本書采用案例教學和任務教學相結(jié)合的編寫方式，分2個篇章，分別介紹了MATLAB和Altium Designer這兩個軟件在電氣電子及相關專業(yè)中的應用。 第一篇以MATLAB軟件為平臺，由淺入深地介紹了MATLAB語言的基礎知識，包括基本數(shù)據(jù)類型及運算、計算可視化、程序設計，同時結(jié)合實例介紹了MATLAB在工程數(shù)學中的應用，電子電路的計算機仿真技術，并通過綜合性的應用實例使初學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設計軟件Altium Designer為平臺，圍繞IAP15實驗板的PCB設計，系統(tǒng)地介紹了PCB設計的全過程，以及PCB設計常用術語、常見元器件封裝等相關內(nèi)容，最后通過具有代表性的工程案例，使初學者理論和實踐結(jié)合，進一步鞏固所學，積累設計經(jīng)驗，并初步具備電子電路設計與制作的能力。 本書配備大量實例和上機實踐任務，以便讀者更有效地掌握這兩個軟件的基本應用。 本書可以作為高等學校電氣電子及相關專業(yè)的軟件實踐課程教材，也可以作為MATLAB、Altium Designer軟件用戶的入門培訓用書。
本書具有以下特點：
（1）MATLAB實踐訓練部分由淺入深，循序漸進，層次清晰，圖文并茂，先講解后實例。
（2）MATLAB實踐訓練部分實例豐富，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)學中的應用部分，更適合電氣電子類專業(yè)的需求。
（3）Altium Designer實踐訓練部分，以一個IAP15實驗板的PCB設計貫穿整個實踐過程，將其涉及到的操作合理地串接到一起進行講解，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實踐訓練部分，將相關專用術語、元器件常見封裝類型和各種設計規(guī)范等概念性內(nèi)容的介紹，合理地穿插于整個PCB設計過程中。
（5）兩個篇章都結(jié)合專業(yè)需求，提供了綜合性的工程實踐案例，有助于讀者將專業(yè)軟件和專業(yè)應用緊密結(jié)合，為課程設計、學科競賽、畢業(yè)設計打下一定基礎。
（6）提供豐富的學習資源，包括MATLAB實踐訓練所有實例的源程序，Altium Designer實踐訓練全部案例的PCB設計源文件、涉及到的元器件數(shù)據(jù)手冊等。同時為配合教學需要，每章都提供了相應的上機實踐任務。
作為在計算機仿真計算和電子設計自動化領域廣泛應用的兩類軟件，MATLAB和Altium Designer是各大高校電氣電子專業(yè)軟件實踐類課程的必修內(nèi)容。為更好地滿足實踐教學需求，特組織一線教師，憑借其多年的教學和工程經(jīng)驗，編寫了本軟件實踐教程。
本書共分為兩篇，第一篇是MATLAB實踐訓練，包括第1~5章，主要介紹MATLAB語言的基礎知識，包括基本的操作命令、數(shù)據(jù)類型、基本運算、計算可視化及程序設計等，并針對專業(yè)特點，通過實例，重點介紹了MATLAB在工程數(shù)學中的典型應用、電子電路的計算機仿真技術，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實踐訓練，包括第6~10章，首先介紹了印制電路板(PCB)設計相關的基本概念、專業(yè)術語，然后圍繞IAP15實驗板的PCB設計，系統(tǒng)地介紹了PCB設計的全過程，最后通過PCB的綜合設計案例，幫助讀者在實踐中應用所學知識，并具備電路設計與制作的能力。
本書具有以下特點：
(1) MATLAB實踐訓練部分由淺入深，循序漸進，層次清晰，圖文并茂，先講解后實例。
(2) MATLAB實踐訓練部分實例豐富，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)學中的應用部分，更適合電氣電子類專業(yè)的需求。
(3) 在Altium Designer實踐訓練部分，以一個IAP15實驗板的PCB設計貫穿整個實踐過程，將其涉及的操作合理地串接到一起進行講解，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實踐訓練部分，將相關專用術語、元件常見封裝形式和各種設計規(guī)范等概念性的內(nèi)容合理地穿插于整個PCB設計過程中。
(5) 兩篇都結(jié)合專業(yè)需求，提供了綜合性的工程實踐案例，有助于讀者將專業(yè)軟件和專業(yè)應用緊密結(jié)合，為課程設計、學科競賽、畢業(yè)設計打下一定基礎。
(6) 提供了豐富的學習資源，包括MATLAB實踐訓練所有實例的源程序，Altium Designer實踐訓練全部案例的PCB設計源文件、涉及的元件數(shù)據(jù)手冊等。同時為配合教學需要，每章都提供了相應的上機實踐任務。
本書由南京航空航天大學金城學院陳薇、劉慧、盧靜、吳玲編寫，全書由陳薇、劉慧擔任主編并負責統(tǒng)編、定稿。本書在編寫的過程中得到了南京航空航天大學金城學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踐教學的基礎上，又符合實際生產(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)建設項目(電氣工程及其自動化、車輛工程)和江蘇省現(xiàn)代教育技術研究2022年度課題(2022R99394)的支持。
由于編寫時間倉促，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
第一篇MATLAB實踐訓練
第1章MATLAB基礎
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基本運算
1.3.1矩陣和數(shù)組運算
1.3.2多項式運算
1.3.3符號運算
本章實踐任務
第2章MATLAB計算可視化及程序設計
2.1MATLAB的基本繪圖命令
2.2MATLAB程序設計
2.2.1程序流程控制
2.2.2M文件
本章實踐任務
第3章MATLAB在工程數(shù)學中的應用
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）
本章實踐任務
第4章Simulink仿真應用實例
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
本章實踐任務
第5章MATLAB綜合應用實例
5.1單級倒立擺PD控制器MATLAB仿真
5.1.1問題描述
5.1.2控制器設計
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控制器設計
5.2.4MATLAB仿真
5.3移動機器人的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控制器設計
5.3.4MATLAB仿真
5.4單級倒立擺控制系統(tǒng)的GUI設計
5.4.1GUI介紹
5.4.2演示界面的GUI設計
5.4.3MATLAB仿真
本章實踐任務
第二篇Altium Designer實踐訓練
第6章印制電路板及其設計軟件
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語
6.1.3印制電路板的設計流程
6.2PCB計算機輔助設計軟件
6.2.1PCB設計軟件介紹
6.2.2Altium Designer的功能特點
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
本章實踐任務
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聯(lián)
7.7封裝管理器的使用
本章實踐任務
第8章原理圖設計
8.1原理圖設計基礎
8.1.1原理圖設計流程
8.1.2原理圖規(guī)范化設置
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導線的放置
8.3.2網(wǎng)絡標簽的放置
8.3.3電源和接地符號的放置
8.3.4忽略ERC測試點的放置
8.4非電氣對象的放置
8.5原理圖的編譯及查錯
8.6原理圖網(wǎng)絡表的生成
本章實踐任務
第9章PCB設計
9.1PCB設計流程
9.2PCB設計環(huán)境簡介
9.3PCB板框及定位孔設計
9.3.1PCB板框設計
9.3.2定位孔設計
9.4原理圖信息導入PCB文件的方法
9.5PCB設計常用規(guī)則的設置
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設計規(guī)則檢查（DRC）
9.9生產(chǎn)文件的導出
9.9.1Gerber文件的導出
9.9.2BOM文件的導出
9.9.3絲印文件的導出
9.9.4坐標文件的導出
本章實踐任務
第10章PCB綜合設計實踐
10.1多路波形信號發(fā)生器電路設計
10.1.1電路功能分析
10.1.2原理圖設計
10.1.3PCB設計
10.2四人搶答器電路設計
10.2.1電路功能分析
10.2.2原理圖設計
10.2.3PCB設計
10.3工程車語音預警電路設計
10.3.1電路功能分析
10.3.2原理圖設計
10.3.3PCB設計
10.4LED燈控制器電路設計
10.4.1電路功能分析
10.4.2原理圖設計
10.4.3PCB設計
本章實踐任務
參考文獻
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