全国电子设计大赛培训讲义、历届竞赛赛题解析第一届(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*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。
正弦信号发生器(A题)一、任务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)输岀信号频率稳定度:优于10-4;(4)输岀电压幅度:在负载电阻上的电压峰-峰值V opp > 1V ;(5)失真度:用示波器观察时无明显失真。
2、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V opp =6V ± 1V ;(2)产生模拟幅度调制(AM)信号:在1MHz〜10MHz范围内调制度m a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(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:波形无明显失真、频率稳定度〉10-4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。
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;2 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。
3 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、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真学习,熟练掌握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。
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(2 0 0 5 )TN02 8649 b附录参考书目:1 •振荡电路实用设计手册TN710.2-62/77432 .新型集成器件实用电路TN4 4750a3 .—次集成电路适用手册TN4-62/47504 .锁相环电路设计与应用TN911.8/34265 .实用电子电路设计与调试 TN702/74446 .通用电子电路应用 400例 TN710/21447 .实用电源电路设计8 .电源集成电路手册9 .实用电子电路精选 1 0 .运算放大器应用技巧 100 例 TN722.7/455011. 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 TN79/105213. 控制专用集成电路及应用TN4/072514 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 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TN710/3233 TN86-62/4426TN710/4744 数码管 外。