1、電子設(shè)計基礎(chǔ) 電子工程學(xué)院 郭萬有 2007.7.20,賽制簡介 電子系統(tǒng) 電子設(shè)計技術(shù) 怎樣入手 例 回答問題,內(nèi)容,競賽采用全國統(tǒng)一命題、以 “半封閉”方式進行。競賽期間學(xué)生可以查閱相關(guān)資料，以隊為基本單位獨立完成競賽任務(wù)；不允許與任何教師或隊外任何其他人員討論商量。 競賽評獎工作采用“一次競賽、二級評獎”的方式進行。國家獎比例不超過總參賽隊數(shù)的百分之十，賽區(qū)獎獲獎比例不超過總參賽隊數(shù)的三分之一。 競賽頒發(fā)全國統(tǒng)一的獲獎證書，競賽成績記入學(xué)生檔案。,一.賽制簡介,2007競賽要點 單片機(FPGA)小系統(tǒng)板中可以包含A/D及D/A，但不允許含有信號調(diào)理電路。 獲賽區(qū)一等獎的參賽隊到北京復(fù)測

2、。 題目內(nèi)容更切合實際應(yīng)用。,一.賽制簡介,1.2部分獲獎作品簡介,“頻率特性測試儀” 獲赴京復(fù)測資格,“簡易數(shù)字存儲示波器” 獲赴京復(fù)測資格,工頻有效值多用表,任意波形發(fā)生器,智能電動小汽車,手持式電子閱讀器,寬帶放大器,數(shù)字相位計,一.賽事簡介,1.2部分獲獎作品簡介,以電子信息技術(shù)為主體或核心的系統(tǒng) 塊：模塊/單元電路 路：信號/信息交互 性能：數(shù)字化、自動化、智能化 技術(shù)：EDA 、嵌入式/單片機、 CPLD/FPGA、DSP,二.電子系統(tǒng),知識儲備：基礎(chǔ)知識，新知識吸收 分析能力：系統(tǒng)/模塊分析、性能/問題 分析 判斷能力 技能與工程素養(yǎng) 解決問題能力 ：設(shè)計、調(diào)試能力,三.電子設(shè)計

3、技術(shù),3.1基本知識 涵蓋電路分析、模擬與數(shù)字電路的、高頻/非線性電子電路主要知識點； 單元電路分析、驗證、設(shè)計方法； 電路主要性能指標測量方法； 重要基本概念：時域與頻域、 頻率與相位、功率與 效率，瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)，有源與無源，調(diào)制與解調(diào)、 傳輸與接收、同步與異步、集中與分布， 線性與非線 性， 捕捉與跟蹤，反饋、動態(tài)范圍、精度、分辨力、 阻抗、匹配、穩(wěn)定度、調(diào)整能力等等。,三.電子設(shè)計技術(shù),3.2 基本技能 元器件識別、尋找、運用 常用儀器工作原理、使用方法； 資料查閱：書、刊、網(wǎng)； 電路設(shè)計與仿真； 印刷電路板設(shè)計； 工裝：焊接、裝配 電子測量方法：參數(shù)測量，準確度與誤差分析 調(diào)試方法：故障

4、分析和排除 文檔整理：章節(jié)、文字、圖表的規(guī)范化。,三.電子設(shè)計技術(shù),3.3基本設(shè)計能力 掌握先進儀器使用方法（如數(shù)字存儲示波器、 邏輯分析 儀等 ）； 掌握單片機/嵌入式、CPLD/FPGA、*DSP基 本知識； 掌握更先進的工具軟件、開發(fā)系統(tǒng)，結(jié)合硬 件實現(xiàn)較小電子系統(tǒng)的能力； 掌握一些系統(tǒng)分析軟件，能完成單元、系統(tǒng) 設(shè)計；,三.電子設(shè)計技術(shù),3.4綜合設(shè)計能力 實現(xiàn)小系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)能力； 掌握常用傳感器、執(zhí)行機構(gòu)的基本知識，和用簡單的 或與本專業(yè)有關(guān)的光、機、電一體化組成系統(tǒng)的能力； 能在網(wǎng)上查閱相關(guān)元器件資料，具有一定的選擇能力， 并能根據(jù)要求正確使用； 具有繪制印刷板能力，并有初步的電

5、磁兼容知識； 具有接受和掌握“嵌入式系統(tǒng)”的開發(fā)能力； 具有接受和掌握“SOC”的開發(fā)能力；,三.電子設(shè)計技術(shù),3.5設(shè)計過程 確定設(shè)計目標 系統(tǒng)分析 模塊設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)測試 文檔整理,三.電子設(shè)計技術(shù),3.5.1確定設(shè)計目標 需求分析：從非技術(shù)和技術(shù)兩方面分析； 性能設(shè)計：功能，技術(shù)性能與指標； 支撐技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)技術(shù)； 實現(xiàn)方法：技術(shù)方法，技術(shù)路線； 完成形式：原理/性能樣機，實用樣機。,三.電子設(shè)計技術(shù),3.5.2系統(tǒng)分析 塊：系統(tǒng)可以按功能分解成若干個功能 相對獨立、單一的單元模塊; 塊：系統(tǒng)可以按照信號/信息交互特征分 解成若干信號傳輸、處理節(jié)點/模塊。,三.電子設(shè)

6、計技術(shù),3.5.3模塊設(shè)計與實現(xiàn) 確定電路形式 /確定軟件框圖與基本算法； 理論分析與計算 元、器件選擇 電路設(shè)計與仿真 電路裝配 電路調(diào)試 電路測試,三.電子設(shè)計技術(shù),3.5.4系統(tǒng)調(diào)試,三.電子設(shè)計技術(shù),軟件調(diào)試，硬件調(diào)試，系統(tǒng)調(diào)試（聯(lián)試） 功能調(diào)試與指標調(diào)試 調(diào)試內(nèi)容、方法與手段 調(diào)試步驟電路裝配,3.5.5系統(tǒng)測試,三.電子設(shè)計技術(shù),測試內(nèi)容與測試方案 測試儀器與測試工具 功能測試與指標測試 測試數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果分析,3.5.6文檔整理,三.電子設(shè)計技術(shù),方案論證與方案比較 理論分析與參數(shù)計算 單元電路設(shè)計與實現(xiàn) 軟件設(shè)計 系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)處理 結(jié)果分析/結(jié)論,從簡單、趣味系統(tǒng)設(shè)計開始 規(guī)

7、范設(shè)計：磨刀不誤砍柴工，殺雞用牛刀 創(chuàng)新前瞻：新技術(shù)、新器件、新方法,四. 怎樣入手,電子系統(tǒng)設(shè)計作業(yè),論述設(shè)計過程與步驟 指出常用設(shè)計工具軟件 搜集資料網(wǎng)站 元、器件、工具 專業(yè)技術(shù)、論壇 設(shè)計一個電子系統(tǒng) 選題意義 設(shè)計目標 系統(tǒng)組成原理 理論分析與計算 仿真、調(diào)試 測試 結(jié)果分析,單片機小系統(tǒng),單片機最小系統(tǒng)硬件組成,人機通道：16-20鍵，8位LED數(shù)碼或16x1字符液晶，4- 8只LED狀態(tài)顯示，蜂鳴器1只 存儲器：32K x 8B SRAM，256B EEPROM，實時日歷 鐘。 前向模擬通道：2CH，增益、偏置均可調(diào)，帶低通濾 波，8bit/1M 電壓型并行A/D 后向模擬通道：

8、2CH，8bit并行D/A, 帶低通濾波及功 率輸出。 通訊接口：三線制TTL電平，經(jīng)驅(qū)動后支持RS232， SPI，I2C，CAN等。 擴展電路：centronics并行打印口，總線擴展口，8bit I/O口設(shè)計單片機最小系統(tǒng),單片機最小系統(tǒng)基本軟件,程序設(shè)計模塊化：即功能相互獨立、具有可 移植性 鍵盤管理：軟件削抖、功能鍵功能、編輯鍵 功能 顯示：顯示提示，滾動顯示，編輯操作與顯 示功能，菜單操作與顯示功能 采集與控制：采集，處理，存儲，模擬輸出 數(shù)據(jù)處理：基本算法庫、軟件曲線擬和與插 值功能 通訊：I2C、RS232、打印,溫度采集、顯示、處理、控制系統(tǒng),假定溫度傳感器分別為熱電阻、熱電

9、偶、電壓/電流型IC、數(shù)字溫度IC，并且都呈分段 非線性，要求能夠記錄24小時內(nèi)每間隔6分鐘及最近6分鐘內(nèi)每間隔2秒鐘的4只傳感器的溫度值。 用數(shù)碼管實時顯示選定的傳感器號及相應(yīng)的溫度值，用雙通道示波器實時顯示24小時及6分鐘的溫度變化曲線。能夠用數(shù)碼管回調(diào)選定時刻的溫度值，打印選定時段的溫度記錄曲線。 計算并用數(shù)碼管實時顯示選定的傳感器24小時內(nèi)的平均溫度、溫度最大值、最小值、最大溫差、積溫；設(shè)立系統(tǒng)自動校準功能。 用水泥電阻作為控溫元件，將其置于數(shù)字溫度IC上，分別采用模擬線性功控及PWM功控方法將水泥電阻溫度控制在設(shè)定的溫度值附近。 為每一路溫度傳感器設(shè)計越限報警功能。當某路傳感器溫度超越設(shè)定的溫度上下閥值時，即產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報警信號并顯示該傳感器的溫度值，直至溫度回到門限內(nèi)或通過用控制鍵解除警報。 設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。設(shè)計單片機最小系統(tǒng) 使用單片機最小系統(tǒng)實現(xiàn)溫度采集、顯示、處理控制、報警系統(tǒng),單片機+FPGA