何謂電子系統(tǒng)?它有哪些內(nèi)容和特點?現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計有什么特點?

發(fā)布時間:2023-08-13
概括地講,凡是可以完成一個特定功能的完整的電子裝置都可以稱為電子系統(tǒng)。大到航天飛機的測控系統(tǒng),小到電子計時器,它們都是電子系統(tǒng)。 雖然電子系統(tǒng)的大小不一,功能各異,結(jié)構(gòu)也千差萬別,但從完成該系統(tǒng)功能的角度看,其組成大致可以分為四個部分:廣義對象部分、傳感部分、信息處理部分和執(zhí)行部分,如圖1所示。
1. 廣義對象部分
廣義對象包括通常意義下的控制對象和對象所處的外部環(huán)境。
2. 傳感部分
傳感部分相當于人的感覺器官,它把系統(tǒng)工作過程中,系統(tǒng)本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)檢測出來,經(jīng)過一定的變換,成為一種可測定的物理量,傳送到系統(tǒng)的信息處理部分。
3. 信息處理部分
在智能型的電子系統(tǒng)中,信息處理部分往往由微處理器組成,這部分相當于人的大腦。來自各傳感器部分的信息集中到這里,經(jīng)過處理之后再對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令,它是智能型電子系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部分。
4. 執(zhí)行部分
執(zhí)行部分相當于人的手足。信息處理部分發(fā)出的指令通過執(zhí)行機構(gòu)才能實現(xiàn)各種所要求的功能。
根據(jù)電子系統(tǒng)所完成的功能不同,大致有以下幾種常用的電子系統(tǒng):
① 測控系統(tǒng)
大到航天器的飛行軌道控制和工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng),小到自動照相機的快門系統(tǒng)等;
② 測量系統(tǒng)
如電量及非電量的精密測量
③ 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
如語言、圖像、雷達信息處理等;
④ 通信系統(tǒng)
如數(shù)字通信,微波通信等;
⑤ 計算機系統(tǒng)
計算機本身就是一個電子系統(tǒng),它可以單臺工作,也可以多臺聯(lián)網(wǎng)工作;
⑥ 家電系統(tǒng)
如多媒體彩電、數(shù)碼影碟機和攝像機等。對于一個復(fù)雜電子系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的研制,從提出任務(wù)到定型生產(chǎn),其過程大致如圖2所示。它應(yīng)包括總體論證、系統(tǒng)設(shè)計、軟硬件開發(fā)、聯(lián)機調(diào)試和產(chǎn)品定型等幾個步驟。
圖2 智能型電子系統(tǒng)開發(fā)過程示意圖
由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展,集成電路和電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度大概是每6年提高10倍,因此電子系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜程度也在相應(yīng)提高。簡單的手工設(shè)計方法已無法滿足現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的要求。因此許多軟件公司紛紛研制采用自上而下設(shè)計方法的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。在20世紀70年代中期,出現(xiàn)了基于手工布局布線的第一代cad工具(計算機輔助設(shè)計),1981—1982年出現(xiàn)了基于原理圖設(shè)計仿真的第二代eda系統(tǒng)(電子設(shè)計自動化),到了1987—1988年又推出了基于rtl(寄存器傳輸語言)的設(shè)計、仿真、邏輯綜合的第三代eda技術(shù)。為了適應(yīng)電子系統(tǒng)發(fā)展日益復(fù)雜的需求,世界上各大軟件公司紛紛推出新一代eda設(shè)計軟件。新一代的eda設(shè)計軟件已經(jīng)實現(xiàn)了真正的設(shè)計自動化,但目前還只限于數(shù)據(jù)處理、通信及多媒體領(lǐng)域。
但目前所通用的行為級設(shè)計軟件都是數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計軟件。由于模擬電路的復(fù)雜性,目前實用的模擬行為級模型的建立剛剛開始,要達到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的水平還需要一定時間。
電子設(shè)計自動化的廣泛使用,使得設(shè)計者可以集中精力于系統(tǒng)的高層設(shè)計,諸如算法、功能等概念設(shè)計方面,而把大量的具體設(shè)計過程留給eda軟件去完成,改變了傳統(tǒng)設(shè)計過多地依賴設(shè)計者的知識和經(jīng)驗,代之以定性化的系統(tǒng)級目標設(shè)計和由軟件完成的定量化的多層次設(shè)計計算。同時在eda軟件中集成了大量的成熟經(jīng)驗、算法及工具,保證了設(shè)計的可靠性及水平,加速了設(shè)計速度,滿足了日益復(fù)雜的設(shè)計需要。而且,由于eda的廣泛應(yīng)用,使具有一定電路基礎(chǔ)知識及計算機技能的人員經(jīng)過培訓(xùn)即可勝任這項工作。由此可見,電子設(shè)計自動化是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的基本手段,是走向市場、走向社會、走向國際的基本技能。不會使用電子設(shè)計自動化工具就無法適應(yīng)現(xiàn)代電子與信息社會對電子設(shè)計人員的要求。
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