全国电子设计大赛培训教程

2009年全国电子竞赛培训年全国电子竞赛培训哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汪开灿汪开灿2009年年7月月20日日哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology主要内容主要内容PCB设计设计哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology1 新建工程、新建工程、sch文件、文件、pcb文件，保存文件，保存2 新建新建schlib文件，制作元件文件，制作元件3 新建新建pcblib文件，制作封装文件，制作封装4 绘制绘制sch文件文件5 给各元件标号给各元件标号6 update到到PCB7 摆放元器件摆放元器件8 更改焊盘大小更改焊盘大小9 连线连线10 加泪滴、加地网等加泪滴、加地网等11 导出导出.pcb文件文件哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology注意事项：注意事项：1 原理图直观、可读性强原理图直观、可读性强 2 PCB设计走线尽量短，不要使用自动布线设计走线尽量短，不要使用自动布线 3 注意自造封装大小，不要产生错误注意自造封装大小，不要产生错误 4 注意焊盘大小注意焊盘大小 5 注意每个芯片电源做好滤波措施注意每个芯片电源做好滤波措施 6 注意模拟地和数字地分开注意模拟地和数字地分开 7 注意地线尽量短而粗，减小注意地线尽量短而粗，减小EMI哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology谢谢谢谢！汪开灿汪开灿实验室：逸夫楼实验室：逸夫楼207室室电话：电话：13704801805E_mail： 2009年全国电子竞赛培训年全国电子竞赛培训哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汪开灿汪开灿2009年年7月月20日日哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology主要内容主要内容1 单片机单片机C语言编程语言编程2 Mutisim软件仿真软件仿真3 PSpice软件仿真软件仿真哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 单片机C语言编程1 51单片机单片机C语言举例语言举例#include void delay(void);void main(void)unsigned char data i;while(1)delay();P1=i;i+;void delay(void)int i;for(i=0;i 30000;i+);哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 单片机C语言编程2 数据类型数据类型哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology3 存储类型存储类型一 单片机C语言编程哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 单片机C语言编程4 中断举例中断举例#include sbitLIGHT=P20;void int0(void)interrupt 0 using 1LIGHT=!LIGHT;void main(void)EA=1;EX0=1;IT0=1;/负跳沿触发负跳沿触发LIGHT=1;while(1);哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 单片机C语言编程5 keil和和proteus联合仿真联合仿真6 Wave仿真器的用法仿真器的用法7 51单片机程序下载方式单片机程序下载方式8 参考资料：参考资料：电子书电子书51单片机单片机C语言编程语言编程附：编写程序中一定注意保存附：编写程序中一定注意保存哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology二 Mutisim软件仿真U1OP07AH3247681U3OP07AH3247681R11kVCC12VVCC12VC11nFR21kC21nFR31kC31nFXSC1ABExt Trig+_+_0VCC430201VCCXBP1INOUT0VEE-12VVEEVEE-12VVEEXFG1065哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 PSpice软件仿真U1AAD812/AD32841+-V+V-OUT0V51Vac0VdcR21k0U8AAD812/AD32841+-V+V-OUTVV415VdcC31nfV315Vdc0C11nf00V215Vdc0R11kV115VdcC21nf0R31k哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology谢谢谢谢！汪开灿汪开灿实验室：逸夫楼实验室：逸夫楼207室室电话：电话：13704801805E_mail： 2009年全国电子竞赛培训年全国电子竞赛培训哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汪开灿汪开灿2009年年7月月20日日哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology主要内容主要内容1 全国电子竞赛简介全国电子竞赛简介2 历届考题分类历届考题分类3 竞赛前一周的准备竞赛前一周的准备4 竞赛注意事项竞赛注意事项5 题目解析题目解析哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 全国电子竞赛简介 组织机构：教育部高等教育司和信息部人事司组织机构：教育部高等教育司和信息部人事司 举办时间：举办时间：9月份，赛期为月份，赛期为4天天3夜。今年时间为夜。今年时间为9月月2日日8：009月月5日日20：00。竞赛流程竞赛流程 竞赛分为国家奖和省奖竞赛分为国家奖和省奖 哈工大战绩：哈工大战绩：03-1、05-3、07-5 一般为一般为6个题，题目以电子技术应用设计为主要内容，个题，题目以电子技术应用设计为主要内容，涉及到单片机、可编程逻辑器件、涉及到单片机、可编程逻辑器件、EDA软件工具等。软件工具等。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology二 历届考题分类 模电类：电源、放大器、信号源等模电类：电源、放大器、信号源等 05年：数控恒流源、三相正弦变频电源年：数控恒流源、三相正弦变频电源 07年：开关稳压电源、程控滤波器年：开关稳压电源、程控滤波器 高频类：无线电发射机、接收机，无线收发系统高频类：无线电发射机、接收机，无线收发系统 05年：单工无线呼叫系统年：单工无线呼叫系统 07年：无线识别装置年：无线识别装置 仪器仪表类：参数测试仪、示波器、频率计等仪器仪表类：参数测试仪、示波器、频率计等 05年：集成运放测试仪、简易频谱分析仪年：集成运放测试仪、简易频谱分析仪 07年：音频信号分析仪、数字示波器年：音频信号分析仪、数字示波器 数电与自控类：数字电路、控制类数电与自控类：数字电路、控制类 05年：悬挂运动控制系统年：悬挂运动控制系统 07年：电动车跷跷板年：电动车跷跷板哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前一周的准备 首先：睡好觉、吃好饭、注意身体首先：睡好觉、吃好饭、注意身体 竞赛前一周会公布竞赛基本仪器和主要元器件清单竞赛前一周会公布竞赛基本仪器和主要元器件清单 重要！重要！哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前一周的准备20072007年全国大学生电子设计竞赛基本仪器和主要元器件清单年全国大学生电子设计竞赛基本仪器和主要元器件清单1 1、基本仪器清单、基本仪器清单 20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带轴输入，可选带Z轴输入）轴输入）60MHz双通道数字示波器双通道数字示波器 低频信号发生器（低频信号发生器（1Hz1MHz）高频信号发生器（高频信号发生器（1MHz40MHz）函数发生器函数发生器 低频毫伏表低频毫伏表 高频毫伏表高频毫伏表 普通频率计普通频率计 失真度测试仪失真度测试仪 直流稳压电源直流稳压电源 秒表秒表 2米卷尺米卷尺 游标高度尺游标高度尺 单片机开发系统及单片机开发系统及EDA开发系统开发系统 单相自耦调压器（单相自耦调压器（200W）五位半数字万用表（电压表）五位半数字万用表（电压表）四位半数字万用表四位半数字万用表可能会涉及到用此示波器描绘波形可能会涉及到用此示波器描绘波形信号发生器作为信号输入，宽带，可能会用在放大器上信号发生器作为信号输入，宽带，可能会用在放大器上测试电源用测试电源用辅助测试频率用的仪器，测试题目中有涉及测频部分，辅助测试频率用的仪器，测试题目中有涉及测频部分，不太可能有频率计的题目不太可能有频率计的题目题目中涉及到失真度测量，题目可能涉及到题目中涉及到失真度测量，题目可能涉及到FFT测试运行时间用，控制类题目测试运行时间用，控制类题目测试距离不远测试距离不远测试涉及到高度的精密测量测试涉及到高度的精密测量电源类题目用电源类题目用,功率较大，应该是开关电源功率较大，应该是开关电源哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前一周的准备2007年全国国大学学生电电子设计竞赛设计竞赛基本仪仪器和主要元器件清单清单2 2、主要元器件清单、主要元器件清单 单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A）A/D、D/A转换器转换器 1MHz采样频率的采样频率的8位位A/D转换器转换器 运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器 可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板 显示器件显示器件 小型电动车（最大尺寸小型电动车（最大尺寸300mm200mm，高度不限），高度不限）小型继电器小型继电器 康铜、锰铜电阻丝康铜、锰铜电阻丝 漆包线（直径不大于漆包线（直径不大于1mm）光电传感器光电传感器 角度传感器角度传感器 隔离变压器（隔离变压器（150W，220V/18V）DDS集成芯片集成芯片电源用，作为采样电阻电源用，作为采样电阻小车，寻线用小车，寻线用小车，检测角度小车，检测角度信号发生，可能作为扫频芯片使用信号发生，可能作为扫频芯片使用哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 竞赛注意事项1 明确竞赛的目的明确竞赛的目的 学习知识第一，成绩第二，尽自己最大的努学习知识第一，成绩第二，尽自己最大的努力。力。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 竞赛注意事项2 选题选题 不可草率不可草率 针对本组实力，不要追求太高难度的题针对本组实力，不要追求太高难度的题 注意明确所选题目的每一个指标，不要对题目理解上注意明确所选题目的每一个指标，不要对题目理解上产生偏差产生偏差 明确题目各个指标的分数，明确什么是题目的关键点明确题目各个指标的分数，明确什么是题目的关键点 最好选择自己有经验的题最好选择自己有经验的题哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 竞赛注意事项3 方案设计方案设计 明确总体结构，对比各种方案，选择适合自己做的，明确总体结构，对比各种方案，选择适合自己做的，量力而行量力而行 画出系统的总体结构框图，将各部分功能分解，合理画出系统的总体结构框图，将各部分功能分解，合理分工分工 多参考别人的设计多参考别人的设计 方案要详细，最好细到每个核心芯片的选型方案要详细，最好细到每个核心芯片的选型哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 竞赛注意事项4 设计与调试设计与调试 合理分工，各尽其能合理分工，各尽其能 有耐心，不要想当然有耐心，不要想当然 细心，不急躁细心，不急躁 不到最后一刻，不要放弃不到最后一刻，不要放弃哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology五 题目解析 明确做什么，运用什么知识明确做什么，运用什么知识 找到题目的难点所在找到题目的难点所在 找到题目容易得分的地方找到题目容易得分的地方 注意细节，仔细揣摩每个指标的含义，不懂的地方不注意细节，仔细揣摩每个指标的含义，不懂的地方不要想当然，多请教老师要想当然，多请教老师哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology五 题目解析一、任务一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。二、要求二、要求1基本要求基本要求（1）输入阻抗：）输入阻抗：50（2）输入信号电压范围（峰）输入信号电压范围（峰-峰值）：峰值）：100mV5V（3）输入信号包含的频率成分范围：）输入信号包含的频率成分范围：200Hz10kHz（4）频率分辨力：）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率的频率分量的功率值。）分量的功率值。）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。（6）分析时间：）分析时间：5秒。应以秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology五 题目解析2发挥部分发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。（2）输入信号包含的频率成分范围：）输入信号包含的频率成分范围：20Hz10kHz。（3）增加频率分辨力）增加频率分辨力20Hz档。档。（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。）判断输入信号的周期性，并测量其周期。（5）测量被测正弦信号的失真度。）测量被测正弦信号的失真度。（6）其他。）其他。三、说明三、说明1电源可用成品，必须自备，亦可自制。电源可用成品，必须自备，亦可自制。2设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序、和完整的测试结果用附件要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序、和完整的测试结果用附件给出。给出。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology五 题目解析设计设计报告报告项项 目目主要内容主要内容分数分数系统方案系统方案比较与选择方案描述比较与选择方案描述5理论分析与计算理论分析与计算放大器设计放大器设计功率谱测量方法功率谱测量方法周期性判断方法周期性判断方法15电路与程序设计电路与程序设计电路设计电路设计程序设计程序设计10测试方案与测试结果测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果完整性测试结果分析测试结果分析12设计报告结构及规范性设计报告结构及规范性摘要摘要设计报告正文的结构设计报告正文的结构图表的规范性图表的规范性8总分总分50基本要求基本要求实际制作完成情况实际制作完成情况50发挥发挥部分部分完成第（完成第（1）项）项10完成第（完成第（2）项）项10完成第（完成第（3）项）项10完成第（完成第（4）项）项10完成第（完成第（5）项）项5其他其他5总分总分50四、评分标准四、评分标准哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology谢谢谢谢！汪开灿汪开灿实验室：逸夫楼实验室：逸夫楼207室室电话：电话：13704801805E_mail： 2009年全国电子竞赛培训年全国电子竞赛培训哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学汪开灿汪开灿2009年年7月月20日日哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology主要内容主要内容1 推荐参考书推荐参考书2 推荐网站推荐网站3 竞赛前的准备工作竞赛前的准备工作4 芯片的选择芯片的选择5 芯片手册芯片手册哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 推荐参考书1 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 基本技能训练与单元电路设计基本技能训练与单元电路设计 模拟电子线路设计模拟电子线路设计 高频电子线路设计高频电子线路设计 电子仪器仪表设计电子仪器仪表设计 数字电路与自动控制系统设计数字电路与自动控制系统设计哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 推荐参考书2 全国大学生电子设计竞赛作品选编全国大学生电子设计竞赛作品选编 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 推荐参考书3 新编新编MCS-51单片机运用技术单片机运用技术 张毅刚等张毅刚等哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 推荐参考书4 电子技术基础电子技术基础 王淑娟王淑娟哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology一 推荐参考书5 其他其他 电子技术电子技术 单片机单片机 微弱信号检测微弱信号检测 C语言语言 电力电子技术电力电子技术 开关电源与软开关技术开关电源与软开关技术 数字信号处理数字信号处理 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology二 推荐网站电子竞赛电子竞赛 http:/ http:/芯片手册芯片手册 http:/ http:/ http:/主要芯片厂家主要芯片厂家 http:/ http:/www.maxim- http:/ http:/ http:/ 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology二 推荐网站技术资料技术资料 http:/ http:/哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前的准备工作1 单片机最小系统单片机最小系统 MCU、液晶显示、键盘、液晶显示、键盘、AD、DA、IO扩展等扩展等 处理器：处理器：8051、C8051F、PIC、AVR、Freescale、ARM、DSP、FPGA哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology2 可编程逻辑器件系统可编程逻辑器件系统 CPLD、FPGA最小系统板最小系统板 建议使用建议使用Altera的的MaxII系列系列CPLD、CycloneII系列系列FPGA，建议使用，建议使用Verilog HDL语言编写。语言编写。建议做仪器仪表类和数电类的组学习。建议做仪器仪表类和数电类的组学习。三 竞赛前的准备工作哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前的准备工作3 实验最小电源板实验最小电源板 5V、15V、+3.3V 稳压芯片：稳压芯片：78xx，1117等等 电流、散热、纹波电流、散热、纹波哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前的准备工作4 电源类电源类 整流滤波、整流滤波、PFC校正、电压反馈、电流反馈、霍尔校正、电压反馈、电流反馈、霍尔传感器、传感器、LC滤波、电压基准、滤波、电压基准、PID。线性电压源、恒流源、开关电源、变频电源等。线性电压源、恒流源、开关电源、变频电源等。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前的准备工作5 仪器仪表类及数电类仪器仪表类及数电类 程控增益、各种运放电路、模拟滤波器、锁相环电程控增益、各种运放电路、模拟滤波器、锁相环电路、乘法器电路、滞回比较器、液晶波形描绘、路、乘法器电路、滞回比较器、液晶波形描绘、AD、DA、信号发生器、信号发生器、HDL语言等。语言等。FFT、数字滤波、数字滤波、PID，各种仪器原理。，各种仪器原理。此类题建议使用此类题建议使用32位处理器，芯片选择很关键。位处理器，芯片选择很关键。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology三 竞赛前的准备工作6 控制类控制类 寻线、蔽障、电机寻线、蔽障、电机PWM控制、控制、PID、称重、检测金、称重、检测金属物、检测角度、光线等。属物、检测角度、光线等。此类题建议使用此类题建议使用带PWM输出的处理器，注意电，注意电源的设计、电机的选取。源的设计、电机的选取。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 芯片的选择1 查找前人的设计查找前人的设计 主要参考推荐参考书主要参考推荐参考书1、2、4等，多在网上搜索。等，多在网上搜索。注意尽量选用较新款、便于购买的芯片。注意尽量选用较新款、便于购买的芯片。芯片购买途径（省内外）。芯片购买途径（省内外）。哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 芯片的选择2 常用处理器常用处理器 单片机：单片机：C8051F020、AT89S52 ARM：STM32F103、ARM7 CPLD：EPM1270、EPM7128 FPGA：EP2C5T144C8、EP2C8T144C8、EP2C8Q208C8 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 芯片的选择3 常用运算放大器常用运算放大器 通用型：通用型：OP07、LF356、NE5532 小信号放大：小信号放大：OP37、AD797 比较器：比较器：LM311、LM361、LM339 单电源：单电源：LM358、AD8041 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology四 芯片的选择4 申请样片申请样片 http:/www.maxim- http:/ http:/ http:/ http:/ 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology五 芯片手册1 功能、电源功能、电源2 输入、输出范围输入、输出范围3 电平标准电平标准4 主要参数主要参数5 参考电路参考电路6 封装封装 哈尔滨工业大学 Harbin Institute of Technology谢谢谢谢！汪开灿汪开灿实验室：逸夫楼实验室：逸夫楼207室室电话：电话：13704801805E_mail：