《电子系统设计（含实践）》实验课程教学大纲 课程名称：电子系统设计（含实践） 课程代码：ELIE2006 英文名称：Electronic System Design 课程性质：专业必修课 学分/学时：2.0/54 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 开课单位：电子信息学院 课程负责人：邓晶 大纲执笔人：邓晶 大纲审核人：王丽荣 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 1
1 《电子系统设计(含实践)》实验课程教学大纲 课程名称：电子系统设计(含实践) 课程代码：ELIE2006 英文名称：Electronic System Design 课程性质：专业必修课 学分/学时：2.0 / 54 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 开课单位：电子信息学院 课程负责人：邓晶 大纲执笔人：邓晶 大纲审核人：王丽荣 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，并给出解决方案。 教学目标 3、设计/开3-3能综合利用专业知识，对设计方案进行优选和 发解决方案 优化，体现创新意识。 教学目标2 4、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3 9、个人和团 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 教学目标4 的工作，具备在多学科团队合作中发挥作用的能力。 三、课程教学内容及学时分配 本课程共54学时，每组2一3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音乐播放器的设计 设计性 54 2~3 选开 2 GS信息接收与显示系统的设计 设计性 2-3 选开 基于AD9850DDS信号发生器的设计 设计性 2-3 选开 基于MFRC522RFID读写器的设计 设计性 54 2-3 选开 基于nRF24LO1无线通信系统的设计 设计性 54 2~3 选开 6 基于nRF9O5无线通信系统的设计 设计性 54 2-3 选开 音频信号分析仪的设计 设计性 54 2~3 选开 8无线网关的设计 设计性 54 2x3 选开 9 基于WIFL安防报警节点的设计 设计性 23 选开 10 自选题目（需经指导教师同意〉 设计性 54 2~3 选开 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 课程介绍、课题讲述 选题、分组 分配课题、课题的讲解 6 2课题研习与分析 查阅资料 芯片资料，系统工作原理 3 3开题报告 理解课题 学生汇报、共同讨论分析 3 4电路制作 制作实物 制作实物 12 2
2 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，并给出解决方案。 教学目标 1 3、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 2 4、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 3 9、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 2～3 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 音乐播放器的设计 设计性 54 2～3 选开 2 GPS 信息接收与显示系统的设计 设计性 54 2～3 选开 3 基于 AD9850 DDS 信号发生器的设计 设计性 54 2～3 选开 4 基于 MF RC522 RFID 读写器的设计 设计性 54 2～3 选开 5 基于 nRF24L01 无线通信系统的设计 设计性 54 2～3 选开 6 基于 nRF905 无线通信系统的设计 设计性 54 2～3 选开 7 音频信号分析仪的设计 设计性 54 2～3 选开 8 无线网关的设计 设计性 54 2～3 选开 9 基于 WIFI 安防报警节点的设计 设计性 54 2～3 选开 10 自选题目（需经指导教师同意） 设计性 54 2～3 选开 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 6 2 课题研习与分析 查阅资料 芯片资料，系统工作原理 3 3 开题报告 理解课题 学生汇报、共同讨论分析 3 4 电路制作 制作实物 制作实物 12
5软件编程 编程学习 按照项目要求设计程序 12 6电路调试、测试 系统调试 调试电路板并测试数据 12 7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： ()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： (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。 设计项目2：GPS信息接收与显示系统的设计 教学内容 设计一个GPS信息接收与显示系统，具体要求如下： ()单片机与GS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GS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-O183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：能够将GS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：1Hz~10Mz: (2)可实现多种频率的设定功能，具有跳频、点频、扫颜工作模式： (3)采用LCD实时显示输出频率的信息。 2.教学目标 (I)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
3 5 软件编程 编程学习 按照项目要求设计程序 12 6 电路调试、测试 系统调试 调试电路板并测试数据 12 7 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； （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。 设计项目 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：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 AD9850 DDS 信号发生器的设计 1.教学内容 设计一个基于 AD9850 DDS 的信号发生器，具体要求如下： (1) DDS 输出频率范围：1Hz～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DS直接数字频率合成的概念用于解决高频信号发生器的复杂工 程问题。 设计项目4：基于MRC522RFID读写器的设计 1.教学内容 设计一个基于MFRC522的RFID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FRC522的RFID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mRF24L01无线通信系统的设计 1.教学内容 设计一个基于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。 2.教学目标 (1)了解和熟悉基于nRF2401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RF24L01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nRF9O5无线通信系统的设计 1.教学内容 设计一个基于n905无线通信系统，具体要求如下： (1)实现RF905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RF905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颜。 4
4 （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号发生器的复杂工 程问题。 设计项目 4：基于 MF RC522 RFID 读写器的设计 1.教学内容 设计一个基于 MF RC522 的 RFID 读写器，具体要求如下： （1）单片机与 MF RC522 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 MF RC522 的 RFID 读写器的工作原理、系统组成及特点； （2）熟悉 MF RC522 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 1.教学内容 设计一个基于 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。 2.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。 3.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 1.教学内容 设计一个基于 nRF905 无线通信系统，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 nRF905 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
设计项目7：音颜信号分析仪的设计 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：200Hz~10kz:电压范围（峰-峰值）：100mV~5V: (3)频率分辨力：100Hz。 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FT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（下FT)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 1.教学内容 设计一个基于LK-M04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LK-RM04模块的工作原理、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 1.教学内容 设计个基干F工智能家居安防报客节点，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WIFI上传到主控节点进行处理： (3)在监画到异常时，以报警的形式通知用户。 2.教学目标 (1)了解基千WIFI智能家居安防报警节点的工作原理、系统组成及特点： (2)熟悉各传感器模块的特点及应用；熟悉WIFI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、WIFI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）
5 设计项目 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：200Hz～10kHz；电压范围(峰-峰值)：100mV～5V； (3) 频率分辨力：100Hz。 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 1.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、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 1.教学内容 设计一个基于 WIFI 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 WIFI 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 WIFI 智能家居安防报警节点的工作原理、系统组成及特点； （2）熟悉各传感器模块的特点及应用；熟悉 WIFI 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、WIFI 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）