电子设计大赛模电培训

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”。

第一篇电子设计综合背景知识一、电子电路系统的组成1.完成一些简单的功能：纯硬件电路（1）模拟电路简单、参数（频率，功率）要求不高的，如：走廊路灯控制、调光台灯、信号放大器、波形发生器、红外检测报警电路…………高频部分典型：无线发射、接收（如：对讲机）（2）数字电路数字时钟、（频率要求不高的）计数器、脉冲发生器……2.需要智能判断的电路：硬件+智能判断软件全自动洗衣机、程控放大器、程控滤波器、智能小车……对于电子设计竞赛的命题，不是一个完整的产品，考核的是基本功和某个电子技术方向专研程度。

在系统功能的实现上，很难用纯硬件电路来实现，都是需要硬件+软件结合。

目前的基础平台方向：①硬件电路+单片机智能系统（51、A VR、PIC、）②硬件电路+智能控制核心（ARM 低端：相当于高级单片机高端：能够运行系统软件，嵌入式系统）③少许外围电路+FPGA （现场可编程门阵列）：超大规模的数字集成芯片，根据专有的程序语法和编译软件对其内部进行烧写，构建成目标电路。

④⑤⑥⑦⑧二、历年电子设计竞赛题目分类或方向：1.信号处理、波形发生类：（程控放大、程控滤波或者二者的结合、函数信号发生器），主要体现在参数的高要求。

2.控制类：主要围绕电机和传感器（小车走跷跷板、小车循迹、小车踢足球、小车根据声源定位）3.电源类：开关电源功率、效率、（输出电压的稳定性）；逆变、三相电源等4.仪器检测类：简易示波器、数字集成电路参数测量、非接触转速测量（近年低功耗）5.无线：无线通信系统、无线电能传输（去年）、主要在功率、效率、距离上要求。

概括：现在的命题越来越贴近时代主题：节能、环保，参数的要求也越来越苛刻因此，要较好的完成赛题并不容易，需要靠团队协作、充分的准备工作（相关知识的储备）还需要一些运气。

三、电子设计竞赛相关常识1.组队（人员的工作要有侧重点）（1）程序员（2）硬件制作、设计的执行者（3）统筹人员2.竞赛时间的安排（4天3夜，基本上不允许方案和选题的返工）（1）选题的敲定和粗略方案半天之内就要决定清楚（平时准备的越充分，这个时间就会越短）（2）组成系统的各个模块的制作和调试（2天半）（3）系统合成统调，最后完成功能确定收尾（最后1天）（4）设计报告的撰写，从方案的拟定开始到各模块的制作贯穿始终（框架、一些陈述性的东西、原理性文字先准备清楚）、最后收尾阶段只是数据的修改和整体把关，千万不要等到最后才开始着手。

电子设计大赛培训讲义电子基本知识和protel基本知识一、电子基本知识1、常用的元器件介绍及识别方法一、电阻电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R1表示编号为1的电阻。

电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。

1、参数识别：电阻的单位为欧姆（Ω），倍率单位有：千欧（KΩ），兆欧（M Ω）等。

换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示47×100Ω（即4.7K）；104则表示100Kb、色环标注法使用最多，现举例如下：四色环电阻五色环电阻（精密电阻）2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：颜色有效数字倍率允许偏差（）银色/ x0.01 ±10金色/ x0.1 ±5黑色0 0 /棕色1 x10 ±1红色2 x100 ±2橙色3 x1000 /黄色4 x10000 /绿色5 x100000 ±0.5蓝色6 x1000000 ±0.2紫色7 x10000000 ±0.1灰色8 x100000000 /白色9 x1000000000 /二、电容1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。

电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。

电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。

容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。

电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。

全国电子设计大赛培训讲义、历届竞赛赛题解读第一届＜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 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第三届<1997年）全国大学生电子设计竞赛题目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。

电子设计大赛培训资料1.C语言编程、汇编语言编程2.中断技术3.定时技术4.计数技术5.模拟量、数字量6.数字逻辑主要是组合逻辑，条件或事件；时序逻辑由程序实现（中断、定时）7.二极管特性及应用，单向导通、电源保护、反向稳压、钳位、续流保护，逻辑组合二极管可分为发光二极管（LED），整流二极管，稳压二极管，开关二极管等等。

发光二极管LED ，一般作为指示灯用，发光二极管相对其他二极管正向导通电压较大，一般在1.6V到1.8V间。

其他二极管一般在0.2-0.3V（锗管），0.6-0.8V（硅管）。

电流在5-20mA，正常取10mA整流二极管也是很常见的，利用的是二极管的单向导通特性，从而可以将负极性电信号滤掉---半波整流，也可以进行其它的整流----例如全波整流。

稳压二极管这是因为二极管反向接通时，在二极管被击穿的情况下，其电流将瞬间增大，这样在外电压增大时，由于二极管被击穿后增加的电流会通过二极管而不会经过与二极管并联的负载上，从而可以保护与其并联的器件。

二极管钳位作用钳位作用就是利用二极管的正向导通电压在导通后维持在0.2-0.4V（锗管），0.6-0.8V（硅管），从而使与其连接的器件两端电压维持在一个范围内，最简单就是三极管的BE结电压在导通时可保持在钳位电压，这点常用于三极管的静态分析。

一般无特别说明硅管取0.7V，锗管取0.3V。

利用二极管的钳位作用，将5V电平转换为3.3V电平，R1的作用是限流，但串联了限流电阻R1会降低输入开关的速度。

采用此电路时，会通过二极管D1向3.3V电源输入电流，如果电流过高可能会使3.3V电源电压超过3.3V。

采用二极管钳位作用实现5V至3V电平转换由于3.3V信号的低电平一般不高于0.5V，当3.3V系统输出低电平时，由于D1的钳位作用，使得5V输出端会得到0.7V~1.2V的低电压，低于一般1.5V的低电平阈值。

当3.3V系统输出高电平时，由于D2的钳位作用，使5V输出端会得到约4V的高电平电压，高于最低不低于3.5V的高电平阈值。

从最近几届全国大学生电子设计竞赛的赛题可以看出，许多赛题与工程实际结合得更加紧密，所需的知识包含了更多的新近发展的新技术、新器件的内容。

除了满足基本功能外，电子系统的设计更注重高性能和高技术指标；如高速度、高精度、高可靠性、设计高效率以及低功耗等。

而基于FPGA平台的各类IP核，特别是高速通用CPU核的应用及其相关的片上系统SOC设计技术，则是最佳的解决方案。

为了使进入这一实践环节的学习者能快速了解并熟练这一技术的应用，在各类电子系统创新设计竞赛、课外科研活动、毕业设计、就业准备性设计课程环节，乃至全国大学生电子设计竞赛中，获得理想的成绩，同时切实地提高面向工程实际的动手能力和高层次科研开发能力，以及自主创新能力，特别是提高人才就业市场的竞争力，杭州康芯公司，联合杭州电子科技大学，特举办基于高速MCU 核的电子系统设计培训（免费），时间一天。

具体内容和时间安排如下：一、培训内容培训方式主要以上机实验实训为主通过数个精心安排的设计示例，确保在短时间内对这一技术达到速成的目的。

主要内容如下：1、介绍业界最流行的IEEE标准硬件描述语言VerilogHDL。

语法和设计方法速成。

下午基于竞赛实训开发板KX3C10F+系统和QuartusII软件深入学习和实验。

2、介绍科学出版社的《EDA技术实用教程-VerilogHDL版》第4版速成教学及学习方法，以及其中的创新实验项目教学方法；，介绍清华大学出版社最新出版的《单片机原理与应用技术》教学与学习方法。

此书内容有大量传统单片机与SOC片上系统设计技术，特别适合于大学生电子设计竞赛的培训。

3、CycloneIII FPGA应用技术介绍，应用示例演示，包括典型SOC系统：高速MCU核加高速硬件算法模块与信号发生模块相结合的典型应用。

介绍电子设计竞赛开发板作为作品核心板的快速开发和嵌入应用，提高圆满完成电子设计竞赛项目的成功率。

‘下午在计算机上实际体验和学习相关竞赛项目的实现方法与流程。