高职高专组全国大学生电子设计大赛资料2方案分析与论证Word文档下载推荐.docx
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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)
一、简易数控直流电源
A题直流稳定电源
A题测量放大器
D题高效率音频功率放大器
A题正弦信号发生器F题数控直流电流源
(二)测量仪器类系统设计(10项)
四、简易电阻、电容和电感测试仪
B题简易数字频率计
B题数字式工频有效值多用表C题
频率特性测试仪
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)
二、多路数据采集系统
三、简易无线电遥控系统
D题调幅广播收音机*
D题
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)
C题水温控制系统
C题自动往返电动小汽车
E题悬挂运动控制系
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
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较,理论分析与计算,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
50
实际制作完成情况
发挥部分
完成第
(1)项
12
完成第
(2)项
10
完成第(3)项
13
完成第(4)项
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:
波形无明显失真、频率稳定度〉10-4
主要技术指标:
频率1K—10MHz步进值:
100HzVp-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;
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。
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Multism2001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(2005) TN028649b
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TN44750a
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
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