1.3 现代电子系统的组成在线视频

下面讲第一章第三节

现代电子系统的组成

电子系统处理的信号是电信号

那么电信号是什么样子

有什么特征呢

电信号是随时间变化的电压或者电流

可以用函数或者波形来表示

电信号又可以根据它变化的特征分为

数字信号和模拟信号

所谓数字信号是指

在时间和数值上都离散的信号

比如左边这个图

我们可以看到信号的出现

只在确定的时间点上

也就是离散的时间点上

而它的幅值也只在确定的数值上出现

这就是数字信号

例如开关信号 脉冲信号

人们的脉搏信号

它都只在确定的时间出现

而且一般都只有出现和不出现两个值

与它相反

模拟信号就是在时间和数值上

都连续的信号

比如右边这个图

我们可以看到

在任何一个时间内

都可以对应有一个幅值

它是连续的

而在一定的幅值范围内

它的幅值变化也是连续的

这就是模拟信号

例如我们平常所见的

声音 亮度 颜色 温度

压力 流量等等信号

它都是模拟的信号

而刚才说的温度声音亮度颜色

这些信号都是自然界的物理的信号

它并不是电信号

所以我们还需要通过一个传感器

将它转换为电信号

电子系统组成的核心部件

就是电子器件

那么电子器件

在现代的电子系统设计中

主要的就是集成电路芯片

那包括模拟集成电路

数字集成电路模数混合集成电路

以及微处理器等等

另外集成电路中

现在还有一个特殊的器件

就是片上系统SoC

它可以在一个IC芯片上集成多种功能

比如说集成多个微处理器

还有集成数字的模拟的

或者模数混合的电路

那这样的话呢

就组成一个片上系统

这是现代电子系统

设计所用的元器件

除了电子元件

那么不可或缺的还有部件

这些部件包括比如说传感器

就我们用的麦克风摄像头

这是照相机

手机里头用的

还有就是温度传感器等等

另外呢

我们电子系统输出的信号呢

有的时候要输出到外部设备上面去

这时候可能需要把电信号

转变为其它的信号

就可以通过执行器去实现

比如说扬声器和蜂鸣器

它就可以把电信号转变为声音的信号

而电机可以把电信号

转换为机械的信号

另外就是我们大量的用这个显示器

一般的电子设备都会有显示器

还有就是

有线或者无线通信里头

用到的信号发射或者接收的装置

以及通信里头要用的传输线等等

这些都是组成电子系统可能要用到的

那么现代电子系统呢

通常以微处理器或者SoC为核心来组成

那么它总的这个系统的组成

是什么样子的呢

首先电子系统因为要处理电信号

这个电信号呢

绝大多数又是通过传感器

把外部的物理的 生物的 化学的信号

转换而来

或者是通信系统里头

通过接收器接收而来

有的也可以用信号发生器来产生电信号

那么获得电信号的这个过程

我们就称它为信号的提取

得到电信号以后

就可以交给电子系统进行处理

处理完成的信号

有的时候会需要

输出到外部系统里头去

这可以通过执行器

来将电信号转换为外部的信号

或者是需要进行显示

或者是需要通信通过发送器发射出去

那这个过程

我们就称它为信号的执行

核心的部分

就是信号的处理

那么它的最主要的元器件

就是刚才说的

微处理器或者SoC

另外所有的电子系统

它都要直流电源

电子系统的核心

是微处理器或者SoC

那么它处理的电信号

是信号提取得到的

如果信号提取

得到的是一个数字信号

那么它可能还需要通过数字电路

进行处理

再交给微处理器或者SoC

当然

有的数字信号也可以直接进入

微处理器或者SoC进行处理

如果是模拟信号

那么它就需要通过模拟电路

进行处理

另外再通过模数转换电路

处理成数字信号

再交给微处理器

而微处理器或者SoC处理完成的信号

需要输出去

如果它输出去的是数字信号

那么有的时候

可以通过数字电路再进行处理

然后再交给执行器或者发送器等等

输出去

如果输出的是一个模拟信号

那这时候微处理器或者SoC呢

还需要通过数字到模拟的转换电路

把它先转换成模拟信号

再通过模拟电路去驱动执行器

或者是发送器等等

这就是整个电子系统

它的主要的组成

下面我们举两个例子

第一个就是

刚才说的声波测井信号采集

和处理系统

这个处理系统呢

它处理的信号是32路的声波信号

处理完成以后呢

变成数字信号

然后再由通信线缆传送至

地面的计算机

在中间的部分是信号采集和处理

那么由于

处理的对象是模拟的声波信号

所以它首先需要通过模拟电路

把它转换成进行处理

再变成8通道的声波信号

也就是每4路声波信号

变成1路信号

接下来呢

再通过模数转换电路

转换成数字信号

交给微处理器或者SoC

最后因为要通信

所以输出的数字信号呢

还要通过数字通信电路

进行处理

然后再通过通信电缆

发送到地面的计算机

第二个例子

就是我们实验室

之前研究的智能家居安防报警系统

在这个系统中

我们可以探测防盗的信息

和一些安全的信息

那这些是通过

这些采集信息的模块

比如说门磁放到模块 红外防盗模块

以及烟雾报警模块来采集

采集到这些信息以后

如果有防盗或者报警的信息

那么可以通过无线的方式

发给家庭中的无线网关

无线网关

在通过手机模块

也就是GSM和GPRS模块

发送给手机

主人的手机收到这个信息以后

它就可以监测家里的安全的状况

在这些信息采集模块中

它们的电路结构都是类似的

比如说它的中间的核心的部分

都是一个可编程的PSoC

以及无线的收发模块

另外它们要探测安全的信息

需要传感器

另外需要显示有一个LED显示器

另外还有直流电源

另外还有一个按键来启动

或者是复位它

而无线网关

它的核心呢也是一个PSoC

加上无线的模块

另外它因为要跟手机进行通信

所以它还有一个手机的通信模块

另外它也有液晶显示器

和LED显示以及蜂鸣器

另外还有一个键盘

用来设置手机信号等等

感谢您的观看