2010年湖北省大学生电子设计—ALTERA杯SOPC专题竞赛获奖名单
序号参赛学校参赛队员指导教师获奖等级备注
1华中农业大学韩赟波彦冬李
盼高云ALTERA杯本科组
2中国地质大学于竞雄戴宇刘经龙倪效勇一等本科组3中国地质大学李明明张怀黄亮赵娟一等本科组4湖北民族学院黄志鹏韩洋钟捷河袁海林一等本科组5中国地质大学李亚敏高珊夏中谱王家豪二等本科组6咸宁学院万刚赵本波马民刘江华二等本科组7华中科技大学熊春朱慕赤李鑫尹仕二等本科组8华中科技大学庄严刘毅冰梁国泓王贞炎二等本科组9湖北汽车工业学院李学等刘勇徐娇黄海波二等本科组10江汉大学张亮熊正马国阳周俊二等本科组
11华中科技大学糜健付小
虎何星王贞炎二等本科组
12湖北大学廖国红李方震潘胜刘文超二等本科组13解放军海军工程大学丛周宇张鹏刘绍准尹明二等本科组14中南民族大学张风体谭锐周昌林舒振宇二等本科组15中南民族大学魏华兵王锐伍时促程耀林二等本科组16武汉船舶职业技术学院王力彭松姜红喜贾茜二等高职组17武汉职业技术学院肖俊刘为朱欢曹艳二等高职组18长江大学阳俊李文桐李壮吴爱平三等本科组19湖北民族学院邹亮晏佳治项飞刘三军三等本科组20空军雷达学院刘涛张行王浩韩德红三等本科组21空军雷达学院刘宝林曾峥程懿秦振杰三等本科组22湖北工业大学匡乾波黄俊昌洪双舒军三等本科组23江汉大学郭祖望袁华勇冯瑾周俊三等本科组24长江大学王志远张鑫洋郭开武郑恭明三等本科组25武汉大学刘艺周海兵龚高超周立青三等本科组26武汉工程大学周泉熊友达欧子瑜熊俊俏三等本科组27三峡大学涂焱林张红黄勇施保华三等本科组28湖北民族学院科技学院刘路吴业洪张建廖红华三等本科组29长江大学何耀王曙柏明剑孙先松三等本科组
30华中科技大学孟博刘鹏
徐小维尹仕三等本科组
31空军雷达学院余喆刘宇赵曼张金林三等本科组32华中师范大学徐伟李萍彭军刘守印三等本科组
33华中农业大学曾德秋周明彭有
新高云三等本科组
34解放军海军工程大学陈福宾崔萌达殷钊卞小林三等本科组35长江大学姚文跃明星涂亮孙先松三等本科组
36华中科技大学周驰葛挺
梅健王贞炎三等本科组
37华中师范大学叶显何炼郭林燕黄光明三等本科组
序号参赛学校参赛队员指导教师获奖等级备注38武汉理工大学吴家华廖凡杨乐刘岚三等本科组39华中师范大学胡星廖余立张艳陈小宇三等本科组40武汉纺织大学张玲张路汪健田裕康三等本科组
41华中科技大学杨浩沈伟
张楚肖看三等本科组
42武汉纺织大学黎杰汪阳东许芬田裕康三等本科组
43华中科技大学杨慧宇刘文浩聂
晓楠王贞炎三等本科组
44湖北汽车工业学院刘弘李广成赵建国江学焕三等本科组45中南民族大学马宁谭双平黄英陈军波三等本科组46武汉工程大学何文杰曾继武胡薇邹连英三等本科组47武汉船舶职业技术学院陈和炯李学瑞彭晓恩李汉玲三等高职组
电子竞赛中作品设计的一般步骤
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6.2 电子竞赛作品设计制作步骤 与一般的电子产品设计制作不同的是，电子设计竞赛作品设计制作一方面需要遵守电子产品设计制作的一般规律，另一方面要在限定时间、限定人数、限制设计制作条件、限制交流等情况下完成作品的设计制作，电子竞赛作品设计制作有自己的规律。电子竞赛作品设计制作大约需经过题目选择、系统方案论证、子系统、部件设计与制作、系统综合、调试与测量等步骤，最后完成作品和设计总结报告。 6.2.1 题目选择 全国大学生电子设计竞赛作品设计制作时间是4天3晚，3人一组。竞赛题目一般为5～6题，题目在竞赛开始时（第1天的8.00）开启。以2003年第6届为例共有6题：电压控制LC振荡器（A题）、宽带放大器（B题）、低频数字式相位测量仪（C题）、简易逻辑分析仪（D题）、简易智能电动车（E题）、液体点滴速度监控装置（F题）。 正确地选择竞赛题目是保证竞赛成功的关键。参赛队员应仔细阅读所有的竞赛题目，根据自己组3个队员的训练情况，选择相应的题目进行参赛制作。 选择题目按照如下原则进行： （1）明确设计任务，即“做什么？”。选择题目应注意题目中不应该有知识盲点，即要能够看懂题目要求。如果不能看懂题目要求，原则上该题目是不 可选择的。因为时间是非常紧张的，没有更多的时间让你去重新学习，另外根 据竞赛纪律，也不可以去请教老师。 （2）明确系统功能和指标，即“做到什么程度？”。注意题目中的设计要求一般分基本要求和发挥部分两部分，各占50分。应注意的是基本部分的各 项分值题目中是没有给出的，但在发挥部分往往会给出的各小项的分值。选择 时要仔细分析各项要求，综合两方面的要求，以取得较好的成绩。 （3）要确定是否具有完成该设计的元器件、最小系统、开发工具、测量仪器仪表等条件。 在没有对竞赛题目进行充分地分析之前，一定不能够进行设计。题目一旦选定，原则上是应保证不要中途更改。因为竞赛时间只有4天3晚，时间上不允许返工重来。 6.2.2 系统方案论证 题目选定后，需要考虑的问题是如何实现题目的各项要求，完成作品的制作，即需要
基于FPGA的数字时钟设计 摘要：EDA技术在电子系统设计领域越来越普及，本设计主要利用VHDL和C 语言在FPGA实验板上设计一个电子数字钟，它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒、。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块、时分秒计数模块、处理器及外设模块，并且使用QuartusII运用VHDL语言对分频和计数两个模块进行硬件电路设计和电路波形仿真，运用sopc技术嵌入内核并创建了系统所需的外部设备FLASH和SRAM 软件通过使用NiosII运用C语言进行编程然后下载到硬件电路中,并在FPGA实验板上进行调试和验证。该设计采用自顶向下、混合输入方式（原理图输入—顶层文件连接和VHDL语言输入—各模块程序设计）实现数字钟的设计、下载和调试。 关键词：数字钟；FPGA；VHDL语言；C语言；SOPC技术；
1、选题背景和研究内容 近年来,随着数字集成电路技术的发展,用以前传统的方法进行芯片或系统设计已不能满足要求, 迫切需要提高设计效率。能大大降低设计难度的VHDL设计方法正在被越来越广泛的采用。VHDL 即超高速集成电路硬件描述语言,诞生于1982 年。1987年底, VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。此后VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年IEEE对VHDL 进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL 的内容,公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076--1993 版本。现在, VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言,已成为通用硬件描述语言。 现在电子钟产品可谓百家争鸣，市场上到处可见一些功能齐全的设备，可能基于单片机的比较多，用FPGA设计电子钟可能比较少。因为两个都可以实现同样的功能，而FPGA芯片的价格远比单片机高。出于利润，当然会选择开发成本少的产品。本次设计的目的是为了检验所学的知识（VHDL语言与SOPC技术）同时结合实践巩固知识，由于初涉该领域，相关的知识可能不够全面，实践的经验不够，所以本设计旨在能够实现数字钟的功能，对于各模块设计的优化和性能等方面没有多加考虑。 2、SOPC技术概述 SOPC(System On Programmable Chip)即可编程的片上系统，或者说是基于大规模FPGA的单片系统。SOPC的设计技术是现代计算机辅助设计技术、EDA技术和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC技术的目标就是试图将尽可能大而完整的电子系统，包括嵌入式处理器系统、接口系统、硬件协处理器或加速系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路以及普通数字系统等，在单一FPGA 中实现，使得所设计的电路系统在其规模、可靠性、体积、功耗、功能、性能指标、上市周期、开发成本、产品维护及其硬件升级等多方面实现最优化。SOPC
2018年江苏省大学生电子设计竞赛设计报告（一等奖） 竞赛选题：E题变流器负载试验中的能量回馈装置（本科） 1.任务 设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图1所示。 变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。通常情况下，输出电能消耗在该负载上。为了节能，应进行能量回馈。负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。 + _U1 图1 变流器负载试验中的能量回馈装置 2．要求 （1）变流器1输出端c、d仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz、25V 0.25V、2A的单相正弦交流电。 （20分） （2）在要求（1）的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为20Hz~ 100Hz，步进1Hz。 （15分） （3）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I1 = 1A。 （20分） （4）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I1 = 2A，要求直流电源输出功率P d越小越好。 （35分） （5）其他。 （10分） （6）设计报告 （20分）
3．说明 （1）图1所示的变流器1及能量回馈装置仅由直流电源供电，直流电源可采用实验室的直流稳压电源。 （2）图1中的“连接单元”可根据变流器2的实际情况自行确定。 （3）电路制作时应考虑测试方便，合理设置测试点。 （4）能量回馈装置中不得另加耗能器件。 （5）图1中，a、b与c、d端应能够测试，a、c端应能够测量电流；c、d 端应能够断开，另接其他阻性负载。
赣南师院 物理与电子信息学院 SOPC技术课程设计报告书 专业班级：09电信本 学生姓名：胡雯莹 学号：090802054 指导教师：管立新 设计时间：2011.12.30 基于SOPC技术实现数字闹钟 一、课题简介 SOPC技术是美国Altrea公司于2000年最早提出的，并同时推出了相应的开发软件Quartus II。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色，构成SOPC的方案有多种途径，我们主要用到的是：基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC 系统 1．基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 即在FPGA中预先植入嵌入式系统处理器。目前最为常用的嵌入式系统大多采用了含有ARM
的32位知识产权处理器核的器件。尽管由这些器件构成的嵌入式系统有很强的功能，但为了使系统更为灵活完备，功能更为强大，对更多任务的完成具有更好的适应性，通常必须为此处理器配置许多接口器件才能构成一个完整的应用系统。如除配置常规的SRAM、DRAM、Flash外，还必须配置网络通信接口、串行通信接口、USB接口、VGA接口、PS/2接口或其他专用接口等。这样会增加整个系统的体积、功耗，而降低系统的可靠性。但是如果将ARM或其他知识产权核，以硬核方式植入FPGA中，利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核，直接利用FPGA中的逻辑宏单元来构成该嵌入式系统处理器的接口功能模块，就能很好地解决这些问题。 2．基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOS II核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对NIOS II及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 二、数字闹钟的工作原理及设计过程 1、工作原理 数字闹钟组成结构 数字闹钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器及部分扩展电路等组成。 1.1 振荡器 振荡器是数字电子钟的核心，其作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器生成秒脉冲，所以，振荡器频率的精度和稳定度就基本决定了数字电子钟的准确度，为产生稳定的时间标准信号，一般采用石英晶体振荡器。从数字电子钟的精度考虑，振荡频率越高记数精度越高。
大学生电子设计竞赛设 计报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
2017年全国大学生电子设计竞赛XXX控制系统（A/B/C题） 2017年8月12日
摘要（小四、宋体，300字以内） 关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）
XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1、主控制器件的论证与选择 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 综合以上三种方案，选择方案三。 2、XXXX的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 方案三：XXX。XXXX 综合以上三种方案，选择方案三。
3、控制系统的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 综合考虑采用XXXXX。 二、系统理论分析与计算 1、XXXX的分析 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 2、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 3、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 三、电路与程序设计 1、电路的设计 （1）系统总体框图 系统总体框图如图X所示，XXXXXX 图X 系统总体框图
2015 年全国大学生电子设计竞赛 全国一等奖作品 设计报告部分错误未修正，软 件部分未添加 竞赛选题：数字频率计（F 题）
摘要 本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用PCB 制版，进一步减小误差。 AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。 经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。 关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法
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1. 系统方案 1.1. 方案比较与选择 宽带通道放大器 方案一：OPA690 固定增益直接放大。由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器OPA690，5V 双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。对于输入的正弦波信号，经过OPA690 的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。 方案二：基于VCA810 的自动增益控制（AGC）。AGC 电路实时调整高带宽压控运算放大器VCA810 的增益控制电压，通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。 尽管方案一中的OPA690 是高速放大器，但是单级增益仅能满足本题基本部分的要求，而在放大高频段的小信号时，增益带宽积的限制使得该方案无法达到发挥部分在频率和幅度上的要求。 方案二中采用VCA810 与OPA690 级联放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制。该方案不仅能够实现稳定可调的输出电压，而且可以解决高频小信号单级放大时的带宽问题。因此，采用基于VCA810 的自动增益控制方案。 正弦波整形电路 方案一：采用分立器件搭建整形电路。由于分立器件电路存在着结构复杂、设计难度大等诸多缺点，因此不采用该方案。 方案二：采用集成比较器运放。常用的电压比较器运放LM339 的响应时间为1300ns，远远无法达到发挥部分100MHz 的频率要求。因此，采用响应时间为4.5ns 的高速比较器运放TLV3501。 主控电路 方案一：采用诸如MSP430、STM32 等传统单片机作为主控芯片。单片机在现实中与FPGA 连接，建立并口通信，完成命令与数据的传输。 方案二：在FPGA 内部利用逻辑单元搭建片内单片机Avalon，在片内将单片机和测量参数的数字电路系统连接，不连接外部接线。 在硬件电路上，用FPGA 片内单片机，除了输入和输出显示等少数电路外，其它大部分电路都可以集成在一片FPGA 芯片中，大大降低了电路的复杂程度、减小了体积、电路工作也更加可靠和稳定，速度也大为提高。且在数据传输上方便、简单，因此主控电路的选择采用方案二。
历年年全国大学生电子设计竞赛题目 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
2015年全国大学生电子设计竞赛题目 【本科组】 双向DC-DC变换器（A题） 风力摆控制系统(B题） 多旋翼自主飞行器（C题） 增益可控射频放大器（D题） 80MHz-100MHz频谱分析仪（E题） 数字频率计（F题） 短距视频信号无线通信网络（G题） 第一届（1994年） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛 A.简易数控直流电源 B.多路数据采集系统 第二届（1995年） 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛 A.实用低频功率放大器 B.实用信号源的设计和制作 C.简易无线电遥控系统 D.简易电阻、电容和电感测试仪 第三届（1997年） 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源
B.简易数字频率计 C.水温控制系统 D.调幅广播收音机 第四届（1999年） 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛 A.测量放大器 B.数字式工频有效值多用表 C.频率特性测试仪 D.短波调频接收机 E.数字化语音存储与回放系统 第五届（2001年） 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛 A.波形发生器 B.简易数字存储示波器 C.自动往返电动小汽车 D.高效率音频功率放大器 E.数据采集与传输系统 F.调频收音机 第六届（2003年） 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛 A.电压控制LC振荡器 B.宽带放大器
C.低频数字式相位测量仪 D.简易逻辑分析仪 E.简易智能电动车 F.液体点滴速度监控装置 第七届（2005年） 第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛 A.正弦信号发生器 B.集成运放测试仪 C.简易频谱分析仪 D.单工无线呼叫系统 E.悬挂运动控制系统 F.数控恒流源 G.三相正弦波变频电源 第八届（2007年） 第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛 A.音频信号分析仪 B.无线识别 C.数字示波器 D.程控滤波器 E.开关稳压电源 F.电动车跷跷板 G.积分式直流数字电压表
2015 年全国大学生电子设计竞赛 全国一等奖作品
设计报告 部分错误未修正，软 件部分未添加
竞赛选题：数字频率计（F 题）
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摘要
本设计选用 FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度 的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法， 全部电路使用 PCB 制版，进一步减小误差。
AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度， 且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率 范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为 1s 的等精度测量法。闸门时 间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了 系统精度。
经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指 标上远超赛题发挥部分要求。
关键词：FPGA 自动增益控制 等精度测量法
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目录
摘 要....................................................................................................................1 目录........................................................................................................................ 2 1. 系统方案...................................................................................................3
1.1. 方案比较与选择................................................................................3 1.1.1. 宽带通道放大器.........................................................................3 1.1.2. 正弦波整形电路.........................................................................3 1.1.3. 主控电路.....................................................................................3 1.1.4. 参数测量方案.............................................................................4
1.2. 方案描述............................................................................................4 2. 电路设计...................................................................................................4
2.1. 宽带通道放大器分析........................................................................4 2.2. 正弦波整形电路................................................................................5 3. 软件设计...................................................................................................6 4. 测试方案与测试结果...............................................................................6 4.1. 测试仪器............................................................................................6 4.2. 测试方案及数据................................................................................7
4.2.1. 频率测试.....................................................................................7 4.2.2. 时间间隔测量.............................................................................7 4.2.3. 占空比测量.................................................................................8 4.3. 测试结论............................................................................................9 参考文献................................................................................................................ 9
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Sopc技术与应用 SOPC它是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,来用于嵌入式系统的研究和 电子信息处理.SOPC是一种特殊的嵌入式系统,它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能但它不是简单的SOC,它也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 SOPC的特点 SOPC前提是SOC系统,所以SOPC继承着了SOC的各种特点,而且SOPC兼具这PLD和FPGA 的优点，一般概括其特点为: （1）至少包含一个嵌入式处理器内核 （2）具有小容量片内高速RAM资源； （3）丰富的IPCore资源可供选择； （4）足够的片上可编程逻辑资源； （5）处理器调试接口和FPGA编程接口； （6）可能包含部分可编程模拟电路； （7）单芯片、低功耗、微封装。 SOPC的技术内容: SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析ChipScopeILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC技术主要应用以下三个方向： （1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中预先植入处理器。这使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。（2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOSII核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对NIOSII及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 （3）基于HardCopy技术的应用。这种SOPC系统是指将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化。把大容量FPGA的灵活性和ASIC的市场优势结合起来，实现对于有较大批量要求并对成本敏感的电子产品，避开了直接设计ASIC的困难。
2016年T I杯大学生电子设计竞赛 A题：降压型直流开关稳压电源 1．任务 以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。测试电路可参考图1。 图1电源测试连接图 2．要求 （1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分） （2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分） （3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分） （4）从满载变到轻载时，负载调整率： ；（10分） （5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率： （10分）（6）效率；（15分） （7）具有过流保护功能，动作电流；（10分） （8）电源具有负载识别功能。增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分） （9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。（15分）
（10）设计报告（20分） 3．说明 （1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。 （2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。 2016年TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：物品分拣搬送装置 1．任务 在一个以木条（截面不大于3cm×4cm，木质本色）围成的100cm×150cm的A区域内，散落着边长均为4cm的正方体。设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。A区域的颜色为白色，B区域为黑色，C区域为红色。 2．要求 （1）在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B区域，完成时间不得超过180秒；（24分） （2）将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成时间不得超过180秒；（26分） （3）A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色正方
基于单片机的宿舍自动通风装置 1、创意来源 睡眠状态下，一个人一晚上会呼出200升二氧化碳。门窗紧闭，房间里的氧气浓度会逐渐降低。最终容易造成大脑缺氧，严重影响我们的身体健康！经常开窗保持空气流通，有利于排出室内的脏空气，保证足够的氧气供应。 房间里本来就存活着很多的细菌和微生物。由于门窗紧闭，空气无法流通，就为一些病菌提供了大量滋生、繁殖的良好条件，更严重地威胁着我们的身体健康！经常开窗通风换气，可以有效地减少室内病菌滋生，利于我们的身体健康。 有些宿舍由于不注意开窗通风，室内空气质量极差，有极大的异味，学生在这种环境中长期生活，对身心健康有较大危害。 所以宿舍要经常开窗通风换气，保持室内空气流通；每天早、中、晚坚持定时通风换气，做到每次开窗10分钟到30分钟。但是，有些宿舍经常忘记开窗通风，导致屋内空气得不到更新。有些宿舍因为处在一楼，有些宿舍楼内经常发生盗窃案件，比如星天苑G座，而白天宿舍成员长时间不在宿舍内，因担心被窃，不敢开窗通风。 为解决这种现象，我设计了这种宿舍自动通风装置。预期该装置可以实现定时自动开窗关窗功能。 2、系统总体设计方案 系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，在其基础上外围扩展芯片和外围电路，附加时钟电路，复位电路，键盘接口及LED显示器。键盘采用独立连接式。外围器件有LED显示驱动器及相应的显示数字电子钟设计与制作可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。 电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警
关于举办湖北工业大学第八届电子设计竞赛暨2020年湖北省大学生电子设计竞赛校内选拔赛的通知 各学院、各位老师和同学们： 为了营造大学生科技创新创业的良好氛围，丰富校园学生科技活动，提高广大学生的动手能力，推动优秀人才脱颖而出，我校将举办湖北工业大学第八届电子设计竞赛暨2020年湖北省大学生电子设计竞赛校内选拔赛。现将有关事宜通知如下： 一、竞赛简介 湖北工业大学第八届电子设计竞赛（以下简称电赛校赛）由教务处与电气与电子工程学院联合主办，电气与电子工程学院蓝电中心承办。电赛校赛是全校性的大学生科技竞赛活动，目的在于按照紧密结合教学实际，着重基础、注重前沿的原则，促进电类专业和课程的建设，引导教师在教学中注重培养大学生的创新能力、协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际问题进行电子设计、制作的综合能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出服务社会发展创造条件。电赛校赛是湖北省大学生电子设计竞赛校内选拔赛，在内容上向湖北省大学生电子设计竞赛靠拢，立足于我校的实际，比赛内容和形式上进行适当调整，进一步扩大了学生的参与面和受益面。 二、参赛规则 参赛对象仅限于我校在校本科生。3人自行组成一个团队(人数不符合要求的，将酌情扣分)，以团队的形式参赛，每个团队限选队长一名。 竞赛分初级组和正式组，每支参赛队须在报名时，确定本队参赛的组别和题目，提交报名后不得更改。凡所选题目与报名组别不一致的，视为无效作品，组委会不予以评审。作品必须为原创作品，不能抄袭，一经发现取消比赛资格。竞赛过程中，各参赛队在竞赛过程中可充分利用包括书籍、网络等各种资源，但禁止队外人员直接帮助参赛队进行制作。若有此类直接参与的行为，一经发现直接取消参赛队的评奖资格。设计报告需为原创，重复率超过20%的设计报告取消评
20XX年山东省大学生电 子设计竞赛 A题瞬态响应测试仪 【本科组】 一、任务 要求采用指定的FPGA实验平台（含EXCD-1开发板）设计一个二阶系统动态响应测试仪，系统组成框图如图1： 图 1 二、要求 1. 基本部分
(1)设计并制作保证二阶系统正常工作所需要的一组±12V直流电源及FPGA 实 验平台供电电源。 (2)安装并调试好图2所示的二阶电路系统。 (3)设计并制作输出1V的直流阶跃信号源，要求阶跃信号的上升时间小于 0.5uS,输出直流信号电压的值在1±0.1V内。 (4)当给该二阶系统加入1V的阶跃信号时，显示并测量二阶系统的动态响应峰 值时间tp，测量误差小于5%。 (5)显示并测量二阶系统的超调量σp，测量误差小于5%。 (6)显示并测量二阶系统的调节时间ts(取δ为±2%)，测量误差小于5%。 2. 发挥部分 (1)要求直流信号源输出0.5V～1.5V步进可调，步进大小为0.1V。 (2) 要求显示二阶系统瞬态响应曲线。 （3）进一步提高测量二阶系统性能指标的精度。 (4) 利用FPGA端口，设计一单脉冲信号源，要求脉冲宽度为0.1uS~1000uS 范围 内可任意设置。（可不考虑脉冲源的带负载能力大小） (5) 利用FPGA设计一个频率为100kHz，要求误差小于2%；幅值为2±0.1V 的三
角波信号。 (6)其他。 三、评分标准 说明： 1、有关二阶系统的知识请参阅有关教材内容。 2、实现该测试仪器必须采用组委会指定的EXCD—1可编程片上系统开 发板。 3、被测试的二阶系统的电路如图2所示。
图 2 4、关于二阶系统瞬态参数的定义：（1）峰值时间tp：从施加阶跃信号开始， 二阶系统输出到达最大值所需要的时间。（2）超调量σp：二阶系统输出响 应的最大峰值与稳态值之间的差。（3）调节时间ts：输出响应值与稳态值 之间的差小于规定稳态值值百分数的时间。 5、在制作二阶系统时，要留有方便更换电阻R的插孔或端子。 6、允许外加必要的辅助测量电路。 B题电阻电容电感测试仪的设计与制作 【本科组】 一、任务
2017年全国大学生电子设计竞赛 管道内钢珠运动测量装置（M题） 【高职高专】
摘要： 系统以STC15W4K61S4单片机为主控器，设计一款管道内钢珠运动测量装置。该装置可以获取管道内钢珠滚动的方向，以及倒入管道内钢珠的个数和管道的倾斜角度。并通过LCD12864液晶显示屏实时显示钢珠滚动方向、个数以及管道的倾斜角度。系统包括单片机主控模块、角度信号采集模块、磁力传感器模块、显
示模块、电源模块、采用稳压输出电源为系统提供工作电源。系统制作成本较低、工作性能稳定，能很好达到设计要求。 关键词:角度传感器、磁性接近开关、LCD12864 目录 1设计任务与要求 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2技术指标 (1) 1.3题目评析 (1)
2方案比较与选择 (2) 2.1单片机选择 (2) 2.2角度测量选择 (2) 2.3 钢珠运动检测选择 (2) 2.4显示选择 (2) 2.5电源选择 (2) 3电路系统与程序结构设计 (3) 3.1系统硬件总体设计 (3) 3.2单片机最小系统模块设计 (3) 3.3角度传感器模块设计 (3) 3.4 磁性传感器模块设计 (4) 3.5显示模块设计 (4) 3.6电源模块设计 (4) 3.7程序结构与设计 (5) 4系统测试 (5) 5总结 (6) 参考文献及附录 (6)
1设计任务与要求 1.1设计任务 设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图1.1所示。 1.2技术指标 1．基本要求 规定传感器宽度 w≤20mm，传感器1和2之间的距离l 任意选择。 （1）按照图1.1所示放置管道，由A 端放入2～10粒钢珠，每粒钢珠放入的时 间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。 （2）分别将管道放置为A 端高于B 端或B 端高于A 端，从高端放入1粒钢 珠，要求能够显示钢珠的运动方向。 （3）按照图1.1所示放置管道，倾斜角ɑ为10o～80o之间的某一角度，由A 端放入1粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对≤3o。 2．发挥部分 设定传感器1和2之间的距离l 为20mm ，传感器1和2在管道外表面上安放的位置不限。 （1）将1粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道，摆动周期≤1s ， 摆动方式如图1.2所示，要求能够显示管道摆动的周期个数。 （2）按照图1.1所示放置管道，由A 端一次连续倒入2～10粒钢珠，要求装置 能够显示倒入钢珠的个数。 （4）其他。 3.设计报告。 1.3题目评析 根据设计要求，对题目评析如下： 本题的重点： ① 传感器灵敏度的选择。 ② 用于钢珠运动检测的传感器选择 图1.1：管道内钢珠运动测量装置的结构图 图1.2：管道摆动方式
全国大学生电子设计大 赛作品报告 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
2015年全国大学生电子设计竞赛 多旋翼自主飞行器（c题） 2015 年8月15 日 摘要 旋多翼自主飞行器由RL78/G13MCU板（芯片型号R5F100 LEA）,STM32单片机模块(加SD卡)，CMOS摄像头，A2212/13T新西达电机。STM32单片机输入信号到RL78/G13MCU板，启动飞行器和CMOS摄像模块，RL78/G13MCU飞控模块矫正飞行器在空中的姿态，实现悬停,前进,后退等功能，CMOS模块将拍摄的视频内容存储在STM32模块内置的SD卡里。当飞行到目的地时各模块自动停止工作。 飞行器能一键式启动，并开始航拍，从A点起飞，飞向B区，在B区降落，但不是中心，当飞行结束后，拔掉SD卡，能顺利的通过P0机回放，在飞行过程中，始终在电子示高线H1和H2的区间内。 目录 目录
1. 方案论证与比较 四旋翼算法方案 方案一：采用欧拉角法欧拉角法静止状态，或者总加速度只是稍微大于g 时，由加计算出的值比较准确。 使用欧拉角表示姿态，令Φ,θ和Φ代表ZYX 欧拉角，分别称为偏航角、俯仰角和横滚角 。 载体坐标系下的 加 速 度(axB,ayB,azB)和参考坐标系下的加速度(axN, ayN, azN)之间的关系可表示为(1)。其中 c 和 s 分别代表 cos 和 sin 。axB,ayB,azB 就是mpu 读出来的三个值。 这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。 axB c c c s s axN ayB c s s s c c c s s s s c ayN azB s s c s c s c c s s c c azN θψθψθφψφθψφψφθψφθφψφθψφψφθψφθ-??? ?????????=-++????????????+-+?????? (1) 飞行器处于静止状态，此时参考系下的加速度等于重力加速度，即 00xN yN zN a a g a ????????=???????????? （2） 把（2）代入（1）可以解 : arctg θ= （3） yB zB a arctg a φ??= ? ?? （4） 即为初始俯仰角和横滚角，通过加速度计得到载体坐标系下的加速度即可将其解出，偏航角可以通过电子罗盘求出。 方案二：四元数法（通过处理单位采样时间内的角增量(mpu 的陀螺仪得到的就是角增量)，为了避免噪声的微分放大，应该直接用角增量-------抄的书） 本项目采用的是方案一。 STM32控制方案 方案一： 直接激活飞控模块（RL78/G13MCU ），可以很好的与飞控进行协调，实现飞控模块的启动与停止。 方案二：使用STM32直接控制飞行器飞行。在植入的程序里包含对四旋翼的控制算法和自启动和自停止，还有视频模块的处理，但太过复杂。
SOPC System-on-a-Programmable-Chip 即可编程片上系统 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（S OPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 SOPC的特点 SOPC结合了SOC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征： 至少包含一个嵌入式处理器内核； 具有小容量片内高速RAM资源； 丰富的IP Core资源可供选择； 足够的片上可编程逻辑资源； 处理器调试接口和FPGA编程接口； 可能包含部分可编程模拟电路； 单芯片、低功耗、微封装。 SOPC的技术内容 SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备，如：逻辑分析仪和数字示波器，已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析仪Chip Sco pe ILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC技术主要应用以下三个方向： 1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中预先植入处理器。这使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。 2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOS II核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对N IOS II及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 3）基于HardCopy技术的应用。这种SOPC系统是指将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化。把大容量FPGA的灵活性和AS IC的市场优势结合起来，实现对于有较大批量要求并对成本敏感的电子产品，避开了直接设计ASIC的困难。 现在市场上Altera公司支持SOPC的FPGA芯片有：
海南省教育厅关于公布2017全国大学生电子设计竞赛海南赛 区“LPC杯”评审结果的通知 【法规类别】竞赛制度 【发文字号】琼教高[2017]168号 【发布部门】海南省教育厅 【发布日期】2017.09.18 【实施日期】2017.09.18 【时效性】现行有效 【效力级别】地方规范性文件 海南省教育厅关于公布2017全国大学生电子设计竞赛海南赛区“LPC杯”评审结果的通 知 （琼教高〔2017〕168号） 各普通高等学校： 2017年全国大学生电子设计竞赛海南赛区“LP C杯”于2017年8月9日至12日在我省各参赛学校赛场举行，共有10所院校的189支队伍报名参加了竞赛。赛区组委会组织专家对参赛作品进行了测试与评审，初步拟定了初评结果，经赛区组委会批准于2017年9月6日-12日在海南省高等教育网和全国大学生电子设计竞赛海南赛区竞赛网站进行了公示，公示无异议。本次竞赛共有58支队伍获奖，其中本科组一等奖13队、二等奖16队、三等奖17队，高职组一等奖3队、二等奖4队，三等奖5队，本科组和高职组一等
奖第一名获得“LPC杯”。根据各赛场竞赛组织工作的情况，评选出“优秀组织奖”6个、“优秀指导教师奖”16名。以上获奖名单见附件。现将结果予以公布。 请各高校及时总结竞赛的经验，通过竞赛推动我省电子信息类专业课程设置和教学内容的改革，促进实验室建设及实验教学改革，在实施素质教育，培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际等方面做出更大成绩。 附件：2017年全国大学生电子设计竞赛海南赛区“LPC杯”获奖名单 海南省教育厅 2017年9月18日 附件 2017年全国大学生电子设计竞赛海南赛区“LPC杯”获奖名单 本科组