电子信息工程专业建设与实践教学作业指导书

电子信息工程专业建设与实践教学作业指导书TOC\o"1-2"\h\u18941第1章电子信息工程专业概述 4315121.1专业背景与培养目标 4271351.1.1专业背景 489771.1.2培养目标 43111.2课程体系与教学安排 4150121.2.1课程体系 47551.2.2教学安排 515285第2章基础理论知识与实践教学 5199812.1电路分析基础 5194852.1.1电路基本概念 5127622.1.2电路分析方法 590322.1.3交流电路分析 5245092.1.4实践教学 5199912.2信号与系统 5220272.2.1信号与系统基本概念 5190962.2.2连续时间信号与系统 6305692.2.3离散时间信号与系统 66392.2.4实践教学 6229902.3数字信号处理 688562.3.1数字信号处理基本概念 6293832.3.2离散傅里叶变换 6323842.3.3快速傅里叶变换 6129822.3.4数字滤波器设计 6274922.3.5实践教学 628443第3章电子技术基础 645163.1模拟电子技术 6154093.1.1放大器原理与设计 6298243.1.2模拟信号处理 662423.1.3模拟集成电路 7103003.1.4模拟电子技术实验 782853.2数字电子技术 7128963.2.1数字逻辑基础 7309283.2.2组合逻辑电路 7115213.2.3时序逻辑电路 7171813.2.4数字电路仿真与设计 7197583.2.5数字电子技术实验 7236773.2.6数字集成电路 711771第4章嵌入式系统与应用 8254534.1嵌入式系统概述 832714.1.1嵌入式系统的基本概念 875164.1.2嵌入式系统的特点 8185944.1.3嵌入式系统的分类 8263544.1.4嵌入式系统在电子信息工程领域的应用 8179274.2嵌入式处理器 9275004.2.1嵌入式处理器的类型 985164.2.2嵌入式处理器的特点 99814.2.3嵌入式处理器在电子信息工程中的应用 9115904.3嵌入式系统设计与实践 9259064.3.1嵌入式系统设计的基本流程 9270464.3.2嵌入式系统设计的方法 10155704.3.3嵌入式系统实践技巧 1012834第5章通信原理与技术 1052225.1通信原理概述 10150865.1.1基本概念 10254845.1.2系统模型 10185595.1.3功能指标 1089415.2数字通信技术 11181125.2.1数字信号的表示 1154125.2.2基带传输 11171015.2.3频带传输 11235595.2.4数字调制解调 1191285.3无线通信技术 11258655.3.1无线通信系统的基本原理 1185865.3.2信道特性 11199145.3.3多址技术 12145205.3.4无线通信标准 1210770第6章计算机网络技术 12317516.1计算机网络基础 1278876.1.1网络概述 1231866.1.2网络拓扑结构 1286506.1.3数据通信基础 12262226.1.4网络体系结构 12276916.2网络协议与体系结构 12314646.2.1网络协议概述 12240756.2.2TCP/IP协议族 12309806.2.3常用网络协议 12173126.2.4网络安全协议 1259216.3网络设备与应用 13124946.3.1网络设备概述 13237246.3.2网络设备配置与管理 1336056.3.3网络应用案例分析 13152956.3.4网络监控与管理 132625第7章信息处理与编码技术 131737.1信息论基础 13323247.1.1信息论基本概念 1338077.1.2信息论基本原理 13320267.1.3信息论在电子信息工程中的应用 13239887.2数字信号处理技术 13224517.2.1数字信号处理概述 14320657.2.2数字信号处理基础理论 14238517.2.3数字信号处理算法与实现 14271657.3编码与加密技术 1486777.3.1编码技术基础 14288417.3.2数据加密技术 14113197.3.3编码与加密技术的实践应用 149070第8章电子测量与仪器 1471218.1电子测量原理 14177968.1.1电子测量基本概念 14186938.1.2电子测量方法 15207728.1.3电子测量误差 159158.2常用电子测量仪器 15173598.2.1电压表 1552988.2.2电流表 15257798.2.3万用表 1516348.2.4示波器 1579898.2.5频率计 155878.3自动测试系统 1568568.3.1自动测试系统概述 15278428.3.2自动测试系统的组成 15170158.3.3自动测试系统的应用 16175648.3.4自动测试技术的发展趋势 1616849第9章电子信息工程设计 16222669.1电子信息系统设计流程与方法 16271539.1.1设计目标与需求分析 1636509.1.2项目可行性分析 16188799.1.3设计方案制定 1676259.1.4电路设计与仿真 16210199.1.5系统测试与功能评估 1661529.2电子信息工程项目实践 162669.2.1项目启动 17110939.2.2项目执行 17315979.2.3项目收尾 17249449.3创新能力培养与竞赛 1789509.3.1创新能力培养 17246769.3.2竞赛参与 17194629.3.3竞赛经验分享 1724463第10章实践教学组织与管理 17693410.1实践教学体系构建 17375910.1.1实践教学目标 17361410.1.2实践教学内容 17871810.1.3实践教学资源 171080310.2实践教学环节设置 17559510.2.1课程实验 17583910.2.2课程设计 18604410.2.3实习实训 182352910.2.4毕业设计 18149010.3实践教学质量评价与改进措施 1873310.3.1实践教学质量评价体系 181583410.3.2评价方法与指标 182028010.3.3改进措施 18257410.3.4持续改进机制 18第1章电子信息工程专业概述1.1专业背景与培养目标1.1.1专业背景电子信息工程专业的设立，紧跟全球信息化、数字化和网络化的发展趋势，以培养适应我国社会主义现代化建设需要的高素质电子信息工程人才为目标。本专业依托我国电子信息技术产业的快速发展，为通信、计算机、自动化、控制等领域输送了大量专业人才。1.1.2培养目标电子信息工程专业旨在培养德、智、体全面发展，掌握电子信息工程领域的基础理论、基本知识和基本技能，具备良好的科学素养、实践能力、创新精神和国际视野，能在电子信息及相关领域从事研究、设计、开发、管理等工作的高级工程技术人才。1.2课程体系与教学安排1.2.1课程体系电子信息工程专业的课程体系分为通识教育课程、专业基础课程、专业核心课程和专业选修课程四个层次。（1）通识教育课程：主要包括思想政治理论、英语、数学、物理等，旨在培养学生的基本素质和人文素养。（2）专业基础课程：包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、通信原理等，为学生奠定扎实的专业基础。（3）专业核心课程：包括微电子学、数字信号处理、嵌入式系统、计算机网络、无线通信等，使学生在电子信息工程领域具有核心竞争力。（4）专业选修课程：涵盖电子信息技术的前沿领域，如大数据、物联网、云计算、人工智能等，拓展学生的专业视野。1.2.2教学安排教学安排按照四年制本科教育进行，分为八个学期。前四个学期主要进行通识教育课程和专业基础课程的学习，培养学生的基本素养和专业基础。第五、六学期开始学习专业核心课程，同时进行实践性环节的教学。第七、八学期进行专业选修课程的学习，加强实践能力培养，同时开展毕业设计等环节。在教学过程中，注重理论与实践相结合，强化实验、实习、课程设计等实践性教学环节，培养学生的实际操作能力和创新能力。同时鼓励学生参加各类学科竞赛、科研项目等，提高学生的综合素质和竞争力。第2章基础理论知识与实践教学2.1电路分析基础2.1.1电路基本概念本节主要介绍电路的基本概念，包括电路的组成、电路模型、电路元件等。2.1.2电路分析方法本节阐述线性电路分析方法，包括节点电压法、回路电流法、叠加定理和戴维南定理等。2.1.3交流电路分析本节重点讲解正弦交流电路的分析方法，包括相量分析法、阻抗和导纳的概念及其应用。2.1.4实践教学通过电路仿真软件进行实验，验证电路分析方法的有效性，培养学生的实际操作能力和分析问题能力。2.2信号与系统2.2.1信号与系统基本概念本节介绍信号与系统的基本概念，包括信号的分类、系统的分类及系统特性。2.2.2连续时间信号与系统本节分析连续时间信号的时域和频域特性，以及连续时间系统的时域和频域响应。2.2.3离散时间信号与系统本节探讨离散时间信号的时域和频域特性，以及离散时间系统的时域和频域响应。2.2.4实践教学利用MATLAB软件进行信号与系统的分析与设计，让学生掌握信号与系统分析方法，提高解决实际问题的能力。2.3数字信号处理2.3.1数字信号处理基本概念本节介绍数字信号处理的基本概念，包括数字信号、数字系统、采样与量化等。2.3.2离散傅里叶变换本节阐述离散傅里叶变换（DFT）的基本原理及其在数字信号处理中的应用。2.3.3快速傅里叶变换本节讲解快速傅里叶变换（FFT）的算法原理及其在数字信号处理中的应用。2.3.4数字滤波器设计本节介绍数字滤波器的基本原理，包括IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法。2.3.5实践教学通过使用数字信号处理软件（如MATLAB）进行实验，让学生了解数字信号处理技术的实际应用，提高学生的实践能力。第3章电子技术基础3.1模拟电子技术3.1.1放大器原理与设计本节主要介绍放大器的基本原理、类型及其设计方法。包括放大器的直流偏置、交流放大作用、放大器的主要功能指标等。3.1.2模拟信号处理分析模拟信号处理的基本概念、方法及其应用，包括滤波器的设计、信号的采样与保持、模拟开关等。3.1.3模拟集成电路介绍模拟集成电路的分类、特点及其应用，包括运算放大器、比较器、模拟乘法器等。3.1.4模拟电子技术实验安排一系列模拟电子技术实验，使学生在实践中掌握模拟电子技术的基本原理和方法。3.2数字电子技术3.2.1数字逻辑基础本节介绍数字逻辑的基本概念、逻辑门、逻辑函数及其化简方法，为后续数字电路设计打下基础。3.2.2组合逻辑电路分析组合逻辑电路的设计方法、特性及其应用，包括编码器、译码器、多路选择器等。3.2.3时序逻辑电路介绍时序逻辑电路的基本原理、分类及其设计方法，包括触发器、计数器、寄存器等。3.2.4数字电路仿真与设计讲解数字电路仿真软件的使用，使学生掌握数字电路的设计、仿真和验证方法。3.2.5数字电子技术实验安排一系列数字电子技术实验，帮助学生巩固数字电子技术的基本知识和技能。3.2.6数字集成电路介绍数字集成电路的分类、特点及其应用，包括微处理器、存储器、数字信号处理器等。通过本章的学习，使学生掌握模拟电子技术和数字电子技术的基本原理、设计方法及其应用，为后续专业课程的学习打下坚实基础。第4章嵌入式系统与应用4.1嵌入式系统概述嵌入式系统作为一种特殊类型的计算机系统，广泛应用于工业控制、家用电器、医疗设备、交通管理、通信设备等领域。本章主要介绍嵌入式系统的基本概念、特点、分类及其在电子信息工程领域的应用。4.1.1嵌入式系统的基本概念嵌入式系统是将计算机技术、控制技术和通信技术相结合的一种专用计算机系统。它具有实时性、功耗低、成本低、体积小、集成度高等特点。4.1.2嵌入式系统的特点（1）实时性：嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定任务，对实时性要求较高。（2）功耗低：嵌入式系统通常采用低功耗设计，以延长续航时间。（3）成本低：嵌入式系统在硬件和软件方面都追求低成本，以适应市场需求。（4）体积小、集成度高：嵌入式系统通常采用集成电路技术，实现小型化、高集成度。4.1.3嵌入式系统的分类（1）基于处理器的分类：微控制器、数字信号处理器、嵌入式微处理器等。（2）基于用途的分类：工业控制、消费电子、医疗设备、交通管理、通信设备等。4.1.4嵌入式系统在电子信息工程领域的应用（1）工业控制：嵌入式系统在工业生产过程中实现自动化控制，提高生产效率。（2）消费电子：手机、电视、数码相机等消费电子产品中广泛应用嵌入式系统。（3）医疗设备：嵌入式系统在医疗设备中用于数据采集、处理和显示。（4）交通管理：嵌入式系统在交通信号灯、智能交通等领域发挥重要作用。（5）通信设备：嵌入式系统在路由器、交换机等通信设备中实现数据传输和处理。4.2嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，本章主要介绍嵌入式处理器的类型、特点及其在电子信息工程中的应用。4.2.1嵌入式处理器的类型（1）微控制器：如51系列、AVR、PIC等。（2）数字信号处理器：如TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列等。（3）嵌入式微处理器：如ARM、MIPS、PowerPC等。4.2.2嵌入式处理器的特点（1）低功耗：嵌入式处理器通常采用低功耗设计，以满足嵌入式系统对续航时间的要求。（2）高功能：嵌入式处理器具备较高的处理速度和计算能力，以满足实时性要求。（3）小体积、高集成度：嵌入式处理器采用集成电路技术，实现小型化、高集成度。4.2.3嵌入式处理器在电子信息工程中的应用（1）工业控制：嵌入式处理器在工业控制系统中实现数据处理和控制算法。（2）消费电子：嵌入式处理器在手机、电视等消费电子产品中实现多媒体处理和用户交互。（3）医疗设备：嵌入式处理器在医疗设备中用于数据采集、处理和显示。（4）交通管理：嵌入式处理器在交通信号灯、智能交通等领域实现控制和管理。（5）通信设备：嵌入式处理器在路由器、交换机等通信设备中实现数据传输和处理。4.3嵌入式系统设计与实践嵌入式系统设计与实践是电子信息工程专业的核心内容之一。本章主要介绍嵌入式系统设计的基本流程、方法和实践技巧。4.3.1嵌入式系统设计的基本流程（1）需求分析：分析项目需求，明确嵌入式系统的功能、功能等指标。（2）系统设计：根据需求分析，设计嵌入式系统的硬件、软件架构。（3）硬件设计：选择合适的嵌入式处理器、外围电路等，完成硬件电路设计。（4）软件设计：采用嵌入式编程语言，编写嵌入式系统的软件程序。（5）系统集成与测试：将硬件和软件进行集成，进行功能和功能测试。4.3.2嵌入式系统设计的方法（1）模块化设计：将嵌入式系统划分为多个功能模块，便于管理和维护。（2）硬件抽象层（HAL）：通过硬件抽象层，将硬件与软件进行解耦，提高系统可移植性。（3）软件工程方法：采用面向对象、模块化等软件工程方法，提高软件质量。4.3.3嵌入式系统实践技巧（1）熟悉开发环境和工具：掌握嵌入式系统开发所需的硬件、软件工具。（2）调试与优化：学会使用调试工具，对嵌入式系统进行调试和功能优化。（3）经验积累：多参与实际项目，积累嵌入式系统设计经验。（4）团队合作：培养良好的团队合作能力，提高项目开发效率。第5章通信原理与技术5.1通信原理概述通信原理是电子信息工程领域中的基础学科之一，主要研究信号在传输过程中的特性、传输媒介的影响以及信号的接收和处理方法。本章将从通信原理的基本概念、系统模型和功能指标三个方面进行概述。5.1.1基本概念通信系统主要由信源、发送设备、传输媒介、接收设备和信宿组成。信源产生的原始信号经过发送设备处理后，通过传输媒介传输到接收设备，再经过处理后恢复出原始信号。本节将介绍信号、信道、噪声等基本概念。5.1.2系统模型通信系统的模型主要包括基带传输模型和带通传输模型。基带传输模型关注信号的时域特性，而带通传输模型关注信号的频域特性。本节将阐述这两种模型的基本原理及其在实际通信系统中的应用。5.1.3功能指标通信系统的功能指标是衡量通信质量的重要参数，主要包括误码率、带宽、功率、容量等。本节将对这些功能指标进行详细解释，并分析它们在通信系统设计中的应用。5.2数字通信技术数字通信技术是现代通信系统的核心技术之一，相较于模拟通信技术，具有抗干扰能力强、传输距离远、设备集成度高等优点。本节将从数字信号的表示、基带传输、频带传输和数字调制解调四个方面进行介绍。5.2.1数字信号的表示数字信号是通信系统中常用的一种信号形式，包括离散时间和离散幅度两个维度。本节将介绍数字信号的基本表示方法，如脉冲编码调制（PCM）和增量调制。5.2.2基带传输基带传输是指将数字信号直接传输到传输媒介上的通信方式。本节将讨论基带传输的基本原理、信号波形设计、码间串扰抑制等关键技术。5.2.3频带传输频带传输是指将数字信号调制到高频载波上，再通过传输媒介进行传输的通信方式。本节将介绍频带传输的原理、调制方式、信道编码和解码等关键技术。5.2.4数字调制解调数字调制解调是数字通信系统中关键的技术环节，主要包括调制和解调两部分。本节将阐述常见的数字调制解调技术，如振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）、相位键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）。5.3无线通信技术无线通信技术是电子信息工程领域中的关键技术之一，广泛应用于移动电话、无线局域网、蓝牙、物联网等领域。本节将从无线通信系统的基本原理、信道特性、多址技术和无线通信标准四个方面进行介绍。5.3.1无线通信系统的基本原理无线通信系统利用电磁波在空气中的传播特性进行信号传输。本节将介绍无线通信系统的基本原理，包括电磁波传播、天线原理、无线信号调制解调等。5.3.2信道特性无线信道与有线信道相比，存在多径效应、衰落现象、噪声干扰等问题。本节将分析无线信道的特性及其对通信系统功能的影响。5.3.3多址技术多址技术是无线通信系统中实现多个用户共享同一信道的关键技术。本节将介绍频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分复用（OFDM）等常见多址技术。5.3.4无线通信标准无线通信标准规定了无线通信系统中设备的技术规范，以保证不同设备之间的兼容性。本节将介绍常见的无线通信标准，如GSM、CDMA、WCDMA、TDLTE等。第6章计算机网络技术6.1计算机网络基础6.1.1网络概述本节主要介绍计算机网络的基本概念、发展历程、功能与应用领域。6.1.2网络拓扑结构分析计算机网络中的拓扑结构，包括星型、环型、总线型、树型等，以及不同拓扑结构的特点和适用场景。6.1.3数据通信基础介绍数据通信的基本概念、通信模式、传输速率、传输介质等相关知识。6.1.4网络体系结构概述网络体系结构的基本概念，包括OSI七层模型和TCP/IP四层模型，并分析各层的主要功能。6.2网络协议与体系结构6.2.1网络协议概述介绍网络协议的基本概念、作用、分类及其发展历程。6.2.2TCP/IP协议族详细解析TCP/IP协议族中各个协议的作用、工作原理及其应用场景。6.2.3常用网络协议分析常用网络协议，如HTTP、FTP、SMTP、DHCP等，及其工作原理和应用。6.2.4网络安全协议介绍网络安全协议，包括SSL/TLS、IPSec、SSH等，并分析其安全机制和实现方式。6.3网络设备与应用6.3.1网络设备概述概述常见的网络设备，如交换机、路由器、防火墙、无线设备等，及其功能和应用场景。6.3.2网络设备配置与管理详细介绍网络设备的配置方法、管理技巧以及故障排查方法。6.3.3网络应用案例分析分析典型的网络应用案例，如校园网、企业网、数据中心等，并探讨其网络架构、设备选型及优化策略。6.3.4网络监控与管理介绍网络监控工具、功能评估方法、网络管理策略等，以实现对网络资源的有效管理和优化。第7章信息处理与编码技术7.1信息论基础7.1.1信息论基本概念信息定义与分类熵与信息量信道与信道容量7.1.2信息论基本原理马尔可夫链与信息传输最大似然估计与信息处理线性编码与信道编码7.1.3信息论在电子信息工程中的应用数字通信系统数据压缩与传输信息论在信号处理中的应用7.2数字信号处理技术7.2.1数字信号处理概述数字信号处理的基本概念数字信号处理的优势与局限数字信号处理的应用领域7.2.2数字信号处理基础理论离散时间信号与系统离散傅里叶变换与快速傅里叶变换数字滤波器设计原理7.2.3数字信号处理算法与实现常见数字信号处理算法数字信号处理的硬件实现数字信号处理软件平台与工具7.3编码与加密技术7.3.1编码技术基础编码的基本概念与分类常见编码方法与原理编码技术在电子信息工程中的应用7.3.2数据加密技术密码学基本概念与分类对称加密与非对称加密加密算法及其在电子信息工程中的应用7.3.3编码与加密技术的实践应用数字签名与身份认证数据安全与隐私保护编码与加密技术在通信系统中的应用实例第8章电子测量与仪器8.1电子测量原理8.1.1电子测量基本概念电子测量原理主要涉及电量和非电量的测量。本章重点讨论电量测量，包括电压、电流、电阻、功率等参数的测量。电子测量具有高精度、高速度、易于自动化等优点。8.1.2电子测量方法电子测量方法主要包括直读法、比较法、模拟法、数字法等。各种测量方法根据测量参数、测量范围和精度要求进行选择。8.1.3电子测量误差电子测量误差包括系统误差、随机误差和粗大误差。为提高测量精度，需对误差进行分析和修正。8.2常用电子测量仪器8.2.1电压表电压表是测量电压的仪器，分为模拟电压表和数字电压表。模拟电压表主要有磁电式和电动式，数字电压表具有高精度、高分辨率和易于读取等特点。8.2.2电流表电流表用于测量电流，分为直流电流表和交流电流表。电流表有串联式和并联式两种接入方式。8.2.3万用表万用表是一种多功能、多量程的测量仪器，可以测量电压、电流、电阻等参数。万用表有模拟式和数字式两种类型。8.2.4示波器示波器用于显示电压随时间变化的波形，分为模拟示波器和数字存储示波器。示波器在信号分析、故障诊断等方面具有重要作用。8.2.5频率计频率计是测量信号频率的仪器，具有高精度、宽测量范围等特点。8.3自动测试系统8.3.1自动测试系统概述自动测试系统是指采用计算机、测量仪器、传感器等组成的自动化测量系统。它可以实现自动采集、处理、存储和输出测量数据。8.3.2自动测试系统的组成自动测试系统主要由计算机、测量仪器、传感器、信号调理器、数据采集卡、软件等组成。8.3.3自动测试系统的应用自动测试系统广泛应用于电子、通信、航空、航天等领域，实现高效率、高精度的测量。8.3.4自动测试技术的发展趋势计算机技术、通信技术、传感器技术等的发展，自动测试技术正朝着高精度、高速度、智能化、网络化等方向发展。第9章电子信息工程设计9.1电子信息系统设计流程与方法本节主要介绍电子信息系统的设计流程与方法。明确设计目标与需求，进行项目可行性分析；根据需求制定设计方案，选择合适的技术路线和设计工具；进行详细的电路设计、仿真与优化；完成系统测试与功能评估。9.1.1设计目标与需求分析分析电子信息系统的功能需求、功能指标、可靠性、成本等方面，明确设计目标。9.1.2