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世界电子安排计划大赛培训教材

  全国电子设计方案大赛培训讲义_解决方案_计划/解决方案_实用文档。个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 全国电子设计大赛培训讲义 一、 历届竞赛赛题解读 第一届1994 年)全国大学生电子设计竞赛题目 一、简易数控直流电源二、多路数据采集系统 第二届

  个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 全国电子设计大赛培训讲义 一、 历届竞赛赛题解读 第一届1994 年)全国大学生电子设计竞赛题目 一、简易数控直流电源二、多路数据采集系统 第二届1995 年)全国大学生电子设计竞赛题目 一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作 三、简易无线电遥控系统四、简易电阻、电容和电感测试仪 第三届1997 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题 直流稳定电源 B 题 简易数字频率计 C 题 水温控制系统 D 题 调幅广播收音机* 第四届1999 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题测量放大器 B 题 数字式工频有效值多用表 C 题 频率特性测试仪 D 题 短波调频接收机 E 题数字化语音存储与回放系统 第五届2001 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题波形发生器 B 题 简易数字存储示波器 C 题 自动往返电动小汽车 D 题高效率音频功率放大器 E 题 数据采集与传输系统 F 题 调频收音机 第六届2003 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题电压控制 LC 振荡器 B 题宽带放大器 C 题低频数字式相位测量仪 D 题简易逻辑分析仪 1 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 E 题简易智能电动车 F 题液体点滴速度监控装置 第七届2005 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题正弦信号发生器 B 题集成运放参数测试仪 C 题简易频谱分析仪 D 题单工无线呼叫系统 E 题悬挂运动控制系统 F 题数控直流电流源 G 题三相正弦波变频电源 纵观历届赛题,设计方向大致可以分为四类: (一) 功能电路兼控制类系统设计(11 项 第一届1994 年)全国大学生电子设计竞赛题目 一、简易数控直流电源 第二届1995 年)全国大学生电子设计竞赛题目 一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作 第三届1997 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题 直流稳定电源 第四届1999 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题测量放大器 第五届2001 年)全国大学生电子设计竞赛题目 D 题高效率音频功率放大器 第六届2003 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题 电压控制 LC 振荡器 B 题 宽带放大器 第七届2005 年)全国大学生电子设计竞赛题目 2 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 A 题 正弦信号发生器 F 题 数控直流电流源 G 题 三相正弦波变频电源 (二) 测量仪器类系统设计10 项) 第二届1995 年)全国大学生电子设计竞赛题目 四、简易电阻、电容和电感测试仪 第三届1997 年)全国大学生电子设计竞赛题目 B 题 简易数字频率计 第四届1999 年)全国大学生电子设计竞赛题目 B 题 数字式工频有效值多用表 C 题 频率特性测试仪 第五届2001 年)全国大学生电子设计竞赛题目 A 题波形发生器 B 题 简易数字存储示波器 第六届2003 年)全国大学生电子设计竞赛题目 C 题 低频数字式相位测量仪 D 题 简易逻辑分析仪 第七届2005 年)全国大学生电子设计竞赛题目 B 题 集成运放参数测试仪 C 题 简易频谱分析仪 (三) 通信传输类系统设计7 项) 第一届1994 年)全国大学生电子设计竞赛题目 二、多路数据采集系统 第二届1995 年)全国大学生电子设计竞赛题目 三、简易无线电遥控系统 第三届1997 年)全国大学生电子设计竞赛题目 D 题 调幅广播收音机* 3 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 第四届1999 年)全国大学生电子设计竞赛题目 D 题 短波调频接收机 第五届2001 年)全国大学生电子设计竞赛题目 E 题 数据采集与传输系统 F 题 调频收音机 第六届2003 年)全国大学生电子设计竞赛题目 第七届2005 年)全国大学生电子设计竞赛题目 D 题 单工无线呼叫系统 (四) 自动控制兼电路类系统设计6 项) 第一届1994 年)全国大学生电子设计竞赛题目 第二届1995 年)全国大学生电子设计竞赛题目 第三届1997 年)全国大学生电子设计竞赛题目 C 题 水温控制系统 第四届1999 年)全国大学生电子设计竞赛题目 E 题数字化语音存储与回放系统 第五届2001 年)全国大学生电子设计竞赛题目 C 题 自动往返电动小汽车 第六届2003 年)全国大学生电子设计竞赛题目 E 题 简易智能电动车 F 题 液体点滴速度监控 装置 第七届2005 年)全国大学生电子设计竞赛题目 E 题 悬挂运动控制系 二、 电子系统设计一般方法 4 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 这里我们以 2005 年全国大学生电子设计竞赛 A 题目来给大家展开讲 解以下。 一、任务 正弦信号发生器A 题) 设计制作一个正弦信号发生器。 二、要求 1、基本要求 1)正弦波输出频率范围:1kHz~10MHz; 2)具有频率设置功能,频率步进:100Hz; 3)输出信号频率稳定度:优于 10-4; 4)输出电压幅度:在 负载电阻上的电压峰-峰值 Vopp≥1V; 5)失真度:用示波器观察时无明显失线、发挥部分 在完成基本要求任务的基础上,增加如下功能: 1)增加输出电压幅度:在频率范围内 负载电阻上正弦信 号输出电压的峰-峰值 Vopp=6V±1V; 2)产生模拟幅度调制(AM信号:在 1MHz~10MHz 范围内调制 度 ma 可在 10%~100%之间程控调节,步进量 10%,正弦调 制信号频率为 1kHz,调制信号自行产生; 3)产生模拟频率调制(FM信号:在 100kHz~10MHz 频率范围 内产生 10kHz 最大频偏,且最大频偏可分为 5kHz/10kHz 二级程控调节,正弦调制信号频率为 1kHz,调制信号自 行产生; 4)产生二进制 PSK、ASK 信号:在 100kHz 固定频率载波进行 二进制键控,二进制基带序列码速率固定为 10kbps,二 进制基带序列信号自行产生; 5)其他。 三、评分标准 工程 满分 基本要求 设计与总结报告:方案比较,理论分析与计 50 5 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 发挥部分 算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 50 完成第1)项 12 完成第2)项 10 完成第3)项 13 完成第4)项 10 其他 5 (一) 赛题分析 1.即明确所要设计系统的功能、性能、技术指标及要求、注意 事项等,我们推荐尽量把任务书的基本部分和发挥部分一起来考 虑。 功能:产生频率、幅度 产生的 AM、FM 信号、产生 PSK、ASK 信 号 精度要求: 波形无明显失线 主要技术指标:频率 1K—10MHz 步进值:100Hz Vp-p=1V 等 等。 注意事项:如实现某功能时规定不用的方法或芯片等等。 发挥部分其他部分:即题目的创新点需注意。 2. 明确所要测量或实现参数的物理意义,对不明者应迅速查找 有关资料。 3. 明确所实现参数的值或精度范围的理论计算方法、实际测量 的方法包括测量值的有效数字位数、次数的确定)及测量仪 器类型,以便使指标与测量结果进行比较,来表明所完成任 务的优劣度。 6 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 比如怎样用实际测量数据来说明输出频率的稳定度符合指标 的要求。 (二) 方案论证与比较 即采用什么样的系统框架来实现我们的设计要求,及方案的优 缺点比较。模仿历届竞赛作品选编) 我们选取设计方案的原则有下面几点: 1.总的原则是使用实验室条件允许的、自己熟悉、易于实现、 硬件调试少、测试效果好、稳定性高的方法和手段来实现设计。 2.确定所设计题目的系统实现技术。用模拟技术实现,还是用 数字技术实现,如果都可以得话,我们推荐用数字技术来实现在个 人的实现能力允许的情况下)。 3.对于只能用模拟技术实现的题目,在硬件芯片选择上我们的原则 是: ① 尽量选取易于调试的器件; 错误!尽量选取自己曾经使用过的器件,因为有些器件在使用时 有些特点需要一段时间摸索才能熟悉。 错误!在赛题允许的情况下,一般优先选择专用集成电路芯片, 其次尽量使用运算放大器,最后在选择使用晶体管等分立元件,这 样一方面会减小调试的工作量,另一方面提高测试结果的准确度。 系统框架一般大致以下几种: 1. 以 51 系列、PIC 系列、凌阳系列、AVR 系列、ARM 单片机为 核心控制模块,辅以传感器、液晶显示、步进电机、数码管显示、 7 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 外部存储器、键盘等实现的偏控制的系统框架。如悬挂运动控制系 统 2. 以 Lattice 、Altera、xilinx 等厂家的 FPGA 可编程器件所 建立的片上可变成系统SOPC)为核心,辅以必要的显示、键盘、数 模转换、直接数字频率合成专用芯片 DDS 等组成的偏波形处理的系 统构架。此构架对 FPGA 的门数要求相对高一些。 3. 以单片机控制、FPGA 可编程器件处理为核心模块偏功能实现 的系统构架。此构架对 FPGA 的门数要求相对低一些。 4. 以硬件实现为主,单片机控制兼有的偏功能实现的系统构 架。如集成运放参数测定仪。 5. 以单片机、调制芯片、采样电路、频率合成 DDS 电路、FPGA 系 统、发射接受模块中的几个部分组成的偏通信传输的系统构架。如 单工无线呼叫系统。三) 单元设计 即设计系统各个功能模块的具体设计方案。一般有三种类型分 为:基于硬件的数字子系统的设计、模拟子系统的设计、单片机子 系统的设计。 1. 基于硬件的数字子系统的设计 设计在开发软件平台上 Maxplus 进行。设计完毕编译通过)就利 用开发平台上的 Maxplus 进行仿真,然后烧录下载)到芯片中。 目前 PLD 开发软件设计数字子系统的方法有原理图输人法和语 言输入法。这里需要特别提到的是 VHDL 或 Verilog 等高级硬件描述 语言的使用。所以建议参加电子设计竞赛的学生应认线 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 掌握 VHDL 或 Verilog,以便在设计过程中能很好地运用。一般我们 用 VHDL 或 Verilog 设计控制器和某些较特殊的模块.而一般的模块 仍然采用原理图输人方式,尽量利用前人的成果并最终用原理图输 入法完成顶层设计。这种安排比较直观,便于调试和检查,是一种 较好的方法。 关键是使用者是否能较熟练地掌挥这些器件及其开发软件的使 用.因为,这些开发软件的使用通常需要一段熟悉的过程,如在相 当生疏的情况下使用它们,则此法有可能成为完成设计工作的瓶 颈。 2. 模拟子系统的设计 我们一般做的工作有设计功能电路、仿真电路、绘制 PCB 板 图。我们用的软件是 Protel99se。有余力的同学可以学习 Multism 2001 进行电路的仿真。回答 protel99se 方面的问题)。 3、单片机子系统的设计 我们主要用的是凌阳单片机进行其软件的设计,可以参照凌阳 单片机参考书,实现控制液晶、点阵数码管、数码管、步进电机、 键盘、外部存储器等等。具体参看图书馆电子图书数据库。 四) 组装调试 1. 设计系统的物理外观尽量美观、位置合理。 2. 仔细组装电路,避免手直接接触芯片管脚,牢固固定 PCB 板防 止震动,引起系统工作不正常。 9 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 3. 调试要仔细,仔细检查电路后在通电源,防止因电源反接烧毁 电路。 4. 系统调试通过后,如有富余是需通电是系统工作至少半个小时 以上。 5. 确保计算机处于正常工作状态无病毒),做好设计软件程序的 备份工作,以防误删或感染病毒。 6. 防止意外事情造成设计硬件的损坏。比如饮用水流入设计好的 电路板中。 五) 撰写设计论文 具体参照全国大学生电子设计竞赛获奖作品选集2005) T N02 8649b 附录 参考书目: 1.振荡电路实用设计手册 TN710.2-62/7743 2.新型集成器件实用电路 TN4 4750a 3.一次集成电路适用手册 TN4-62/4750 4.锁相环电路设计与应用 TN911.8/3426 5.实用电子电路设计与调试 TN702/7444 6.通用电子电路应用 400 例 TN710/2144 7.实用电源电路设计 TN710/3233 8.电源集成电路手册 TN86-62/4426 9.实用电子电路精选 TN710/4744 10 / 11 个人收集整理资料, 仅供交流学习, 勿作商业用途 10.运算放大器应用技巧 100 例 TN722.7/4550 11.无线发射与接受电路系统 TN839/4482 12.VHDL 数字电路设计与应用实践教程 TN79/1052 13.控制专用集成电路及应用 TN4/0725 14 集成电路应用 500 例 TN4/6001 主要仪器: 数字和模拟示波器 万用表 稳压电源 频率计 DDS 芯片 液晶 数码管 外部 ROM 语音芯片 步进电机 基本电子元器件的识别和使用方法 11 / 11