放器的工作原理、系统组成及特点；(2)熟悉VS1053B音频编码器、解码器的工作过程、特性及使用；(
7、3)掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3 .能力：能够应用音频编解码器的知识解决音乐播放的复杂工程问题。4 计项目2：GPS信息接收与显示系统的设计1 .教学内容设计一个GPS信息接收与显示系统，具体要求如下：(1)单片机与GPS模块能够进行通信；(2)单片机接收GPS定位信息，包括实时时间、所在地的经度和纬度；(3)采用LCD实时显示GPS定位信息。2 .教学目标(1)了解GPS信息接收与显示系统的工作原理、系统组成及特点；(2)熟悉GPS接收模块的特性及使用，熟悉NMEA-0183通信协议；(3)掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3 .能力：
8、能够将GPS通信协议应用于解决空间导航、定位的复杂工程问题。设计项目3：基于AD9850DDS信号发生器的设计1 .教学内容设计一个基于AD9850DDS的信号发生器，具体要求如下：(1) DDS输出频率范围:IHz-10MHz；（2）可实现多种频率的设定功能，具有跳频、点频、扫频工作模式；（3）采用LCD实时显示输出频率的信息。2 .教学目标（1）了解基于DDS信号发生器的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉DDS模块AD9850的特性及使用，熟悉LCD显示电路的设计；（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3 .能力：能够将DDS直接数字频率合成的概念用于解决高频信
9、号发生器的复杂工程问题。4 计项目4：基于MFRC522RFID读写器的设计1 .教学内容设计一个基于MFRC522的RFlD读写器，具体要求如下：（1）单片机与MFRC522模块进行通信；（2）采用LCD实时显示电子标签的ID信息。2 .教学目标（1）了解基于MFRC522的RFn）读写器的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉MFRC522模块的特性及使用，熟悉电子标签的内部结构及使用。（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3 .能力：能够应用RFID射频自动识别技术解决RFID读写器的复杂工程问题。设计项目5：基于nRF24L01无线通信系统的设计L教学内容设计一
10、个基于nRF24L01无线通信系统，具体要求如下：（1）实现nRF24L01点对点无线通信；进一步可实现点对多点无线通信；（2）发送端通过按键控制发送数据；（3）接收端采用LCD实时显示接收到的数据。4 .教学目标（1）了解和熟悉基于nRF24L01无线通信系统的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉无线通信芯片nRF24L01的特性及使用；熟悉多种串行总线的使用；（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。5 .能力：能够将近距无线通信的概念应用于解决点对点和点对多点无线通信的复杂工程问题。设计项目6：基于nRF905无线通信系统的设计L教学内容设计一个基于nRF905无线
11、通信系统，具体要求如下：（1）实现nRF905点对点无线通信；进一步可实现点对多点无线通信；（2）发送端通过按键控制发送数据；（3）接收端采用LCD实时显示接收到的数据。2 .教学目标（1） 了解和熟悉基于RF905无线通信系统的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉无线通信芯片nRF905的特性及使用；熟悉多种串行总线的使用；（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3 .能力：能够采用多种串行总线解决无线通信的复杂工程问题。4 计项目7：音频信号分析仪的设计1 .教学内容设计一个音频信号分析仪，具体要求如下：（1）可分析音频信号频率成分；（2）输入信号的频率范围：200
12、Hz-10kHz；电压范围（峰-峰值）：IOOmV-5V；（3）频率分辨力：分OHz。2 .教学目标（1） 了解音频信号分析仪的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉FFT原理与算法、频谱测量与分析、LCD显示；（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3.能力：能够采用快速傅里叶变换（FFT）解决音频信号分析的复杂工程问题。设计项目8：无线网关的设计L教学内容设计一个基于HLK-RM04的无线网关，具体要求如下：无线网关可工作在网关、桥接、无线路由器和无线AP等四种工作模式；2.教学目标（1）了解无线网关的工作原理、系统组成及特点；（2）熟悉HLK-RM04模块的工作原理
13、、特点及应用。（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3.能力：能够将无线路由器、无线AP等基础知识应用于分析和解决无线网关的复杂工程问题，培养学生分析问题能力以及综合运用所学知识的能力。设计项目9：基于WIFI安防报警节点的设计L教学内容设计一个基于WIFl智能家居安防报警节点，具体要求如下：（1）通过气体、温湿度、红外、门磁传感器等智能家居传感器收集分布在各节点处的环境状态参数；（2）将收集到的数据通过WIFl上传到主控节点进行处理；（3）在监测到异常时，以报警的形式通知用户。2.教学目标（1）了解基于WlFl智能家居安防报警节点的工作原理、系统组成及特点；（2）熟
14、悉各传感器模块的特点及应用；熟悉WIFl模块的特点及应用；（3）掌握单片机的硬件设计和软件设计；掌握电子系统的设计和应用。3.能力：能够将智能家居基本概念、WIFl基础知识应用于分析和解决安防报警复杂工程问题。设计项目10：自选题目（需经指导教师同意）1 .教学内容学生自拟2 .教学目标（1）掌握电子系统的应用及设计，掌握应用软件的设计；（2）掌握电子系统的整体设计流程。3 .能力：能够将所学的基础知识和基本概念应用于分析和解决自选课题的复杂工程问题，培养学生分析问题能力以及综合运用所学知识的能力。五、考核及成绩评定方式1 .考核方式：通过平时成绩和电子作品制作进行考核。2 .成绩评定方式：平
15、时成绩20%,实验成绩80%。其中：平时成绩包括平时各模块完成情况、出勤情况和课堂表现（占总成绩20%）；实验成绩（占总成绩80%）。课程目标达成情况及考试成绩评定占比（）课程教学目标支撑毕业要求考试和评价方式成绩占比（%）成绩比例（%）平时成绩实验成绩期中考试期末考试教学目标1支撑毕业要求2-21000010教学目标2支撑毕业要求3-30400040教学目标3支撑毕业要求4-20400040教学目标4支撑毕业要求9-21000010合计2080001003.评价标准实验成绩考核评价标准基本要求评价标准成绩优秀良好合格不合格比例（%）根据要求，提出系概念清晰，能准概念较清晰，基本掌握概概念不清
16、教统功能，掌握电子确地描述电子系能描述电子念，能基本描楚，不能描学系统组成，分析各统，能对系统性系统，对系统述电子系统，述系统，不组成部分，寻求多能指标进行正确性能作出描尚能对系统性能对系统性10目种设计、解决方案的描述和分析。述和分析。能作出描述和能作出描述标（支撑毕业要求分析。和分析。12-2)能合理选择芯片较为合理选能较为合理选不能合理选掌握电子系统特设计电子系统，择芯片设计别是基于微型计对获得结果进行电子系统，报择芯片设计电择芯片设计算机的电子系统有效分析；报告告撰写规范，子系统，报告电子系统，教设计方法，运用专撰写规范，内容内容较完整；撰与尚规范，没有交报学业知识对多种方完整，条理清
17、晰；自己努力完内容基本完告；或者基40目案进行对比优选，自己努力完成，成，没有抄整；自Ci努力本上是抄标分析优化系统组没有抄袭；有核袭。有核心问完成，没白抄袭。核心问题袭；或者内容太空泛，2成，创新性的设计心问题的心得体题的心得体电子系统。（支撑会、有创意，有会，但自己个的心得体会较太简单。毕业要求3-3）自己的个人见解人见解和想少，无创意和和想法。法较少。个人想法。根据系统设计方能独立完成自身具备系统搭具备基本的系不具备系统教案进行软硬件设负责部分系统的建调试能力，统搭建调试能搭建调试能计，运用适当工具搭建与调试，结结果大部分力，结果部分力，基本概学搭建并调试设计果正确；熟悉系正确：了解系正
18、确；基本了念不清楚，40目的电子系统，并通统工作原理，能统工作原理，解系统工作原不了解系统标过实验方法验证合理实现所设计能实现所设理，能实现所工作原理，3系统功能。（支撑的电子系统功计电子系统设计的电子系不能实现系毕业要求4-2）能。大部分功能统的部分功能统的功能根据系统功能要能根据要求合理能根据要求基本能根据实不能根据要求，在小组内进行设计电路，给出合理设计电验要求设计电求设计电路分工合作，各自完实现方案；独立路，给出实现路，给出实现给出实现方成系统部分功能，完成系统设计，方案；完成系方案；基本完案；不能完10并做好和系统其对结果能进行有统设计，对结成系统设计，成系统设他部分的衔接工效分析。
19、果进行分析。对结果能进行计，对结果4作。（支撑毕业要求9-2）部分分析。没有分析。六、主要仪器设备及现有台套数1 .计算机（安装KeilVision4软件）：30台2 .系统开发板(MSP430CPiJ或STM32CPU)：30套3.示波器：30台4.万用表：30台5.直流电源30台6.信号发生器30台7 .工具箱8 .电子元器件1套/人若干七、教材及参考书1 .自编教材2 .参考书：1L沈建华、杨艳琴编著，MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践，北京航空航天大学出版社，2008年7月2 .李宁编著，基于MDK的STM32处理器开发应用，北京航空航天大学出版社,2008年10月3,黄智伟编著，全国大学生电子设计竞赛系统设计，北京航空航天大学出版社，2006年12月4.田良、王尧、黄正瑾、陈建元、束海泉编著，综合电子设计与实践，东南大学出版社，2002年3月5,黄正瑾编著，电子设计竞赛赛题解析，东南大学出版社，2005年7月61.杨居义主编，单片机课程设计指导，清华大学出版社，2009年9月
