《電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件（64頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,,A.,大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽概述,一、,指導(dǎo)思想與目的,,全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽是,1993,年由教育部倡導(dǎo)的，由教育部高等教育司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司共同舉辦并與教學(xué)改革實(shí)踐緊密結(jié)合的,四大學(xué)科競賽,之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，目的在于推動(dòng)全國普通高等學(xué)校促進(jìn)信息與電子類學(xué)科面向二十一世紀(jì)課程體系和課程內(nèi)容的改革，促進(jìn)教育也要實(shí)現(xiàn),兩個(gè)轉(zhuǎn)變,重要思想的落實(shí)，有助于高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實(shí)踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制

2、作的能力；有助于吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。,,,A. 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽概述一、指導(dǎo)思想與目的　　全,1,二、,競賽方式,競賽采用全國統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織的方式，競賽采用“半封閉、相對(duì)集中”的組織方式進(jìn)行。競賽期間學(xué)生可以查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，隊(duì)內(nèi)學(xué)生集體商討設(shè)計(jì)思想，確定設(shè)計(jì)方案，分工負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，以隊(duì)為基本單位獨(dú)立完成競賽任務(wù)；競賽期間不允許任何教師或其他人員進(jìn)行任何形式的指導(dǎo)或引導(dǎo)；競賽期間參賽隊(duì)員不得與隊(duì)外任何人員討論商量。,,,二、競賽方式,2,三、競賽特點(diǎn)與特色,,全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽努力與課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合，與培養(yǎng)學(xué)

3、生全面素質(zhì)緊密結(jié)合，與理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合。競賽內(nèi)容既有理論設(shè)計(jì)，又有實(shí)際制作，可以全面檢驗(yàn)和促進(jìn)參賽學(xué)生的理論素養(yǎng)和工作能力。,,,三、競賽特點(diǎn)與特色　　全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽努力與課程體系,3,四、 競賽內(nèi)容,,以電子電路（含模擬和數(shù)字電路）應(yīng)用設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，可以涉及模,-,數(shù)混合電路、單片機(jī)、可編程器件、,EDA,軟件工具和,PC,機(jī)（主要用于開發(fā)）的應(yīng)用。題目包括“理論設(shè)計(jì)”和“實(shí)際制作與調(diào)試”兩部分。競賽題目具有實(shí)際意義和應(yīng)用背景，并考慮到目前教學(xué)的基本內(nèi)容和新技術(shù)的應(yīng)用趨勢，同時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革起一定的引導(dǎo)作用。,著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)的能力，

4、考核學(xué)生的創(chuàng)新精神和獨(dú)立工作能力，考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,(,制作、調(diào)試,),。,在難易程度方面，既要考慮使一般參賽學(xué)生能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成基本要求，又能使優(yōu)秀學(xué)生有發(fā)揮與創(chuàng)新的余地。,,,四、 競賽內(nèi)容,4,五、,參賽形式,全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽原則上安排在,單數(shù)年的,9,月中旬,舉行，為期,4,天。競賽以賽區(qū)為單位統(tǒng)一組織報(bào)名、競賽、評(píng)審和評(píng)獎(jiǎng)工作。,鼓勵(lì)設(shè)有信息與電子學(xué)科及相關(guān)專業(yè)或已開展電子設(shè)計(jì)科技活動(dòng)的高等學(xué)校，積極組織學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽。,學(xué)生自愿組合，三人一隊(duì)，由所在學(xué)校統(tǒng)一向賽區(qū)組委會(huì)報(bào)名。參賽隊(duì)數(shù)由學(xué)校自行確定。,為鼓勵(lì)不同類型的高校和不同專業(yè)或?qū)I(yè)方向的學(xué)生都能參加

5、競賽，全國競賽專家組根據(jù)命題原則，將統(tǒng)一編制若干個(gè)競賽題目，供參賽學(xué)生選用。,競賽所需場地、儀器設(shè)備、元器件或耗材原則上由參賽學(xué)校負(fù)責(zé)提供。,,,五、 參賽形式,5,六、,競賽規(guī)則,,參賽學(xué)生應(yīng)是高等學(xué)校中具有正式學(xué)籍的全日制在校本科或?qū)？茖W(xué)生。,參賽學(xué)生必須按統(tǒng)一時(shí)間參加競賽，按時(shí)開賽，準(zhǔn)時(shí)交卷。各賽區(qū)組委會(huì)須按時(shí)收回學(xué)生的答卷,(,報(bào)告和制作實(shí)物,),并及時(shí)封存，然后按規(guī)定交賽區(qū)專家組評(píng)審。,競賽期間，參賽學(xué)生可以使用各種圖書資料和計(jì)算機(jī)，但不得與隊(duì)外人員討論，教師必須回避。,競賽期間，各賽區(qū)組委會(huì)要組織巡視檢查，以保證競賽活動(dòng)正常進(jìn)行。,在競賽中，如發(fā)現(xiàn)輔導(dǎo)教師參與、隊(duì)與隊(duì)之間討論，隊(duì)員

6、與隊(duì)外人員討論、不按規(guī)定時(shí)間發(fā)題和收卷，以及賽前泄題等違紀(jì)現(xiàn)象，將取消獲獎(jiǎng)名次，并通報(bào)批評(píng)。,,,六、競賽規(guī)則,6,七、,競賽評(píng)獎(jiǎng),,全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽采取“一次競賽、兩級(jí)評(píng)獎(jiǎng)”方式，評(píng)獎(jiǎng)等級(jí)分為“賽區(qū)獎(jiǎng)”和“全國獎(jiǎng)”兩種形式。,各賽區(qū)負(fù)責(zé)本賽區(qū)的評(píng)獎(jiǎng)工作，賽區(qū)獎(jiǎng)的評(píng)獎(jiǎng)等級(jí)及各獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)比例由各賽區(qū)根據(jù)實(shí)際情況自行確定。,賽區(qū)評(píng)審結(jié)束后，各賽區(qū)組委會(huì)將本賽區(qū)競賽優(yōu)秀參賽隊(duì)的設(shè)計(jì)報(bào)告及有關(guān)評(píng)審材料報(bào)送全國組委會(huì)，報(bào)送的優(yōu)秀參賽隊(duì)數(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在本賽區(qū)參賽隊(duì)總數(shù)的,12%,之內(nèi)。全國組委會(huì)根據(jù)全國專家組的評(píng)審結(jié)果確定全國一、二等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)總數(shù)原則上不超過全國參賽隊(duì)總數(shù)的,10%,。,全國大學(xué)生電子設(shè)

7、計(jì)競賽設(shè)立“賽區(qū)優(yōu)秀組織獎(jiǎng)”，對(duì)當(dāng)年競賽組織中表現(xiàn)出色的賽區(qū)組委會(huì)給予表彰獎(jiǎng)勵(lì)；同時(shí)設(shè)立“優(yōu)秀征題獎(jiǎng)”，對(duì)當(dāng)年競賽征題工作中表現(xiàn)突出的個(gè)人給予表彰獎(jiǎng)勵(lì)。,,,七、 競賽評(píng)獎(jiǎng),7,,B.,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì),一、賽題分析,,縱觀歷屆賽題，大致可分為以下四類：,,(1),基本電路：,此類賽題有：“簡易數(shù)控直流電源” ，“直流穩(wěn)定電源”，“測量放大器”，“高效率音頻功率放大器”等。,,(2),測量儀器：,此類賽題有：“實(shí)用信號(hào)源的設(shè)計(jì)與制作”，“簡易電阻、電容、電感測試儀”，“簡易數(shù)字頻率計(jì)”，“數(shù)字式工頻有效值多用表”，“頻率特性測試儀”，“波形發(fā)生器”，“簡易數(shù)字存儲(chǔ)示波器”。,,(3),通信設(shè)備：,

8、此類賽題有：“簡易無線電遙控系統(tǒng)”，“調(diào)幅廣播接收機(jī)”，“短波調(diào)頻接收機(jī)”，“調(diào)頻收音機(jī)”，“數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)”等。,,(4),其他：,如“水溫控制系統(tǒng)”，“自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車”，“數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)”，“多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。,后三類的賽題都屬于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課題。即使是基本電路類賽題，例如測量放大器，其控制功能亦相當(dāng)復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法完成。,,,B. 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、賽題分析 縱觀歷屆賽,8,,,電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件,9,賽題涉及到知識(shí),:,低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理、傳感器、電子測量等,,,晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、可編程邏輯器件,。,考

9、查學(xué)生的能力：電路設(shè)計(jì)、原理分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等,,,工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,。,體現(xiàn)的意圖：對(duì)知識(shí)的掌握、應(yīng)用知識(shí)、解決問題的思維、合作精神。,,,賽題涉及到知識(shí):低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理、傳感,10,二、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法,電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有,自頂向下、自底向上,以及,自頂向下與自底向上相結(jié)合,的設(shè)計(jì)方法。,自頂向下方法的特點(diǎn)是將系統(tǒng)按“,系統(tǒng),-,子系統(tǒng),-,功能模塊,(,或稱部件,)-,單元電路,-,元、器件,-,版圖,”這樣的過程來設(shè)計(jì)。,自頂向下法從系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)開始，首光根據(jù)設(shè)計(jì)課題中對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)要求，將系統(tǒng)的行為,(,功能,),全面、準(zhǔn)確地描述出來，然

10、后根據(jù)該系統(tǒng)應(yīng)具備的各項(xiàng)功能將系統(tǒng)劃分和定義為若干個(gè)適當(dāng)規(guī)模的、能夠?qū)崿F(xiàn)某一功能且相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，全面、準(zhǔn)確地描述它們的功能,(,即輸入、輸出關(guān)系,),及相互之間的聯(lián)系，這項(xiàng)任務(wù)完成之后、就設(shè)計(jì)或選用一些部件去組成實(shí)現(xiàn)這些既定功能的子系統(tǒng)，最后進(jìn)行元件級(jí)的設(shè)計(jì)，即選用適當(dāng)?shù)脑?shí)現(xiàn)前面所設(shè)計(jì)的各個(gè)部件。,自頂向下法是一種概念驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，該方法要求在整個(gè)設(shè)計(jì)中盡量運(yùn)用概念（抽象,),去描述和分析設(shè)計(jì)對(duì)象，而不要過早地考慮實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的具體電路、元器件和工藝，以便抓住主要矛盾，避免糾纏在具體細(xì)節(jié)上這樣才能控制住設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。,,,二、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法 電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有自,

11、11,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,,,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,12,自頂向下法應(yīng)遵循的原則：,(1),正確性和完備性原則,該方法要求在每一級(jí),(,層,),的設(shè)計(jì)完成后。都必須對(duì)設(shè)計(jì)的正確性和完備性進(jìn)行反復(fù)的細(xì)致檢查，即檢查指標(biāo)所要求的各項(xiàng)功能是否都實(shí)現(xiàn)了，且留有必要的余地，最后還要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。,(2),模塊化、結(jié)構(gòu)化原則,每個(gè)子系統(tǒng)、部件或子部件應(yīng)設(shè)計(jì)成在功能上相對(duì)獨(dú)立的模塊，即每個(gè)模塊均有明確的可獨(dú)立完成的功能，且對(duì)某個(gè)模塊內(nèi)部進(jìn)行修改時(shí)不應(yīng)影響其他的模塊。子系統(tǒng)之間、部件之間或者子部件之間的聯(lián)系形式應(yīng)當(dāng)與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中模塊間的聯(lián)系形式相仿。,(3),問題不下放原則,在某一級(jí)的設(shè)計(jì)中如果遇到問題

12、時(shí)，必須將其解決后才能進(jìn)行下級(jí),(,層,),的設(shè)計(jì)，切不可把上一級(jí),(,層,),的問題留到下一級(jí),(,層,),去解決。,,,自頂向下法應(yīng)遵循的原則：,13,(4),高層主導(dǎo)原則,在底層遇到的問題找不到解決辦法時(shí)，必須退回到它的上一級(jí),(,層,),去甚至再上一級(jí)去，通過修改上一級(jí)的設(shè)計(jì)來減輕下一級(jí)設(shè)計(jì)的困難，或找出上一級(jí)設(shè)計(jì)中未發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤并將其解決，才是正確的解決問題的策略。,,(5),直觀性、清晰性原則,設(shè)汁中不主張采用那些使人難以理解的訣竅和技巧，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際的設(shè)計(jì)中和文檔中直觀、清晰地反映設(shè)計(jì)者的思路。設(shè)計(jì)文檔的組織與表達(dá)應(yīng)當(dāng)具有高度的條理性與簡潔明了性。一個(gè)可懂性好的設(shè)計(jì)，不僅使得同一項(xiàng)目

13、組的設(shè)計(jì)人員之間的交流方便、高效，而且使今后系統(tǒng)的修改、升級(jí)和維修大為方便。,,,(4)高層主導(dǎo)原則 在底層遇到的問題找不到解決辦法時(shí)，必須,14,自底向上的方法則相反“,按元器件,(,版圖,)-,單元電路,-,功能模塊,-,子系統(tǒng),-,系統(tǒng),”這樣的過程來設(shè)計(jì)。,自底向上的方法是根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的各個(gè)功能的要求，先從可用的元件中選出合用的，設(shè)計(jì)成,—,個(gè)個(gè)部件，當(dāng)一個(gè)部件不能直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的某個(gè)功能時(shí)，就須由多個(gè)部件組成子系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)其功能，直至系統(tǒng)所要求的全部功能都能實(shí)現(xiàn)為止。顯然，由于在設(shè)計(jì)過程中，部件設(shè)計(jì)在先，設(shè)計(jì)人員的思想將受限于這些所設(shè)計(jì)出的或選用的現(xiàn)成部件，便不容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的、清

14、晰易懂的以及可靠性高、可維護(hù)性好的設(shè)汁。因此在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中普遍采用自頂向下法。但自底向上法也并非完全無用武之地，它在系統(tǒng)的組裝和測試過程中卻是行之有效的。,,,自底向上的方法則相反“按元器件(版圖)-單元電路-,15,三、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 審題、方案論證、單元設(shè)計(jì)、組裝調(diào) 測和總結(jié)報(bào)告。,1,、審題,設(shè)計(jì)的第一步是審題，即對(duì)設(shè)計(jì)課題作認(rèn)真的分析，而在未將競賽題充分“吃透”以前，千萬不要匆匆動(dòng)手設(shè)計(jì)。特別要注意不要選取與自己的背景知識(shí)相差太遠(yuǎn)的賽題，因?yàn)楦傎愔挥?4,天時(shí)間，每一分鐘都十分寶貴，是輕易返工不得的。必須將

15、題意理解清楚，明確題目要求我們“做什么,?”,，以及 “做到何種程度,?”,，即明確所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的功能、性能、技術(shù)指標(biāo)及要求。對(duì)賽題中每一個(gè)細(xì)節(jié)都不能放過，來不得半點(diǎn)含糊，否則將有偏題或漏題的危險(xiǎn)。,,,三、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 審題、方案論證,16,2,、方案論證,,弄清“做什么,?”,以及“做到何種程度,?”,后．就要考慮“怎樣做,?”,了，這需要對(duì)完成該任務(wù)的方法充分地調(diào)研，查閱有關(guān)資料。一般僅參考教科書是不夠的，因?yàn)榻炭茣纤榻B的通常只是一些基本原理，與實(shí)際使用的電路和系統(tǒng)還有一些差別，而且常常不能反映最新的科技成果，所以建議到文獻(xiàn)資料中去查找，最好能通過網(wǎng)絡(luò)來

16、檢索，可以參照一些與設(shè)計(jì)題目相同或相近的產(chǎn)品或以往賽題所使用的方法，但要注意這些方法的使用條件與賽題是否相符，賽題所要求的性能指標(biāo)是否能達(dá)到，對(duì)于可以采用的各種方法，須認(rèn)真比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，特別要注意討論設(shè)計(jì)的可行性。 可行性包括：,,(1),所使用的器件能否保證供應(yīng)？價(jià)格加何,?,(2),設(shè)計(jì)的難度如何,?,自己的知識(shí)與能力能否勝任？,,(3),工作量如何,?4,天時(shí)間能否完成？,,(4),有無進(jìn)一步發(fā)揮的余地,?,,對(duì)上述問題經(jīng)過充分、細(xì)致的考慮和分析比較后，擬訂較切實(shí)可行的方案。,,,2、方案論證,17,方案設(shè)計(jì)步驟,①行為描述與設(shè)計(jì)（系統(tǒng)的外部特性描述）,包括：系統(tǒng)有哪些主要功能以及

17、輸入和輸出,?,它們各是什么物理量？有何特征,?,相互之間是什么關(guān)系？其來源或負(fù)載是什么,?,對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)源和負(fù)載有何要求,?,②,結(jié)構(gòu)描述與設(shè)計(jì)（系統(tǒng)的內(nèi)部特性描述）,,包括：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基本原理、基本框圖、系統(tǒng)的基本控制流程。注意此時(shí)的方框圖通常只要畫出一些子系統(tǒng)，以及各子系統(tǒng)之間的接口要求。例如“簡易數(shù)字頻率計(jì)”的設(shè)計(jì)中就將系統(tǒng)劃分為輸入通道、多周期同步等精度測量頻率計(jì)的核心結(jié)構(gòu)、鍵盤開關(guān)旋扭以及,LED,數(shù)碼顯示器。一 般說來，這些子系統(tǒng)有數(shù)字子系統(tǒng)、模擬子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī),(,單片機(jī)、,DSP),子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、時(shí)鐘子系統(tǒng)等類型。,,這一步最關(guān)鍵之處是確定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。,,,方案

18、設(shè)計(jì)步驟,18,一個(gè)系統(tǒng)可以用模擬技術(shù)完成，也可以用數(shù)字技術(shù)完成，這是兩種不同的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。一般說來，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：,,a.,數(shù)字系統(tǒng)對(duì)于器件參數(shù)的依賴較少，系統(tǒng)購抗干擾性較強(qiáng)，一般情況下，只要設(shè)計(jì)的邏輯正確，成功的可能性較大。而模擬系統(tǒng)對(duì)器件的要求較高，且影響系統(tǒng)性能的因素很多，雖然通常所使用的器件量較少，但調(diào)試比較困難，設(shè)計(jì)人員如無較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難設(shè)計(jì)出指標(biāo)完善且穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。,,b.,目前數(shù)字電路的集成工藝已非常成熟，集成規(guī)模已達(dá)每片數(shù)十萬門、,100,萬門的超大規(guī)模集成芯片也已問世，各種可編程邏輯器件以及單片機(jī)的應(yīng)用已很普遍，這樣就使得系統(tǒng)的器件量大大減少，而模擬集成

19、電路還遠(yuǎn)達(dá)不到此水平。,,c.,現(xiàn)代的復(fù)雜系統(tǒng)幾乎都離不開計(jì)算機(jī)處理，而用計(jì)算機(jī)處理的只能是數(shù)字信號(hào)，因此用數(shù)字方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)無論在質(zhì)量、精度、可靠性還是成本方面都比用模擬方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)優(yōu)越。,,,一個(gè)系統(tǒng)可以用模擬技術(shù)完成，也可以用數(shù)字技術(shù)完,19,數(shù)字實(shí)現(xiàn)技術(shù)又可分為硬件實(shí)現(xiàn)和借助計(jì)算機(jī),(,或單片機(jī)、信號(hào)處理芯片,),用軟件實(shí)現(xiàn)的兩種方法。從原理上講，任何數(shù)字系統(tǒng)均可用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如采用單片機(jī)系統(tǒng),(,電子設(shè)計(jì)競賽中使用最多的方法,),，但其速度有一定局限，在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行速度有一定要求的情況下，有時(shí)必須采用硬件數(shù)字系統(tǒng)。例如。如“簡易存儲(chǔ)示波器”中關(guān)于信號(hào)處理的電路是一個(gè)數(shù)字電路，如全

20、部用單片機(jī)處理，從原理上看是可能的，但賽題要求最高掃描速度為,20us,／,div,，水平分辨率為,20,點(diǎn)／,div,，這樣電路的最高采樣率為,1Msa,／,S,，時(shí)鐘頻率為,12MHz,的一般單片機(jī)是不能勝任的，因而必須采用硬件來實(shí)現(xiàn)。,,,數(shù)字實(shí)現(xiàn)技術(shù)又可分為硬件實(shí)現(xiàn)和借助計(jì)算機(jī)(或單片,20,③物理描述與設(shè)計(jì),包括：確定各子系統(tǒng)中所使用的關(guān)鍵模塊、關(guān)鍵元器件以及輸入／輸出接口的類型、布局的幾何式樣與尺寸、位置和安裝方法等。,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性需要通過對(duì)所選用的物理器件等的調(diào)查才能確定，在這一步查詢手冊(cè)和上網(wǎng)查詢是非常必要的。,在設(shè)計(jì)過程中要敢于創(chuàng)新，敢于采用新技術(shù)，不斷完善所提的方案，要

21、提出幾種不同的方案，從其可行性進(jìn)行論證，即從完成的功能的齊全性、性能和技術(shù)指標(biāo)的高低程度、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)的先進(jìn)性以及完成的進(jìn)度等方面進(jìn)行比較，最后選擇,—,個(gè)較好的方案。,在設(shè)計(jì)總體方案時(shí)，還有個(gè)問題需要解決，此問題在一般設(shè)計(jì)時(shí)常常不被重視，但對(duì)電子設(shè)計(jì)競賽而言，由于其特殊的設(shè)計(jì)條件,(,時(shí)間短，半封閉,),，就顯得非常重要。這就是,--,對(duì)系統(tǒng)功能的檢測。,,,③物理描述與設(shè)計(jì),21,④系統(tǒng)功能的檢測,——,確定系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境,,在擬訂初步方案時(shí)，需認(rèn)真討論系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境，因?yàn)橐粋€(gè)電子系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求，不能“定性”地回答，需要憑借科學(xué)的數(shù)據(jù)或文件來證明，而用什么

22、手段和儀器去檢測，應(yīng)在設(shè)計(jì)開始時(shí)就擬定，并做好充分的準(zhǔn)備。,如對(duì)于儀器的指標(biāo)，應(yīng)采用高一精度的測量儀器才可測量。,有些指標(biāo)可能不是在系統(tǒng)的輸出端測量，而是在系統(tǒng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)上測量，在制作時(shí)就應(yīng)預(yù)先安排好測試點(diǎn)，否則就有可能需要在集成電路引腳或其他不合適的地方測量，既不方便，有時(shí)還合造成線與線之間的短路，如因此損壞了系統(tǒng)，就會(huì)帶來更大的遺憾。這些問題，也應(yīng)在制定方案時(shí)有所考慮，作為一個(gè)要點(diǎn)記錄在案，在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)。,,,④系統(tǒng)功能的檢測——確定系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境,22,3,、單元設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)的逐層細(xì)化）,,,3、單元設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)的逐層細(xì)化）,23,4,、組裝調(diào)測,設(shè)計(jì)完畢，進(jìn)入裝配、

23、調(diào)試階段，這是大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)成功與否，是用作品體現(xiàn)的，競賽成績的評(píng)定，賽區(qū)成績主要取決于作品的實(shí)測結(jié)果是否滿足賽題的要求，全國決賽成績,2,／,3,取決于作品的實(shí)測結(jié)果是否滿足賽題的要求，,1,／,3,取決于報(bào)告的水平。,一般的組裝可在通用印制板上完成，組裝前須設(shè)計(jì)好各元器件之間的的布局。如缺乏使用計(jì)算機(jī)模擬的條件，有時(shí)還需事先在面包板搭試，對(duì)高頻電路，最好制作印制電路板，繪制印制電路板時(shí)一定要充分考慮電磁兼容的問題，防止因干擾影響電路的正常工作。,組裝調(diào)試工作與設(shè)計(jì)時(shí)相反，是采用自底向上的方法，其過程是先電路及部件，再子系統(tǒng)，最后才是整個(gè)系統(tǒng)。所以通常應(yīng)先調(diào)試每

24、個(gè)單元，單元調(diào)試正確后，再調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)，并認(rèn)真做好記錄。,當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的工作調(diào)整至正常時(shí)，需要選用恰當(dāng)?shù)臏y量儀器，對(duì)照任務(wù)書中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，逐一進(jìn)行定量的測量，根據(jù)測量結(jié)果判斷是否滿足任務(wù)書的要求。,,,4、組裝調(diào)測 設(shè)計(jì)完畢，進(jìn)入裝配、調(diào)試階段，這是大,24,5,、總結(jié)報(bào)告,撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告也是非常重要的一環(huán)、專家們將從報(bào)告中了解設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過程與設(shè)計(jì)結(jié)果。從而了解設(shè)計(jì)者的基本概念是否清楚，設(shè)計(jì)結(jié)果是否正確，是否有創(chuàng)新等，所以設(shè)計(jì)者完成作品的同時(shí)必須交出一份科學(xué)、完整、符合要求、有新意的報(bào)告。,設(shè)計(jì)文檔也是科研或產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要組成部分。一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)一開始就

25、與之平行地建立設(shè)計(jì)文檔，即將每一次的設(shè)汁思想、方案論證、分析計(jì)算和各階段的最終設(shè)計(jì)結(jié)果,(,包括圖紙與數(shù)據(jù),),都加以記錄整理，編寫成結(jié)構(gòu)化、條理分明、文字簡練的文檔。,設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括,（,1,）方案設(shè)計(jì)與論證；（,2,）必要的理論計(jì)算；,(3),電路圖和有關(guān)的設(shè)計(jì)文件；,(4),測試方法和數(shù)據(jù)；,(5),結(jié)果分析。,,,5、總結(jié)報(bào)告 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告也是非常重要的一環(huán)、專家,25,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程,,,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程,26,四、單片機(jī)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì),單片機(jī)控制子系統(tǒng)在電子設(shè)計(jì)競賽中應(yīng)用非常普遍，其設(shè)計(jì)過程可分為,確定任務(wù)、總體設(shè)計(jì)、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試、軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試和

26、總調(diào),等步驟。,單片機(jī)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,,,四、單片機(jī)控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制子系統(tǒng)在電子,27,1,、確定任務(wù),是否采用單片機(jī)是在總體設(shè)計(jì)階段確定的。如果確定采用以單片機(jī)為核心的設(shè)計(jì)方案，單片機(jī)子系統(tǒng)所應(yīng)完成的功能以及輸入信號(hào),(,包括所需要的中斷請(qǐng)求信號(hào),),、輸出信號(hào)等就應(yīng)當(dāng)被確定，并對(duì)這些信號(hào)的電平大小也作了規(guī)定。,2,、總體設(shè)計(jì),首先根據(jù)任務(wù)選擇合適的機(jī)型。 選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)所需要完成的功能，指令執(zhí)行的速度、所需的,I/O,端口數(shù)，對(duì)并、串行端口的特殊要求，對(duì)片內(nèi),RAM,、片內(nèi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器以及對(duì)成本等要求而定，但,最重要的一個(gè),原則還是選自己所熟悉的機(jī)型,，除非在訓(xùn)練

27、時(shí)有足夠的時(shí)間可以對(duì)新的優(yōu)秀的機(jī)型進(jìn)行訓(xùn)練。,,,1、確定任務(wù) 是否采用單片機(jī)是在總體設(shè)計(jì)階段確定的,28,3,、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試,硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)有兩點(diǎn)：一是補(bǔ)充在總體方案時(shí)的不足，例如“簡易數(shù)字頻率計(jì)”的設(shè)計(jì)，倘若單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器資源不能滿足計(jì)數(shù)器容量的要求，則還需要安排外部硬件作計(jì)數(shù)器的一部分或全部。二是構(gòu)建一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)，就是在外部電路盡可能少的條件下可以獨(dú)立工作的單片機(jī)系統(tǒng)，最簡單的最小系統(tǒng)可使用片內(nèi),E,2,PROM,程序存儲(chǔ)器,(,倘若該存儲(chǔ)器的容旦足夠使用,),，因而只需要加上合適的晶體構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘，在,RST,端加上手動(dòng)復(fù)位功能即可。,在

28、硬件設(shè)計(jì)完成后，最好先調(diào)試，待調(diào)試成功后再進(jìn)入下一步,-----,軟件設(shè)計(jì)。,,,3、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試 硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)有兩點(diǎn)：一是補(bǔ),29,4,、軟件設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)最重要的是建立數(shù)學(xué)模型，確定算法和安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。這一步完成后，應(yīng)繪出若干程序流程圖,(,包括主程序和子程序,),，并作為編制程序的依據(jù)。,編程語言可以是匯編語言或,C,語言等，一般情況下建議使用,C,語言。因?yàn)椋?（,1,）編程者無須很熟悉單片機(jī)的指令集及具體硬件。也能編出符合硬件實(shí)際的專業(yè)水平的程序。,（,2,）用,C,語言編譯出來的機(jī)器語言程序的堅(jiān)固性好。不易發(fā)生因數(shù)據(jù)在運(yùn)行中間被破壞而導(dǎo)致程序

29、運(yùn)行異常的情況，這是出為,C,語言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了許多專門的處理。,（,3,）,C,語言提供處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型,(,如數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針,),的機(jī)制，大大增強(qiáng)了程序處理的能力和靈活性。,,,4、軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)最重要的是建立數(shù)學(xué)模型，,30,,(4)C,語言編譯器提供常用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫供用戶直接使用，使用時(shí)只須簡單地引用說明即可，非常方便。,,(5),程序移植、函數(shù)引用方便，能夠適應(yīng)幾十種單片機(jī)系列芯片，因?yàn)?C,編譯器提供了眾多的頭文件?？赏ㄟ^在頭文件定義宏，來說明復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的原型和函數(shù)原型，這不僅有利于程序的移植，復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的定義和函數(shù)的引用性說明，還可為單片機(jī)的系列

30、化產(chǎn)品提供片上資源的說明。,,(6),含通用初始化軟件，單片機(jī)上的資源初始化是很麻煩的的事，現(xiàn)已有廠商用,C,語言編寫了專門的應(yīng)用程序。自動(dòng)生成符合具體要求的創(chuàng)始化程序，給開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶提供了極大的力便 。,,,(4)C語言編譯器提供常用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫供用戶直接使用，使用時(shí),31,五、模擬子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),模擬子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟通?？煞譃榭傮w設(shè)計(jì)、模塊劃分與指標(biāo)分配、功能塊設(shè)計(jì)、級(jí)間耦合電路設(shè)計(jì)、指標(biāo)核算、,PCB,設(shè)計(jì)、調(diào)試等步驟。,,1),總體設(shè)計(jì),先分析系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，將每 個(gè)輸入信號(hào)的波形和幅度、頻率等參數(shù)以及對(duì)輸出的要求都準(zhǔn)確地搞清楚，從而明確系統(tǒng)的功能和各項(xiàng)性能指標(biāo)，例如

31、增益、頻帶寬度、信噪比、失真度等，作為設(shè)計(jì)的基本要求，并由此選樣子系統(tǒng)的方案。,,,五、模擬子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模擬子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟通?？煞?32,2),模塊劃分與指標(biāo)分配,總體方案設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)作出子系統(tǒng)的框圖，接著，應(yīng)將某些技術(shù)指標(biāo)在各級(jí)方框中進(jìn)行合理的分配，這些指標(biāo)包括增益、噪聲、非線性等，因?yàn)樗鼈兌际歉鞑糠种笜?biāo)的綜合結(jié)果， 將指標(biāo)分配到各模塊以后，就對(duì)各模塊提出了定量的要求。,3),功能塊設(shè)計(jì),,這一步應(yīng)選擇功能塊的具體電路，并通過計(jì)算完成各個(gè)功能單元的外接電路與元件的配置，與數(shù)字子系統(tǒng)不同的是，在模擬子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中還要考慮如下問題：,(1),模擬子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中不僅要滿足一般的

32、功能和指標(biāo)要求，還應(yīng)特別注意技術(shù)指標(biāo)的精度及穩(wěn)定性，應(yīng)充分考慮元器件的溫度特性、電源電壓波動(dòng)、負(fù)載變化及干擾等因素的影響，要注意各功能單元的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)指標(biāo)及其穩(wěn)定性，更要注意組成系統(tǒng)后各單元之間的耦合形式、反饋類型、負(fù)載效應(yīng)及電源內(nèi)阻、地線電阻等對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)影響。,,,2)模塊劃分與指標(biāo)分配,33,(2),應(yīng)十分重視級(jí)間阻抗匹配問題， 例如一個(gè)多級(jí)放大器，其輸入級(jí)與信號(hào)源之間的阻抗匹配有利于提高信噪比，中間級(jí)之間的阻抗匹配有利于提高開環(huán)增益；輸出級(jí)與負(fù)載之間阻抗匹配有利于提高輸出功率和效率等。,(3),元器件選擇應(yīng)注意參數(shù)的分散性及溫度的影響，在滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)盡量選擇來源廣泛的通

33、用型元器件。,可供選擇的元器件有：①各類晶體管。②運(yùn)算放大器。③專用集成電路。④可編程模擬器件。,無論使用什么器件都應(yīng)認(rèn)真查閱器件手冊(cè)，弄清器件的各個(gè)參數(shù)是否符合技術(shù)指標(biāo)。并考慮如下問題：,①器件的來源是否廣泛，切不可選取那些市場很少見，難以買到的產(chǎn)品；,②要盡量選取較新問世的產(chǎn)品，不要選取那些已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品；,③盡量選取調(diào)試容易的器件；,④盡量選取自己曾經(jīng)使用過的器件；,⑤價(jià)格過于昂貴的器件不宜使用。,,,(2)應(yīng)十分重視級(jí)間阻抗匹配問題， 例如一個(gè)多級(jí)放大器，其,34,,4),耦合電路的設(shè)計(jì),各級(jí)電路之間的偶合必須適配，其個(gè)最主要的是阻抗匹配問題。,5),指標(biāo)核算,對(duì)于模擬子系統(tǒng)，由于它

34、在相當(dāng)程度上是依賴參數(shù)之間的配合，而每一步設(shè)計(jì)的結(jié)果又總會(huì)有一定的誤差，整個(gè)系統(tǒng)的誤差是各部分誤差的綜合效果，就有可能使系統(tǒng)誤差超出指標(biāo)要求。所以對(duì)模擬子系統(tǒng)而言，在完成前一步設(shè)計(jì)后，有必要重新核算一次系統(tǒng)的參數(shù)，看它是否滿足指標(biāo)要求。核算系統(tǒng)指標(biāo)的方法是按與設(shè)計(jì)相反的路徑進(jìn)行。,6)PCB,設(shè)計(jì),畫出子系統(tǒng)元器件布置圖和印制電地板的布線圖。并考慮其測試方案，設(shè)置相關(guān)的測試點(diǎn)。,,,4)耦合電路的設(shè)計(jì),35,六、數(shù)字子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),數(shù)字子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大致為：明確設(shè)計(jì)要求、確定設(shè)計(jì)方案和模塊設(shè)計(jì)。,1),明確設(shè)計(jì)要求,首先明確數(shù)字系統(tǒng)的輸入和輸出，數(shù)字系統(tǒng)的輸入和輸出都應(yīng)是數(shù)字量，然而實(shí)際與系統(tǒng)相

35、連接的卻不一定是數(shù)字量。由于所使用的器件的生產(chǎn)工藝不同，對(duì)輸入信號(hào)和輸出負(fù)載的要求也不問，如,TTL,和,CMOS,工藝生產(chǎn)的芯片的邏輯電平有差別，輸入阻抗和帶負(fù)載能力也不一樣，在與其他系統(tǒng)相連接時(shí)，就有許多接口問題需要考慮。在輸入、輸出的邏輯信號(hào)中，還需要弄清他們的工作頻率，串行還是并行。 對(duì)控制信號(hào)，還要了解其有效電平的極性。但這一切只是初步確定，有些信號(hào)在設(shè)計(jì)過程內(nèi)還要根據(jù)需要調(diào)整，有時(shí)還要增加某些信號(hào)或去掉某些信號(hào)。,,,六、數(shù)字子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)字子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大致為：明確設(shè),36,,2),確定設(shè)計(jì)方案,確定設(shè)計(jì)方案前應(yīng)先考慮采用什么實(shí)現(xiàn)技術(shù)，在用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，,盡量使用中

36、大規(guī)模集成電路。,,3),模塊設(shè)計(jì),根據(jù)子系統(tǒng)詳細(xì)框圖中的每一個(gè)模塊，選樣合適的集成電路,(,用,M5I,、,SSI,方法,),或在,PLD,開發(fā)平臺(tái)的器件庫中選擇合適的器件。,對(duì)于規(guī)模較大或功能較特殊的模塊，市場上沒有相應(yīng)的元件時(shí)，需要設(shè)計(jì)者自行設(shè)計(jì)。,無論采用什么方法，都需要對(duì)各集成功能模塊相當(dāng)熟悉，所以在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練過程中，應(yīng)注意積累關(guān)于各種模塊的使用的知識(shí)，特別注意什么樣的功能可使用什么器件實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)缺點(diǎn)如何等問題。,,,2)確定設(shè)計(jì)方案,37,七、電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練方法,“三階段訓(xùn)練法”：,(1),基礎(chǔ)訓(xùn)練,—,達(dá)到“五會(huì)”,(,會(huì)看圖，會(huì)查資料，會(huì)焊接安裝，會(huì)測量，會(huì)寫文檔,),,熟悉

37、：,Protel,、,PLD,和單片機(jī)編譯軟件,會(huì)使用：萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等測量儀器,時(shí)間,20,天,(2),模塊訓(xùn)練,—,達(dá)到建立相關(guān)硬件、軟件、資料的“資源庫”,時(shí)間,30-60,天,包括：,(a),振蕩器或信號(hào)發(fā)生器,,(b),放大器 重點(diǎn)是可編程放大或衰減、低通、高通、帶通、調(diào)諧濾波器等。,,(c),運(yùn)算放大器,—,差放、跟隨器、運(yùn)算器、電壓,/,電流變送器。,,(d),調(diào)制與解調(diào),,(e),數(shù)字電路方面,A/D,、,D/A,、比較器、邏輯門、計(jì)數(shù)器、可編程邏輯器件。,,(f),常用傳感器和執(zhí)行器電路,聲納、紅外、霍爾、光電編碼、繼電器、電機(jī)等。,（,g),單片機(jī) 最小

38、系統(tǒng)、編程方法、顯示器與接口電路、鍵盤與接口電路。,(3),綜合訓(xùn)練,—,將模塊綜合成某種系統(tǒng)。,,時(shí)間,20,天,,,七、電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練方法“三階段訓(xùn)練法”：,38,八、電子設(shè)計(jì)競賽賽題分析舉例,例,1,：電動(dòng)車蹺蹺板,—2007,年賽題,一、任務(wù),設(shè)計(jì)并制作一個(gè)電動(dòng)車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端,A,一側(cè)裝有可移動(dòng)的配重。配重的位置可以在從始端開始的,200mm,～,600mm,范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整步長不大于,50mm,；配重可拆卸。電動(dòng)車從起始端,A,出發(fā)，可以自動(dòng)在蹺蹺板上行駛。電動(dòng)車蹺蹺板起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)示意圖分別如圖,1,和圖,2,所示。,,二、要求,1.,基本要求,在不加配重的情況下，

39、電動(dòng)車完成以下運(yùn)動(dòng)：,（,1,）電動(dòng)車從起始端,A,出發(fā)，在,30,秒鐘內(nèi)行駛到中心點(diǎn),C,附近；,（,2,）,60,秒鐘之內(nèi)，電動(dòng)車在中心點(diǎn),C,附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡,5,秒鐘，并給出明顯的平衡指示；,（,3,）電動(dòng)車從（,2,）中的平衡點(diǎn)出發(fā)，,30,秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端,B,處（車頭距蹺蹺板末端,B,不大于,50mm,）；,（,4,）電動(dòng)車在,B,點(diǎn)停止,5,秒后，,1,分鐘內(nèi)倒退回起始端,A,，完成整個(gè)行程；,（,5,）在整個(gè)行駛過程中，電動(dòng)車始終在蹺蹺板上，并分階段實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)車行駛所用的時(shí)間。,,,八、電子設(shè)計(jì)競賽賽題分析舉例例1：電動(dòng)車蹺蹺板—2007年賽,39,

40、,,電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件,40,2.,發(fā)揮部分,將配重固定在可調(diào)整范圍內(nèi)任一指定位置，電動(dòng)車完成以下運(yùn)動(dòng)：,（,1,）將電動(dòng)車放置在地面距離蹺蹺板起始端,A,點(diǎn),300mm,以外、,90°,扇形區(qū)域內(nèi)某一指定位置（車頭朝向蹺蹺板），電動(dòng)車能夠自動(dòng)駛上蹺蹺板，如圖,3,所示,.,,（,2,）電動(dòng)車在蹺蹺板上取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡,5,秒鐘以上；,（,3,）將另一塊質(zhì)量為電動(dòng)車質(zhì)量,10,％～,20,％的塊狀配重放置在,A,至,C,間指定的位置，電動(dòng)車能夠重新取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡,5,秒鐘以上；,（,4,）電動(dòng)車在,3,分鐘之內(nèi)完成（,1,）～（,3,）全過程。,（,

41、5,）其他。,,,2.發(fā)揮部分,41,三、說明,（,1,）蹺蹺板長,1600mm,、寬,300mm,，為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。,（,2,）蹺蹺板中心固定在直徑不大于,50mm,的半圓軸上，軸兩端支撐在支架上，并保證與支架圓滑接觸，能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。,（,3,）測試中，使用參賽隊(duì)自制的蹺蹺板裝置。,（,4,）允許在蹺蹺板和地面上采取引導(dǎo)措施，但不得影響蹺蹺板面和地面平整。,（,5,）電動(dòng)車,(,含加在車體上的其它裝置,),外形尺寸規(guī)定為：長≤,300mm,，寬≤,200mm,。,（,6,）平衡的定義為,A,、,B,兩端與地面的距離差,d=∣dA-dB∣,不大于,40mm,。,（,7,）整個(gè)

42、行程約為,1600mm,減去車長。,（,8,）測試過程中不允許人為控制電動(dòng)車運(yùn)動(dòng)。,（,9,）基本要求（,2,）不能完成時(shí)，可以跳過，但不能得分；發(fā)揮部分（,1,）不能完成時(shí)，可以直接從（,2,）項(xiàng)開始，但是（,1,）項(xiàng)不得分。,,,三、說明,42,四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì),報(bào)告,項(xiàng) 目,主要內(nèi)容,分?jǐn)?shù),系統(tǒng)方案,實(shí)現(xiàn)方法,方案論證,系統(tǒng)設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)框圖,12,理論分析與計(jì)算,測量與控制方法,理論計(jì)算,13,電路與程序設(shè)計(jì),檢測與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì),總體電路圖,軟件設(shè)計(jì)與工作流程圖,12,結(jié)果分析,創(chuàng)新發(fā)揮,結(jié)果分析,8,設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu),及規(guī)范性,摘要,設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu),圖表的規(guī)范性,5,總分,50,基本,要求

43、,實(shí)際制作完成情況,50,發(fā)揮,部分,完成第（,1,）項(xiàng),10,完成第（,2,）項(xiàng),15,完成第（,3,）項(xiàng),10,完成第（,4,）項(xiàng),5,其他,10,總分,50,,,四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng) 目主要內(nèi)容分?jǐn)?shù)系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)方法12理論,43,1,、系統(tǒng)基本方案,,,1、系統(tǒng)基本方案,44,2,、各模塊方案選擇和論證,1,）控制器模塊,采用單片機(jī),AT89C52,作為控制核心。它是一個(gè)低功耗，高性能,CMOS8,位單片機(jī)，片內(nèi)含,8kBytes,的可反復(fù)擦寫,1000,次的,Flash,只讀程序存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn),MCS-51,指令系統(tǒng)及,8051,引腳結(jié)構(gòu)。,2,）,電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,采用,L298N,組

44、成的開關(guān),PWM,電路作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。用單片機(jī)控制,L298N,的輸入使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。該芯片能同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)。且具有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、能承受頻繁的負(fù)載沖擊等優(yōu)點(diǎn)。,3,）,尋跡模塊,采用紅外光電傳感器來檢測黑線蹤跡。利用紅外線對(duì)不同顏色反射系數(shù)不同來確定運(yùn)動(dòng)路線。,4,）平衡點(diǎn)探測模塊,采用水銀開關(guān)探測蹺蹺板平衡度，其原理是蹺板左偏水銀開關(guān)電路導(dǎo)通，右偏水銀開關(guān)斷開電路不通，這樣控制電動(dòng)車在平衡點(diǎn)小角度來回?cái)[動(dòng)來使蹺蹺板動(dòng)態(tài)平衡，此方案測量靈敏、安裝簡單而且成本很低。,,,2、各模塊方案選擇和論證1）控制器模塊 采用單片機(jī)AT8

45、,45,3,、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),1,）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),,,3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),46,a.,最小系統(tǒng)電路,最小系統(tǒng)電路中包括單片機(jī)、,LCD,液晶顯示、鍵盤和聲光提示電路，單片機(jī)是整個(gè)硬件電路的核心模塊，它直接控制其它所有模塊工作和運(yùn)行。,b.,直流電機(jī),PWM,驅(qū)動(dòng)電路,采用專用集成芯片,L298,來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，,L298,芯片內(nèi)有兩個(gè),H,橋式功率放大器驅(qū)動(dòng)電路分別用來驅(qū)動(dòng)兩直流電機(jī)行駛，當(dāng)單片機(jī)給,INLO,高電平、,INL1,低電平時(shí)，電機(jī),1,正傳，當(dāng)給,INL0,低電平、,INL1,高電平時(shí)，電機(jī),1,反轉(zhuǎn)。,,,a.最小系統(tǒng)電路 采用專用集成芯片L298來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，

46、,47,c.,光電檢測電路,,,c.光電檢測電路,48,d.,水銀開關(guān)平衡點(diǎn)測試電路,水銀開關(guān)的原理是,:,玻璃棒內(nèi)有一個(gè)水銀球，棒的一端固定有一對(duì)電極，當(dāng)水銀球左傾時(shí)，固定在棒的右端兩電極斷開，水銀球右傾時(shí)，兩電極導(dǎo)通。采用五個(gè)水銀開關(guān)平放在小車的不同位置，使其一端接地，另一端接,741LS20,與非門，只有檢測到所有水銀球左傾時(shí)，單片機(jī)的,P0.4,口由高電平變?yōu)榈碗娖?，說明已到臨界平衡,;,小車應(yīng)立即后退，然后來回小角度擺動(dòng)，使水銀球處在中間位置，蹺蹺板維持動(dòng)態(tài)平衡。,,,d.水銀開關(guān)平衡點(diǎn)測試電路 水銀開關(guān)的原理是:玻璃棒內(nèi),49,2),系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),,,2)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì),50,

47、4,、系統(tǒng)參數(shù)測試,1,）往返運(yùn)動(dòng),將電動(dòng)車放在起始位置，使其在水平及斜坡蹺蹺板上前進(jìn)行駛、終點(diǎn)停留及倒退行駛。,2,）平衡運(yùn)動(dòng),將電動(dòng)車放置起始點(diǎn)，使其在活動(dòng)蹺蹺板上行駛到平衡狀態(tài)然后停留。,,,,4、系統(tǒng)參數(shù)測試1）往返運(yùn)動(dòng),51,例,2,：,信號(hào)發(fā)生器,—,2007,年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽高職高專組,H,題,一、任務(wù),設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器，使之能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波信號(hào)，其系統(tǒng)框圖如圖,1,所示。,信號(hào)發(fā)生,參數(shù)調(diào)整,穩(wěn)壓電源,信號(hào)輸出,輸出信號(hào),圖,1,信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)框圖,,,例2：信號(hào)發(fā)生器—2007 年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽高職高專,52,二、要求,1,．基本要求,（,1

48、,）信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波形；,（,2,）輸出信號(hào)頻率在,100Hz,～,100kHz,范圍內(nèi)可調(diào),,,輸出信號(hào)頻率穩(wěn)定度優(yōu)于,10-3,；,（,3,）在,1k,?,負(fù)載條件下，輸出正弦波信號(hào)的電壓峰,-,峰值,V,opp,在,0,～,5V,范圍內(nèi)可調(diào)；,（,4,）輸出信號(hào)波形無明顯失真；,（,5,）自制穩(wěn)壓電源。,2,．發(fā)揮部分,（,1,）將輸出信號(hào)頻率范圍擴(kuò)展為,10Hz,～,1MHz,，輸出信號(hào)頻率可分段調(diào)節(jié)：在,10Hz,～,1kHz,范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為,10Hz,；在,1kHz,～,1MHz,范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為,1kHz,。輸出信號(hào)頻率值可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；,（

49、,2,）在,50?,負(fù)載條件下，輸出正弦波信號(hào)的電壓峰,-,峰值,V,opp,在,0,～,5V,范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)步進(jìn)間隔為,0.1V,，輸出信號(hào)的電壓值可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；,（,3,）可實(shí)時(shí)顯示輸出信號(hào)的類型、幅度、頻率和頻率步進(jìn)值；,（,4,）其他。,,,二、要求,53,三、說明,設(shè)計(jì)報(bào)告正文應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖和主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié)果可用附件給出,四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),,,項(xiàng)目,滿分,設(shè)計(jì),報(bào)告,系統(tǒng)方案,4,理論分析與計(jì)算,2,電路與程序設(shè)計(jì),6,測試方案與測試結(jié)果,4,設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性,4,總分,20,基本,要求,實(shí)際制作完

50、成情況,50,發(fā)揮,部分,完成第（,1,）項(xiàng),23,完成第（,2,）項(xiàng),13,完成第（,3,）項(xiàng),9,其他,5,總分,50,,,三、說明四、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)滿分設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案4理論分析與計(jì)算2電路與,54,1,、方案設(shè)計(jì),控制器方案,方案一,:,采用專用的波形產(chǎn)生單片機(jī)，產(chǎn)生波形是具有十分明顯的優(yōu)勢，但市場上,難以買到。,方案二,:,采用通用型單片機(jī)，如,MCS,一,51,系列，它的可用資源比較豐富，性能全面，,實(shí)用性強(qiáng)，在設(shè)計(jì)中使用非常方便，同時(shí)也能完成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)認(rèn)務(wù)，故,采用本方案。,,波形產(chǎn)生方案,方案一,:,直接數(shù)字頻率合成,(DDFS),。,DDFS,可以快速轉(zhuǎn)換波型、頻率、相位、幅度，,但

51、缺點(diǎn)是較低的頻率難以產(chǎn)生。,方案二,:,直接用單片機(jī)來產(chǎn)生脈沖信號(hào)，再進(jìn)行轉(zhuǎn)換所需波形，但是難以完成高頻,段的信號(hào)。,,,1、方案設(shè)計(jì),55,方案三,:,用鎖相環(huán)完成，缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生低頻段信號(hào)。,方案四,:,采用單片壓控函數(shù)發(fā)生器,MAX038,，可以產(chǎn)生正弦波，方波，三角波，通過,調(diào)整輸人電壓可以改變輸出頻率，但是外接的電阻電容參數(shù)難以確定，對(duì),軟件要求高。,綜合考慮方案一、方案二和系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，選用方案四。,顯示方案,方案一： 采用,LED,顯示。只能顯示非常有限的符號(hào)和數(shù)碼字，對(duì)于本設(shè)計(jì)如此復(fù)雜,的顯示功能是難以實(shí)現(xiàn)的，即使實(shí)現(xiàn)了，也只有設(shè)計(jì)者本人能夠方便使用，,這給使用者帶來很多不便，

52、故不能選擇。,方案二： 采用點(diǎn)陣式,LCD,顯示。不僅可以清晰的顯示英文、數(shù)字和一些特殊符號(hào)，,而且可以顯示文字，其功能非常強(qiáng)大，因此采用本方案。,,,方案三: 用鎖相環(huán)完成，缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生低頻段信號(hào)。顯示方案,56,,,電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件,57,2,、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),1,）單片機(jī)系統(tǒng),包括單片機(jī)、,LCD,液晶顯示、鍵盤和,D/A,轉(zhuǎn)換等。,2,）波形發(fā)生與控制,,MAX038,是需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻正弦波、三角波、方波。輸出頻率和占空比可以通過調(diào)整電流、電壓或電阻來分別地控制。所需的輸出波形可由在,A0,和,A1,輸入端設(shè)置適當(dāng)?shù)拇a來選擇。,(1)0.1

53、Hz--20MHz,工作頻率范圍，,fout =I,IN,/Cosc,(2)15%,一,85%,可變的占空比,(3),低阻抗輸出緩沖器,(4),低失真正弦波,:0.75%,(5),低溫度漂移,:200ppm/℃,。,,,2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1）單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、LCD液晶顯示、,58,,,電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件,59,3),軟件設(shè)計(jì),3,、系統(tǒng)測試,,,3)軟件設(shè)計(jì)3、系統(tǒng)測試,60,九、電子設(shè)計(jì)競賽練習(xí)題,1,、簡易數(shù)控直流電源 一、設(shè)計(jì)任務(wù)　　 設(shè)計(jì)出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下圖所示。,,,九、電子設(shè)計(jì)競賽練習(xí)題1、簡易數(shù)控直流電源 一、設(shè)計(jì)任務(wù),61,二、設(shè)計(jì)

54、要求,1,．基本要求　　 ①輸出電壓：范圍,0-+9.9V,，步進(jìn),0.1V,，紋波不大于,10mV,；　　 ②輸出電流：,500mA,；　　 ③輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；　　 ④由“,+”,、“一”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；　　 ⑤為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出,±15V,，,+5V,。,2,．發(fā)揮部分　　 ①輸出電壓可預(yù)置在,0-9.9V,之間的任意一個(gè)值；　　 ②用自動(dòng)掃描代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化,(,步進(jìn),0.1V,不變,),；　　 ③擴(kuò)展輸出電壓種類,(,比如三角波等,),。,,,二、設(shè)計(jì)要求　　 1．基本要求　　 ①輸出電壓：范圍0-,6

55、2,2,、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)　　 一、設(shè)計(jì)任務(wù)　　 設(shè)計(jì)一個(gè)八路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)原理框圖如下圖所示。,,,2、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)　　 一、設(shè)計(jì)任務(wù)　　 設(shè)計(jì)一個(gè)八路,63,主控器能對(duì),50,米以外的各路數(shù)據(jù)，通過串行傳輸線,(,實(shí)驗(yàn)中用,1,米線代替,),進(jìn)行采集和顯示。具體設(shè)計(jì)任務(wù)是：　　 ①現(xiàn)場信號(hào)產(chǎn)生器。　　 ②八路數(shù)據(jù)采集器。　　 ③主控器。 二、設(shè)計(jì)要求　　 ①現(xiàn)場信號(hào)產(chǎn)生器 自制一正弦波信號(hào)發(fā)生器，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在,200Hz,～,2kHz,范圍變化，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應(yīng),1-5V,直流電壓,(200Hz,對(duì)應(yīng),1V,，,2kHz,對(duì)應(yīng),5V),②八路數(shù)據(jù)采集器 數(shù)據(jù)采集器第,1,路輸入自制,1-5V,直流電壓，第,2-7,路分別輸入來自直流源的,5,，,4,，,3,，,2,，,1,，,0V,直流電壓,(,各路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度,),，第,8,路備用。將各路模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成,8,位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)并／串變換電路，用串行通信方式傳至主控制器。,③主控制器顯示測量數(shù)據(jù)及其通道號(hào)。,,,主控器能對(duì)50米以外的各路數(shù)據(jù)，通過串行傳輸線,64,