电子设计大赛控制类培训资料

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》内容简介本书是全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之一——《基本技能训练与单元电路设计》分册。

全书共7章，主要介绍了“全国大学生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题原则及要求、历届考题的类型、考题所涉及的知识面和知识点、竞赛培训流程，以及赛前、竞赛期间的注意事项等内容；并较详细地讲解了电子竞赛制作的基础训练、单片机最小系统和可编程逻辑器件系统设计制作；最后介绍了单元电路的工作原理、设计与制作。

本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息科学与工程类专业、电气工程及自动控制类专业的大学生参加“全国大学生电子设计制作竞赛”的培训教材，也可作为各类电子制作、详程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术工程师的参考书。

前言全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校的信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，鼓励广大学生踊跃参加课外活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。

全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办了七届。

深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、队和学生逐年递增。

全国大学生电子设计竞赛组委会为了组织好这项竞赛事，编写了电子设计竞赛获奖作品选编，深受参赛队员的喜爱。

有许多参赛队员和辅导教师反映，若能编写一部从基本技能训练、单元电路设计直至综合设计系列教程，那将是锦上添花。

2006年北京理工大学罗伟雄教授在湖南指导工作时也曾提出这个设想。

当时就得到了国防科技大学的领导和教员响应。

立即组建了“全国大学生电子设计竞赛培训系列教程编写委员会”。

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。

主攻“控制类”赛题方向的同学注意了：1.历届的“控制类赛题”在9届电子设计竞赛中，“控制类赛题”除了1994和1995年外，其它每届都有，共有9题：①水温控制系统（1997年C题）；②自动往返电动小汽车（2001年C题）；③简易智能电动车（2003年E题）；④液体点滴速度监控装置（2003年F题）；⑤悬挂运动控制系统（2005年E题）；⑥电动车跷跷板（2007年F题本科组）；⑦电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）；⑧声音引导系统（2009年B题）；⑨模拟路灯控制系统（2009年I题）。

其中与电动小车有关的有6题。

2. 从历届赛题可以看到：从历届的赛题来看，主攻“控制类”赛题方向的同学需要了解和掌握：（1）系统控制方案和算法设计（2）微控制器电路模块制作和编程：如：AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B、STM32F103VET6等等。

（3）微控制器外围电路模块制作和编程：如键盘及LED数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC模块、DAC模块等等。

（4）传感器电路模块制作和编程：如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等等。

（5）电机控制电路模块制作和编程：如直流电机驱动模块（L298 N）、步进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）、舵机控制模块、光电隔离模块等等。

（6）放大器电路模块制作：小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器（7）电源电路模块制作（8）电动小车制作3. 建议：“控制类”赛题中所涉及到的一些知识点，特别是有关自动控制理论与算法方面，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。

这一点很重要。

理论用来指导行动。

电子行业电子设计大赛培训系列介绍电子行业的快速发展使得电子设计在现代社会中扮演着重要的角色。

为了培养电子设计人才，提高技术水平，许多电子行业举办电子设计大赛。

这些比赛旨在鼓励学生和专业人士锻炼和展示自己的电子设计能力。

为了帮助参与电子设计大赛的学生和专业人士更好地准备比赛，我们举办了一系列的电子设计培训活动。

本文档将介绍这个培训系列的内容和目标。

培训内容1. 电子设计基础知识为了能够进行高水平的电子设计，我们首先需要掌握一些基础知识。

在这个培训系列的第一部分，我们将介绍电子设计的基本原理和常用元件。

参与者将学习电路分析和设计的基本方法，并了解各种电子元件的功能和特性。

2. 电子设计工具的使用现代的电子设计工具可以极大地提高设计效率和准确性。

在这个培训系列的第二部分，我们将介绍一些常用的电子设计工具，并示范如何使用它们进行电子设计。

参与者将学习如何使用电路仿真软件、PCB绘制软件和原理图设计工具等。

3. 电子设计实践项目理论知识固然重要，但实践才能真正提高技能水平。

在这个培训系列的第三部分，我们将组织一些电子设计实践项目。

参与者将分成小组，在导师的指导下完成一些实际的电子设计项目。

这些项目将涉及电路设计、电路模拟、PCB绘制等方面。

4. 比赛技巧和经验分享在电子设计大赛中，技巧和经验也是取得好成绩的关键。

在这个培训系列的第四部分，我们将邀请成功的参赛者来分享他们的比赛经验和技巧。

他们将传授参赛者如何合理组织时间、提高设计效率和解决问题的方法。

5. 比赛前的讲座和指导为了帮助参赛者更好地准备比赛，我们将在比赛前组织一些讲座和指导活动。

这些活动将涵盖比赛的各个方面，包括规则解读、注意事项、评分标准等。

参与者将有机会与专业人士交流，提出问题并获得指导。

培训目标通过参与这个培训系列，参与者将能够：•掌握电子设计的基本原理和常用元件；•熟悉使用电子设计工具进行电子设计；•在实际项目中应用所学的电子设计知识；•学习成功的比赛技巧和经验；•通过专业人士的讲座和指导，更好地准备电子设计大赛。

计算机程序设计基础知识要求：这是计算机程序设计的一些基础知识，要求大家了解，不作为考试的主要类容，但是会涉及一些。

因为在进行论文答辩时，如果问到一些软甲设计的基础知识你都不知道可能会让得分减少很多，所以大家一定要看下。

第一章数据结构与算法1.1 算法算法：是指解题方案的准确而完整的描述。

算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算法的设计。

算法的基本特征：是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。

特征包括：（1）可行性；（2）确定性，算法中每一步骤都必须有明确定义，不充许有模棱两可的解释，不允许有多义性；（3）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义；（4）拥有足够的情报。

算法的基本要素：一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控制结构。

指令系统：一个计算机系统能执行的所有指令的集合。

基本运算包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。

算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。

算法基本设计方法：列举法、归纳法、递推、递归、减斗递推技术、回溯法。

算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。

算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。

算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。

1.2 数据结构的基本基本概念数据结构研究的三个方面：（1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即数据的逻辑结构；（2）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即数据的存储结构；（3）对各种数据结构进行的运算。

数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。

数据的逻辑结构包含：（1）表示数据元素的信息；（2）表示各数据元素之间的前后件关系。

数据的存储结构有顺序、链接、索引等。

线性结构条件：（1）有且只有一个根结点；（2）每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件。

非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。

电子设计竞赛系列指导大多数学校开展电子设计大赛的培训是在暑假，老师会给学生讲一些基础知识，补充一些实践经验。

当然要想在这两个月的假期中有很大提升，则需要合理地利用好这个学习的机会,特别是课余时间要利用起来,要有一个学习计划，其中每个阶段为大赛准备什么知识都要很明确。

我觉得可以这样分配这两个月的时间:一.确定试题方向，补充相关基础知识（5天）。

从历届电子设计竞赛试题来看，一般可以分为控制类（以小车为代表），仪器仪表类（除了示波器，频率计这类题目还包括一些数据采集处理类的题目），通讯类（调制、解调、无线通讯），电源类（电压源，电流源，开关电源等）这几个类型。

参赛者应该有针对性地做准备，确定自己的方向，再进行复习。

如果选择了小车，要了解相关传感器和电机控制知识等；做仪表类的题目则需要复习一些仪表基础知识，比如仪器的参数、测量误差的计算方法、常见仪表的原理以及一些算法（FFT、,FIR）等（我觉得相当一部分人现在还不知道频谱仪中dbm的含义），当然，这部分不能花太长时间，大概了解就行，以后做设计时再慢慢体会。

二.准备常用模块（20天）。

在复习好基础知识之后，我们就要开始做些简单的东西来练练手。

先从模块做起，首先把你所选控制器的常见内部资源调通，比如定时器、外部中断、SPI口等，然后根据自己方向来准备小的应用模块，做控制类的题目可以准备直流电机的驱动、步进电机的驱动、暗线跟踪模块、避障模块、加速度传感器模块等等，同时可以尝试做一些小的系统比如自动电梯等。

（现在在和EEWORLD的编辑商量后面是否可以搞这样一个活动，让有经验的工程师带大家一起做好这几个模块，包括电路设计和代码编写）。

在准备这些模块的时候需要整体考虑,而不要光顾着把这个模块做出来就行，比如直流电机的驱动中有时会用到PWM控制转速,于是有些选用51单片机的同学就会到网上下一个51单片机的PWM例程，然后调通就认为这个模块准备完毕。

但是你分析过这个例程吗?他占用了多少资源?对扩展其他功能有没有影响?你考虑一下，就会发现你的PWM可能占用了两个定时器，这对其他的功能扩展是由很大影响的。

培训内容（供参考）第一部分一、电子电路开发与应用技术基础<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> <o:p> </o:p>考核主要涉及如下几个方面，重点涉及电子信息工程设计中常用的基本知识、基本概念、基本电路和基本方法：<o:p> </o:p>1.1 电子元器件-----符号、标称值及其标定方法、基本性能、正确使用；<o:p> </o:p>1.2 基本RC电路、RLC电路-----低通、带通、带阻四大滤波电路、通带宽度，选频能力、实际应用等；<o:p> </o:p>1.3 半导体二极管-----分类、特性、应用电路（限幅、整流、稳压、变容、嵌位、振荡等）<o:p> </o:p>1.4 BJT、FET、MOSFET-----分类、符号、工作原理、特性、对比、应用；<o:p> </o:p>1.5 BJT、FET放大器-----主要共e、共c、共s放大电路的分析及BTL、BCL、BTL功率放大电路的分析与估算、应用；等效电路、工作点、波形失真、波形变换、主要故障分析；四种负反馈的特点及判别；<o:p> </o:p>1.6 运算放大器-----运放内部的电路组成、特点、“虚短”、“虚地”的概念及应用；各种应用电路的分析与设计考虑（同相反向放大、跟随加减、积分、微分、比较等诸多电路）；<o:p> </o:p>1.7 直流稳压电源-----系统组成框图，具体电路、性能指标、单层式稳压主要点信号的波形与电压值。

主要元件的选用，主要故障的分析与排除；<o:p> </o:p>1.8 振荡电路-----以RC正弦波振荡电路为主，振荡条件、电路组成、元件作用、基本计算工、主要故障的分析与处理；<o:p> </o:p>1.9 数制与逻辑代数-----数制与数制间的转换，基本逻辑代数化简；<o:p> </o:p>1.10各种门电路及应用----与、或、非门，与非、或非门、异门、同门、三态门、传输门、TTL门等基本概念，电路符号、输入输出信号的逻辑表达式，主要参数，应用电路；二～四译码器的设计与电路，三～八译码器，各种门的典型芯片；<o:p> </o:p>1.11触发器----以RS、JK、D触发器为主，T、T’触发器为辅，电路符号、片脚功能、状态方程、真值表、应用电路、典型芯片；<o:p> </o:p>1.12计数器与分频器-----分类、以同步二进制加法、减法、可逆计数器为主，典型电路、波形、应用、典型芯片；<o:p> </o:p>1.13寄存器及存储器-----移位寄存器与寄存器的基本组成、荼原理、存储器的分类。