全国电子设计大赛培训讲义

全国电子设计大赛培训讲义一、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X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X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~10MHzX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X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X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（２００５）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 4750a３.一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TN710/3233８.电源集成电路手册TN86-62/4426９.实用电子电路精选TN710/474410.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TN839/448212.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。