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1、综合电子设计综合电子设计实验指导书实验指导书一、实验目的通过制做一个完整的电子系统设计作品，培养工程实践能力。要在相关课程知识的拓宽、提高和综合应用的基础，强化培养理论联系实际能力、系统设计能力、实际动手能力。要想完成一个电子制作作品，一定要多看、多做、多思考。培养能力的关键是要亲自动手做，也只有这样，才能将知识转化为能力。本门课程设计就是要通过较高的难度和严格的管理形式，强化培养学生的动手能力。电子设计需要经验的积累，只有不断地动手做，才能掌握有提高。二、实验内容和方式教师不指定设计题目。题目由各小组学生自由选择，可参考历届全国大学生电子设计竞赛题目，由 2-3 人组成小组，集体完成设计任务
2、。各小组之间应有不同。题目确定后报指导教师，经教师初审后，确定实际要完成的内容和主要技术指标。学生在完成方案初步设计后，将所需材料和预算报指导教师，经指导教师批准后，开始备料。在实验室给每个小组安排不少于 22 学时的作品制作时间，由教师负责考勤。三、实验考核方法对设计报告和实际作品完成情况进行考核。指导教师根据各题目的难度和完成的工作量进行评分，按照作品的完整性给出实际制作部分的成绩。考核成绩是课程总成绩的主要依据。四、电子系统设计基础电子系统设计是一项创造性的工作，它是在满足技术要求的前提下，将各种电路和器件、软件和硬件加以综合，以达到系统规定的功能和指标。什么是“电子系统” ，很难下一个
3、明确的定义。一般来说，将若干个单元电路或功能模块组合成的规模较大、能够完成特定功能的完整的电子装置称为“电子系统” 。通常电子系统由信号获取、预处理、信号处理、信号执行、控制电路和电源等部分组成。各部分功能如下：信号获取：主要通过传感器或输入电路，将外界信息变换为电信号或实现系统与信源间的耦合匹配。预处理：主要是解决信号的放大、衰减、滤波等，也就是通常所说的“信号调理” 。信号处理：主要完成信号和信息的采集、分析、计算、变换、传输和决策等。信号执行：主要包括处理结果的显示、负载的驱动以及输出电路等。控制电路：主要完成对各部分动作的控制，使各部分能协调有序地工作。电源：电子系统必不可少的部分。目
4、前电源基本上都采用标准化电路，有许多成品可供选择。当前电子系统有以下特点：模拟电路仍然是重要的组成部分。数字化是信号处理和电子系统设计的大趋势。嵌入式系统、微处理器（CPU）或 DSP，已成为系统中控制和信号处理的核心。软件设计可使系统的自动化、智能化、多功能化变得容易实现，软件可使硬件简化，成本降低。软件在电子系统中所占的分量将越来越重。五、电子设计方法和步骤拿到电子设计任务之后，总体方案论证及选择是电子系统设计成功的开始，也是成功的关键所在。可以按以下步骤进行：1、 题目分析认真分析设计要求，找出设计对象的主要功能及指标实现的原理和方法。搜集、阅读相关的资料，比如各种教材的相关内容，期刊杂
5、志上的相关文章，查询网上资料。比较各种现有资料或方案，选择一种技术上先进、合理、可行、性能价格比比较高的最佳方案。考虑的因素有：各方案的优缺点；设计工作量；以往的经验和熟悉程度等等。2、设计任务的分解、细化根据设计题目的要求和指标，采用自顶向下方法，建立系统框图。划分出功能模块。3、 细节设计电路设计（自下而上）选用经典电路：个人技术文档 用过的电路；杂志、技术书籍 - 介绍过的应用实例；器件应用手册 专门介绍的电路。根据实际情况进行修改、增补、删减、创新。选择核心器件或组件自行设计：数据手册（Data Sheet） ；应用笔记（Application Note） ；第三方应用实例。关键或疑难
6、电路的试验电路功能试验：实际功能难以把握需要进一步确认的电路电路参数试验：实际应用中对参数影响因素较多的电路整体电路的综合考虑各电路模块之间的衔接：插接方式；接口参数各电路模块之间的共享和复用4、 程序设计程序完成的工作主要有：数据采集、处理、储存、管理、传送；过程控制或管理。程序设计任务总体结构规划-分为相对独立、互相联系的若干功能模块各功能模块具体任务规划各功能模块任务实现方法设计系统资源分配设计容错设计5、其他设计考虑经济性；安全性、稳定性及可靠性；人性化；结构；测试；环保六、电子系统种类和基本要求电子系统的种类较多，从总体上可分为模拟系统、数字系统和模/数混合系统三大类。电路类型主要有
7、：电源类、信号源类、放大器类、高频无线电类、仪器仪表类、数据采集与处理类、控制类等。涉及到电子信息类专业的课程有：低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、可编程逻辑器件、EDA 设计等。表 1 列出了部分电子系统综合设计题目和基本要求。要求实现的功能和指标可以到全国大学生电子设计竞赛官方网站 www. 查询。表 1：部分全国大学生电子设计竞赛题目。序号设计题目基本要求1直流稳定电源设计、制作设计并制作交流变换为直流的稳定电源。独立完成电路设计、仿真和电路安装调试，系统指标要达到基本要求（选自全国大学生电子设计竞赛 1997 年 A 题）2测量放大器设计并制作一个测量放大器及所
8、用的直流稳压电源。独立完成电路设计、仿真和电路安装调试，系统指标要达到基本要求（选自全国大学生电子设计竞赛 1999 年 A 题）3波形发生器设计、制作设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形独立完成电路设计、仿真和电路安装调试，系统指标要达到基本要求（选自全国大学生电子设计竞赛 2001 年 A 题）4数字化语音存储与回放系统设计、制作设计并制作一个数字化语音存储与回放系统。独立完成电路设计、仿真和电路安装调试，系统指标要达到基本要求（选自全国大学生电子设计竞赛 1999 年 E 题）5数据采集与传输系统设计、制作设计制作一个用于 8 路模拟信
9、号采集与单向传输系统（选自全国大学生电子设计竞赛2001 年 E 题）5简易数字存储示波器设计、制作设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器（选自全国大学生电子设计竞赛 2001 年 B 题）6简易智能电动车设计并制作一个按照指定路线行驶的智能电动车。 （选自全国大学生电子设计竞赛 2003年 E 题）7悬挂运动控制系统设计一个电动机控制系统，控制物体在倾斜的板上运动。 （选自全国大学生电子设计竞赛 2005 年 E 题）七、评分标准项目与指标满分设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析50基本要求实际
10、制作完成情况50八、文档整理和设计报告的格式、内容及注意事项1、文档包括设计要求、指标；总体框图、各功能块电路图、计算机仿真波形图或曲线图、总的完整的电路图；PCB 图；元器件清单；软件流程图、执行程序及源程序，源程序各部分要注释清楚；重要的理论分析与算法；测试步骤及测试结果。2、报告一般分两部分，一部分是技术报告，或称研制报告；另一部分是使用报告。技术报告要包含以下部分：系统设计目标及性能要求；方案论证及选择；理论分析、算法研究及参数计算；系统组成、各子系统的指标分配；系统实现包括硬件设计和软件设计；系统调试包括出现问题及解决的方法；测试结果包括测试仪器，测试的曲线、数据、波形等；误差分析；结论。九、参考文献介绍有许多电子设计类的教材和技术资料供参考。这里仅列出其中的一部分。陆永真.全国大学生电子设计竞赛试题精解选.北京：电子工业出版社，2007全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编.北京：北京理工大学出版社，2004高吉祥. 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程.北京：电子工业出版社，2007谢自美. 电子线路.设计.实验.测试.武汉：华中科技大学出版社，2006高有堂.电子设计实战指导.北京：电子工业出版社，2007孙肖子. 电子设计指南.北京：高等教育出版社，2006
