本書采用案例教學(xué)和任務(wù)教學(xué)相結(jié)合的編寫方式，分2個(gè)篇章，分別介紹了MATLAB和Altium Designer這兩個(gè)軟件在電氣電子及相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用。 第一篇以MATLAB軟件為平臺，由淺入深地介紹了MATLAB語言的基礎(chǔ)知識，包括基本數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算、計(jì)算可視化、程序設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合實(shí)例介紹了MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用，電子電路的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，并通過綜合性的應(yīng)用實(shí)例使初學(xué)者快速掌握自動控制系統(tǒng)的建模方法和仿真技巧。 第二篇以PCB設(shè)計(jì)軟件Altium Designer為平臺，圍繞IAP15實(shí)驗(yàn)板的PCB設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地介紹了PCB設(shè)計(jì)的全過程，以及PCB設(shè)計(jì)常用術(shù)語、常見元器件封裝等相關(guān)內(nèi)容，最后通過具有代表性的工程案例，使初學(xué)者理論和實(shí)踐結(jié)合，進(jìn)一步鞏固所學(xué)，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并初步具備電子電路設(shè)計(jì)與制作的能力。 本書配備大量實(shí)例和上機(jī)實(shí)踐任務(wù)，以便讀者更有效地掌握這兩個(gè)軟件的基本應(yīng)用。 本書可以作為高等學(xué)校電氣電子及相關(guān)專業(yè)的軟件實(shí)踐課程教材，也可以作為MATLAB、Altium Designer軟件用戶的入門培訓(xùn)用書。
本書具有以下特點(diǎn)：
（1）MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練部分由淺入深，循序漸進(jìn)，層次清晰，圖文并茂，先講解后實(shí)例。
（2）MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練部分實(shí)例豐富，內(nèi)容涉及多門專業(yè)課程，如模擬電路、數(shù)字電路、自控原理等，尤其在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用部分，更適合電氣電子類專業(yè)的需求。
（3）Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練部分，以一個(gè)IAP15實(shí)驗(yàn)板的PCB設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)實(shí)踐過程，將其涉及到的操作合理地串接到一起進(jìn)行講解，編寫過程中遵循簡明的理念，以便讀者快速掌握軟件基本操作。
（4）Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練部分，將相關(guān)專用術(shù)語、元器件常見封裝類型和各種設(shè)計(jì)規(guī)范等概念性內(nèi)容的介紹，合理地穿插于整個(gè)PCB設(shè)計(jì)過程中。
（5）兩個(gè)篇章都結(jié)合專業(yè)需求，提供了綜合性的工程實(shí)踐案例，有助于讀者將專業(yè)軟件和專業(yè)應(yīng)用緊密結(jié)合，為課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定基礎(chǔ)。
（6）提供豐富的學(xué)習(xí)資源，包括MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練所有實(shí)例的源程序，Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練全部案例的PCB設(shè)計(jì)源文件、涉及到的元器件數(shù)據(jù)手冊等。同時(shí)為配合教學(xué)需要，每章都提供了相應(yīng)的上機(jī)實(shí)踐任務(wù)。
作為在計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算和電子設(shè)計(jì)自動化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的兩類軟件，MATLAB和Altium Designer是各大高校電氣電子專業(yè)軟件實(shí)踐類課程的必修內(nèi)容。為更好地滿足實(shí)踐教學(xué)需求，特組織一線教師，憑借其多年的教學(xué)和工程經(jīng)驗(yàn)，編寫了本軟件實(shí)踐教程。
本書共分為兩篇，第一篇是MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練，包括第1~5章，主要介紹MATLAB語言的基礎(chǔ)知識，包括基本的操作命令、數(shù)據(jù)類型、基本運(yùn)算、計(jì)算可視化及程序設(shè)計(jì)等，并針對專業(yè)特點(diǎn)，通過實(shí)例，重點(diǎn)介紹了MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的典型應(yīng)用、電子電路的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，以及自動控制系統(tǒng)的建模方法和仿真技巧。第二篇是Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練，包括第6~10章，首先介紹了印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)相關(guān)的基本概念、專業(yè)術(shù)語，然后圍繞IAP15實(shí)驗(yàn)板的PCB設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地介紹了PCB設(shè)計(jì)的全過程，最后通過PCB的綜合設(shè)計(jì)案例，幫助讀者在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識，并具備電路設(shè)計(jì)與制作的能力。
本書具有以下特點(diǎn)：
(1) MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練部分由淺入深，循序漸進(jìn)，層次清晰，圖文并茂，先講解后實(shí)例。
(2) MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練部分實(shí)例豐富，內(nèi)容涉及多門專業(yè)課程，如模擬電路、數(shù)字電路、自控原理等，尤其在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用部分，更適合電氣電子類專業(yè)的需求。
(3) 在Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練部分，以一個(gè)IAP15實(shí)驗(yàn)板的PCB設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)實(shí)踐過程，將其涉及的操作合理地串接到一起進(jìn)行講解，編寫過程中遵循簡明的理念，以便讀者快速掌握軟件基本操作。
(4) 在Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練部分，將相關(guān)專用術(shù)語、元件常見封裝形式和各種設(shè)計(jì)規(guī)范等概念性的內(nèi)容合理地穿插于整個(gè)PCB設(shè)計(jì)過程中。
(5) 兩篇都結(jié)合專業(yè)需求，提供了綜合性的工程實(shí)踐案例，有助于讀者將專業(yè)軟件和專業(yè)應(yīng)用緊密結(jié)合，為課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定基礎(chǔ)。
(6) 提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，包括MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練所有實(shí)例的源程序，Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練全部案例的PCB設(shè)計(jì)源文件、涉及的元件數(shù)據(jù)手冊等。同時(shí)為配合教學(xué)需要，每章都提供了相應(yīng)的上機(jī)實(shí)踐任務(wù)。
本書由南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院陳薇、劉慧、盧靜、吳玲編寫，全書由陳薇、劉慧擔(dān)任主編并負(fù)責(zé)統(tǒng)編、定稿。本書在編寫的過程中得到了南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院郝雯娟教授的大力支持和幫助。
本書的編寫工作還得到了新能源汽車電子產(chǎn)業(yè)界專家的支持和幫助，如南京眾控電子科技有限公司總經(jīng)理張旻、南京海貝斯智能科技有限公司高級工程師宋路程。他們在綜合性工程實(shí)踐案例的選擇上，提供了許多寶貴的意見，確保了案例在滿足實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，又符合實(shí)際生產(chǎn)需求，充分體現(xiàn)產(chǎn)教融合特色，在此表示衷心的感謝。
另外，本書受到江蘇省一流專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目(電氣工程及其自動化、車輛工程)和江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2022年度課題(2022R99394)的支持。
由于編寫時(shí)間倉促，加之作者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請讀者和同行批評指正。
編者
2022年8月
陳薇，講師，南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，自動化專業(yè)專職教師，主要負(fù)責(zé)《專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn)》、《工程數(shù)學(xué)仿真應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)》實(shí)踐類課程的教學(xué)工作，以及《微機(jī)原理與接口技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等理論課程的教學(xué)工作。主要研究方向?yàn)闇y控系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)。
第一篇MATLAB實(shí)踐訓(xùn)練
第1章MATLAB基礎(chǔ)
1.1MATLAB入門
1.1.1MATLAB工作環(huán)境
1.1.2MATLAB基本命令
1.2MATLAB基本數(shù)據(jù)類型
1.2.1變量和常量
1.2.2字符串變量
1.3MATLAB基本運(yùn)算
1.3.1矩陣和數(shù)組運(yùn)算
1.3.2多項(xiàng)式運(yùn)算
1.3.3符號運(yùn)算
本章實(shí)踐任務(wù)
第2章MATLAB計(jì)算可視化及程序設(shè)計(jì)
2.1MATLAB的基本繪圖命令
2.2MATLAB程序設(shè)計(jì)
2.2.1程序流程控制
2.2.2M文件
本章實(shí)踐任務(wù)
第3章MATLAB在工程數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
3.1代數(shù)方程的求解
3.1.1線性方程組的求解
3.1.2非線性方程組的求解
3.2曲線擬合
3.3插值運(yùn)算
3.3.1一維插值
3.3.2二維插值
3.4數(shù)值積分和微分
3.4.1數(shù)值積分
3.4.2數(shù)值微分
3.5常微分方程的求解
3.5.1常微分方程的解析解
3.5.2常微分方程的數(shù)值解
3.6傅里葉變換
3.6.1傅里葉變換的命令函數(shù)
3.6.2快速傅里葉變換（FFT）
本章實(shí)踐任務(wù)
第4章Simulink仿真應(yīng)用實(shí)例
4.1Simulink快速入門
4.1.1Simulink的工作環(huán)境
4.1.2模塊基本操作
4.1.3Simulink常用模塊庫介紹
4.1.4Simulink仿真步驟
4.2電力電子電路的建模與仿真
4.2.1直流穩(wěn)態(tài)電路的仿真分析
4.2.2正弦交流電路的仿真分析
4.2.3動態(tài)電路的仿真分析
4.2.4數(shù)字電路的仿真分析
4.2.5功率電子電路的仿真分析
本章實(shí)踐任務(wù)
第5章MATLAB綜合應(yīng)用實(shí)例
5.1單級倒立擺PD控制器MATLAB仿真
5.1.1問題描述
5.1.2控制器設(shè)計(jì)
5.1.3MALTAB仿真
5.2倒立擺LQR控制器MATLAB仿真
5.2.1S函數(shù)介紹
5.2.2問題描述
5.2.3控制器設(shè)計(jì)
5.2.4MATLAB仿真
5.3移動機(jī)器人的P 前饋控制MATLAB仿真
5.3.1MATLAB Function與Function模塊介紹
5.3.2問題描述
5.3.3控制器設(shè)計(jì)
5.3.4MATLAB仿真
5.4單級倒立擺控制系統(tǒng)的GUI設(shè)計(jì)
5.4.1GUI介紹
5.4.2演示界面的GUI設(shè)計(jì)
5.4.3MATLAB仿真
本章實(shí)踐任務(wù)
第二篇Altium Designer實(shí)踐訓(xùn)練
第6章印制電路板及其設(shè)計(jì)軟件
6.1初識印制電路板
6.1.1印制電路板的類型
6.1.2印制電路板中的常用術(shù)語
6.1.3印制電路板的設(shè)計(jì)流程
6.2PCB計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件
6.2.1PCB設(shè)計(jì)軟件介紹
6.2.2Altium Designer的功能特點(diǎn)
6.3Altium Designer的文件管理系統(tǒng)
6.3.1Altium Designer工程文件的組成
6.3.2新工程及各類文件的創(chuàng)建
6.3.3添加文件或移除文件
本章實(shí)踐任務(wù)
第7章原理圖庫和元件庫的創(chuàng)建
7.1原理圖庫常用繪圖命令
7.2元件原理圖符號的繪制
7.2.1手工繪制元件原理圖符號
7.2.2利用符號向?qū)ЮL制元件原理圖符號
7.2.3繪制含有子部件的元件原理圖符號
7.3常見元件的封裝
7.3.1電阻、電容、電感元件的封裝
7.3.2二極管的封裝
7.3.3三極管的封裝
7.3.4芯片的封裝
7.3.5接插件的封裝
7.4PCB元件庫常用繪圖命令
7.5元件封裝的繪制
7.5.1手工繪制封裝
7.5.2利用IPC封裝向?qū)е谱鞣庋b
7.6元件原理圖符號和封裝的關(guān)聯(lián)
7.7封裝管理器的使用
本章實(shí)踐任務(wù)
第8章原理圖設(shè)計(jì)
8.1原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
8.1.1原理圖設(shè)計(jì)流程
8.1.2原理圖規(guī)范化設(shè)置
8.2元件的放置
8.2.1元件庫的分類
8.2.2查找并放置元件
8.2.3元件屬性的編輯
8.3電氣連接的放置
8.3.1導(dǎo)線的放置
8.3.2網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的放置
8.3.3電源和接地符號的放置
8.3.4忽略ERC測試點(diǎn)的放置
8.4非電氣對象的放置
8.5原理圖的編譯及查錯(cuò)
8.6原理圖網(wǎng)絡(luò)表的生成
本章實(shí)踐任務(wù)
第9章PCB設(shè)計(jì)
9.1PCB設(shè)計(jì)流程
9.2PCB設(shè)計(jì)環(huán)境簡介
9.3PCB板框及定位孔設(shè)計(jì)
9.3.1PCB板框設(shè)計(jì)
9.3.2定位孔設(shè)計(jì)
9.4原理圖信息導(dǎo)入PCB文件的方法
9.5PCB設(shè)計(jì)常用規(guī)則的設(shè)置
9.6元件的布局
9.6.1布局的原則
9.6.2布局的基本操作
9.7元件的布線
9.7.1布線的原則
9.7.2布線的基本操作
9.8設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）
9.9生產(chǎn)文件的導(dǎo)出
9.9.1Gerber文件的導(dǎo)出
9.9.2BOM文件的導(dǎo)出
9.9.3絲印文件的導(dǎo)出
9.9.4坐標(biāo)文件的導(dǎo)出
本章實(shí)踐任務(wù)
第10章PCB綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐
10.1多路波形信號發(fā)生器電路設(shè)計(jì)
10.1.1電路功能分析
10.1.2原理圖設(shè)計(jì)
10.1.3PCB設(shè)計(jì)
10.2四人搶答器電路設(shè)計(jì)
10.2.1電路功能分析
10.2.2原理圖設(shè)計(jì)
10.2.3PCB設(shè)計(jì)
10.3工程車語音預(yù)警電路設(shè)計(jì)
10.3.1電路功能分析
10.3.2原理圖設(shè)計(jì)
10.3.3PCB設(shè)計(jì)
10.4LED燈控制器電路設(shè)計(jì)
10.4.1電路功能分析
10.4.2原理圖設(shè)計(jì)
10.4.3PCB設(shè)計(jì)
本章實(shí)踐任務(wù)
參考文獻(xiàn)
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