电子设计基础

电子设计基础电子工程学院2017.7.20●赛制简介●电子系统●电子设计技术●怎样入手●例●回答问题内容▲竞赛采用全国统一命题、以“半封闭”方式进行。竞赛期间学生可以查阅相关资料，以队为基本单位独立完成竞赛任务；不允许与任何教师或队外任何其他人员讨论商量。▲竞赛评奖工作采用“一次竞赛、二级评奖”的方式进行。国家奖比例不超过总参赛队数的百分之十，赛区奖获奖比例不超过总参赛队数的三分之一。▲竞赛颁发全国统一的获奖证书，竞赛成绩记入学生档案。一.赛制简介2007竞赛要点▲单片机(FPGA)小系统板中可以包含A/D及D/A，但不允许含有信号调理电路。▲获赛区一等奖的参赛队到北京复测。▲题目内容更切合实际应用。一.赛制简介1.2部分获奖作品简介“频率特性测试仪”获赴京复测资格“简易数字存储示波器”获赴京复测资格工频有效值多用表任意波形发生器智能电动小汽车手持式电子阅读器宽带放大器数字相位计一.赛事简介1.2部分获奖作品简介●以电子信息技术为主体或核心的系统●块：模块/单元电路●路：信号/信息交互●性能：数字化、自动化、智能化●技术：EDA、嵌入式/单片机、CPLD/FPGA、DSP二.电子系统●知识储备：基础知识，新知识吸收●分析能力：系统/模块分析、性能/问题分析●判断能力●技能与工程素养●解决问题能力：设计、调试能力三.电子设计技术3.1基本知识●涵盖电路分析、模拟与数字电路的、高频/非线性电子电路主要知识点；●单元电路分析、验证、设计方法；●电路主要性能指标测量方法；●重要基本概念：时域与频域、频率与相位、功率与效率，瞬态与稳态，有源与无源，调制与解调、传输与接收、同步与异步、集中与分布，线性与非线性，捕捉与跟踪，反馈、动态范围、精度、分辨力、阻抗、匹配、稳定度、调整能力等等。三.电子设计技术3.2基本技能●元器件识别、寻找、运用●常用仪器工作原理、使用方法；●资料查阅：书、刊、网；●电路设计与仿真；●印刷电路板设计；●工装：焊接、装配●电子测量方法：参数测量，准确度与误差分析●调试方法：故障分析和排除●文档整理：章节、文字、图表的规范化。三.电子设计技术3.3基本设计能力●掌握先进仪器使用方法（如数字存储示波器、逻辑分析仪等）；●掌握单片机/嵌入式、CPLD/FPGA、*DSP基本知识；●掌握更先进的工具软件、开发系统，结合硬件实现较小电子系统的能力；●掌握一些系统分析软件，能完成单元、系统设计；三.电子设计技术3.4综合设计能力●实现小系统的设计实现能力；●掌握常用传感器、执行机构的基本知识，和用简单的或与本专业有关的光、机、电一体化组成系统的能力；●能在网上查阅相关元器件资料，具有一定的选择能力，并能根据要求正确使用；●具有绘制印刷板能力，并有初步的电磁兼容知识；●具有接受和掌握“嵌入式系统”的开发能力；●具有接受和掌握“SOC”的开发能力；三.电子设计技术3.5设计过程●确定设计目标●系统分析●模块设计与实现●系统调试●系统测试●文档整理三.电子设计技术3.5.1确定设计目标●需求分析：从非技术和技术两方面分析；●性能设计：功能，技术性能与指标；●支撑技术：关键技术，相关技术；●实现方法：技术方法，技术路线；●完成形式：原理/性能样机，实用样机。三.电子设计技术3.5.2系统分析●块：系统可以按功能分解成若干个功能相对独立、单一的单元模块;●块：系统可以按照信号/信息交互特征分解成若干信号传输、处理节点/模块。三.电子设计技术3.5.3模块设计与实现●确定电路形式/确定软件框图与基本算法；●理论分析与计算●元、器件选择●电路设计与仿真●电路装配●电路调试●电路测试三.电子设计技术3.5.4系统调试三.电子设计技术●软件调试，硬件调试，系统调试（联试）●功能调试与指标调试●调试内容、方法与手段●调试步骤电路装配3.5.5系统测试三.电子设计技术●测试内容与测试方案●测试仪器与测试工具●功能测试与指标测试●测试数据记录与结果分析3.5.6文档整理三.电子设计技术●方案论证与方案比较●理论分析与参数计算●单元电路设计与实现●软件设计●系统测试与数据处理●结果分析/结论●从简单、趣味系统设计开始●规范设计：磨刀不误砍柴工，杀鸡用牛刀●创新前瞻：新技术、新器件、新方法四.怎样入手电子系统设计作业论述设计过程与步骤指出常用设计工具软件搜集资料网站元、器件、工具专业技术、论坛设计一个电子系统选题意义设计目标系统组成原理理论分析与计算仿真、调试测试结果分析单片机小系统单片机最小系统硬件组成人机通道：16-20键，8位LED数码或16x1字符液晶，4-8只LED状态显示，蜂鸣器1只存储器：32Kx8BSRAM，256BEEPROM，实时日历钟。前向模拟通道：2CH，增益、偏置均可调，带低通滤波，8bit/1M电压型并行A/D后向模拟通道：2CH，8bit并行D/A,带低通滤波及功率输出。通讯接口：三线制TTL电平，经驱动后支持RS232，SPI，I2C，CAN等。扩展电路：centronics并行打印口，总线扩展口，8bitI/O口设计单片机最小系统单片机最小系统基本软件程序设计模块化：即功能相互独立、具有可移植性键盘管理：软件削抖、功能键功能、编辑键功能显示：显示提示，滚动显示，编辑操作与显示功能，菜单操作与显示功能采集与控制：采集，处理，存储，模拟输出数据处理：基本算法库、软件曲线拟和与插值功能通讯：I2C、RS232、打印温度采集、显示、处理、控制系统假定温度传感器分别为热电阻、热电偶、电压/电流型IC、数字温度IC，并且都呈分段非线性，要求能够记录24小时内每间隔6分钟及最近6分钟内每间隔2秒钟的4只传感器的温度值。用数码管实时显示选定的传感器号及相应的温度值，用双通道示波器实时显示24小时及6分钟的温度变化曲线。能够用数码管回调选定时刻的温度值，打印选定时段的温度记录曲线。计算并用数码管实时显示选定的传感器24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差、积温；设立系统自动校准功能。用水泥电阻作为控温元件，将其置于数字温度IC上，分别采用模拟线性功控及PWM功控方法将水泥电阻温度控制在设定的温度值附近。为每一路温度传感器设计越限报警功能。当某路传感器温度超越设定的温度上下阀值时，即产生相应的声光报警信号并显示该传感器的温度值，直至温度回到门限内或通过用控制键解除警报。设计与总结报告：方案比较、设计与论证，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。设计单片机最小系统使用单片机最小系统实现温度采集、显示、处理控制、报警系统单片机+FPGA小系统MCUFPGAKeyBoardRS232/CANLCD/LEDMemoryADCDACI/OInterfaceExtSTDInterface