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1、电子竞赛经验电子竞赛经验交流交流2009年年11月月29日日2021/7/231至少熟练使用一种MCU，如51系列，PIC系列，Freescale系列，430系列，AVR系列等等。随着电子技术的发展，原先的最小系统的概念已发生了很大变化，现在的单片机一般不再需要扩展，并且可在线下载程序，给使用带来很大的方便1 最小开发系统（最小开发系统（MCU ）2021/7/232v电源是一个系统的能源部分，是一个系统必不可少的部分，如果没有能源，一个系统是无法工作的。v电源质量的好坏会影响到系统的精度，甚至关系到一个系统能否正常工作。v在电子竞赛设计中，一般的电源使用正负5-18V的直流电源即可。2 直流
2、电源直流电源2021/7/233键盘部分（键盘部分（键盘部分（键盘部分（1x8;4x41x8;4x4等）等）等）等）如果需要的键较少，可直接使用I/O口，但要注意去抖动处理（可使用软件方法，也可以使用单稳态触发器，RC电路等硬件去抖动方法）。如果使用的键较多，可使用键盘管理芯片，如8279、7289A等，体积、功耗、成本会大一些，但比较好用，也容易使用。3 键盘、显示部分键盘、显示部分2021/7/234v一般来说显示器件分两大类：LED和LCDvLED比较经典，也比较常用，在一般的资料中都等查到。vLCD分液晶片和液晶显示模块（又分字段式和点阵式两种），除非使用自带LCD驱动模块的MCU，液
3、晶片接口和使用均十分方便外。其它单片机，为节省宝贵的时间，最好使用液晶模块，特别是自带汉字库的液晶模块（如12864），平时应学会使用。显示部分显示部分 2021/7/235LCD模块模块2021/7/236LED显示器：最常见的八段数码管，公交车上的点阵显示器，广场上的彩色显示屏等，都是LED显示器。2021/7/237 调理电路调理电路调理电路调理电路 主要是对输入信号的处理，将外部采集的信号转换成MCU能接受、处理的信号形式。在调理电路中，最主要的可能就是OP的使用了，学会OP使用是非常重要的。集成运算放大器分类：集成运算放大器分类： 1.通用型运算放大器（A741，LM358双，LM3
4、24四）2.高阻型运算放大器（输入阻抗1091012）（LF356，LF355，LF347四，CA3130，CA3140）3.低温漂型运算放大器（OP-07，AD508，ICL7650）4.高速型运算放大器（LM318，A715）5.低功耗型运算放大器（ICL7600）6.高压大功率型运算放大器（A791）4 前向通道前向通道2021/7/238A/DA/D根据指标要求，选择合适的模数转换器，如果需要A/D，该部分是报告的重点内容之一。常用的8位A/D：AD0809常用的12位A/D：AD574，MAX191，MAX197等还有型16位（AD7715）,24位（AD7714）等，内含放大，调理
5、，滤波等单元电路；即可单双极性输入，还可差动输入。常用集成运算放大器：常用集成运算放大器： 1.通用型（A741，LM324四运放）2.高阻型（LF347四运放，CA3140）3.低温漂型（OP-07，ICL7650）4.高速型（LM318）5.低功耗型（ICL7600）常用仪表放大器：AD620,AD624等集成运算放大器的使用要点：集成运算放大器的使用要点： 1.集成运算放大器的电源供电方式（1）对称双电源；（2）单电源2.集成运算放大器的调零问题（1）内部调零（2）外部调零3.集成运算放大器的自激振荡问题4.集成运算放大器的保护问题（1）电源保护（2）输入保护（3）输出保护2021/7/
6、239v熟悉常用传感器的性能和使用。主要包括电压、电流、温度（热电偶，Pt1000，AD590，DS18B20等）压力，转速、位置（霍尔，码盘等）；如果对机器人方面比较感兴趣还要熟悉如红外传感器，接近开关，光敏电阻，金属探测等传感器。vv开关量信号的隔离开关量信号的隔离vv I/O口的扩展口的扩展传感器传感器2021/7/23105 后向通道后向通道主要包括驱动显示，打印，继电器等；还有诸如PWM控制等。根据具体的情况而定。 2021/7/2311二、电子电路的组装、调试二、电子电路的组装、调试 一、电子电路的组装一、电子电路的组装1.元器件的焊接技术(1)焊接工具(2)焊料(3)焊剂(4)焊
7、接技术2.在面包板上的插接技术(1)集成电路的装插(2)元器件位置(3)导线的选用和连接2021/7/2312 二、电子电路的调试二、电子电路的调试方法：1.一边安装一边调试；2.全部安装完毕后，实行一次调试。 一般调试步骤：一般调试步骤： 1.通电前检查；2.通电检查；3.单元电路测试；4.整机联调。 电路故障的排除方法：电路故障的排除方法：1.信号寻迹法；2.对分法；3.分割测试法；4.电容旁路法；5.对比法；6.替代法；7.静态测试法；8.动态测试法。2021/7/2313电子竞赛知识准备电子竞赛知识准备模拟系统设计模拟系统设计1、模拟低频电路设计2、模拟高频电路设计3、模拟系统设计应注
8、意的问题2021/7/2314 所谓模拟系统通常是指信号源、信号处理与变换、传输、驱动及控制等主要单元基本上由模拟电路组成的系统，它更多的表现为某一复杂系统的子系统，如功率放大、信号调理等。1 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计2021/7/2315 波形发生器是一种典型的信号源，其核心部分是信号产生单元，产生的信号通常有正弦波、脉冲波、三角波及调制波等。它们可由分立元件、集成运放、数字集成电路、专用单片集成电路及单片机系统构成。1 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号产生单元模拟信号产生单元2021/7/2316 1 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号产生单元模拟信
9、号产生单元2021/7/23171 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号变换单元模拟信号变换单元 精密电压精密电压电流变换器电流变换器XTRll0XTRll0 XTRll0是一种精密电压电流变换器。它可将0-5V或110V电压信号变换成420mA、020mA和525mA电流输出。芯片上的精密电阻网络提供了输入比例和电流偏移，它广泛应用于压力、温度等信号变送、工业过程控制等领域。2021/7/2318 1 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号变换单元模拟信号变换单元2021/7/23191 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号控制单元模拟信号控制单元 频率解码电路频
10、率解码电路 在通信系统中，常常需要对某一特定频率进行监视，即当存在这一特定频率信号输入时，该电路的输出为某一逻辑电平(如逻辑0)；当不存在这一特定频率信号输入时，该电路则输出另一逻辑电平(如逻辑1)。通常称完成这一功能的电路为频率解码器。用音频解码锁相环集成电路NE567可以十分方便地实现上述频率解码功能。2021/7/2320 窄带频率检测器1 1、模拟低频电路设计、模拟低频电路设计模拟信号控制单元模拟信号控制单元2021/7/23212 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计 从低频电路到高频电路的分析方法是从集中参数向分布参数发展。 高频电路是包含非线性器件的电路。非线性器件往往具有复杂
11、的物理特性。例如，实际的晶体二极管不仅具有非线性电阻特性，还具有因势垒电容和扩散电容引起的非线性电容特性。因此，分析高频电路的响应特性时，必须求解非线性方程。 2021/7/23222 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计 高频电路能够实现的功能及所采用的电路形式远比线性电子电路多，在分析非线性器件对输入信号的响应时，不能采用线性器件中的叠加原理。非线性电子电路可以实现频率加、减等更多的电路功能。利用电子器件的非线性可以完成振荡、频率变换等功能。 2021/7/2323调幅方式的无线电发射机的组成方框图 2 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计2021/7/2324调幅方式的无线电接收机组
12、成方框图 2 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计2021/7/2325小信号调谐放大器 主要性能指标(6个)： 谐振增益， 通频带， 抑制比，矩形系数， 稳定性， 噪声系数。调谐功率放大器主要技术指标（5个）：输出功率、功率增益、工作效率、通频带及谐波抑制度等正弦波振荡器主要技术指标（2个）：振荡频率准确性和稳定性。重要指标30个以上2 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计2021/7/2326振幅检波电路的指标（3个）：电压传输系数（检波效率），输入电阻，非线性失真。调频电路性能指标（4个）：调频灵敏度，非线性失真系数，中心频率准确度和稳定度。调幅电路性能指标(3个)：调幅系数，频谱宽
13、度，调制功率。调频解调电路性能指标：鉴频特性，混频 电路指标（5个）：混频增益，噪声系数，混频失真，隔离度，1dB压缩电平。2 2、模拟高频电路设计、模拟高频电路设计2021/7/2327(1) 模拟系统不仅应满足一般的功能、指标要求，尤其应注意技术指标的精度及稳定性，应充分考虑元器件温度特性、电源电压波动、负载变化及干扰等因素的影响。不仅要注意各功能单元的静态与动态指标及其稳定性，尤其要注意组成系统后各单元之间的耦合形式、反馈类型、负载效应及电源内阻、地线电阻等对系统指标的影响。3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2328(2) 应十分重视级间阻抗匹配问题。例如一个多级放大器，其输入级
14、与信号源之间的阻抗匹配有利于提高信噪比；中间级之间的阻抗匹配，有利于提高开环增益；输出级与负载之间的阻抗匹配有利于提高输出功率和效率等。3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2329(3) 元器件选择方面应注意参数的分散性及其温度的影响。在满足设计指标要求的前提下，应尽量选择来源广泛的通用型元器件。(4) 模拟系统技术实现的最大难点是安装与调试。通常遵循的原则是先单元后系统、先静态后动态、先粗调后细调。3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2330（1）在提高宽带放大器的增益或带宽时反映出的增益带宽积的概念；（2）做射频功放时反映出提高输出功率与效率的问题；在测试与评审过程中，同学存在
15、问题。3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2331（3）在做频响特性显示和简易存储示波器反映出对示波器原理特别对触发概念的理解与运用；（4）在接收机中对自动增益控制，镜像频率、信噪比等概念的理解；（5）在自动控制中调节时间和上升时间概念的区别；3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2332（6）对阻抗概念的运用，像对信号源与电源内阻对系统的影响，输出阻抗对负载能力的影响等等。（7）用微处理或集成器件控制电机或机床等强电设备时，很少考虑抗干扰措施；（8）便携式系统中不太考虑节电措施。3、模拟系统设计应注意的问题2021/7/2333v1、超声波发收vT6114（6124）超声波开关模块
16、）超声波开关模块vT6114（6124）超声波开关主要有以下3大特点：v1、采用收发一体化设计，探头采用防水探头。v2、适应各种环境，不受灰尘、大雾和光线的影响。v3、探测角度大，范围宽，反应距离5米以内。具体距离在定货时由我们在模块内设定。T6114模块4个通道距离一致，T6124可设定不同数据。v4、可靠性高，抗电磁、抗干扰声波能力强。在使用过程中，不会出现误触发，长期使用，性能不发生变化。4、常用模块介绍2021/7/2334vT6114（6124）超声波开关模块技术指标）超声波开关模块技术指标v工作电压：DC5V+DC5V+DC12Vv工作电流：数字DC5V50mA（静态）v模拟DC5
17、V10mAvDC12V5mAv工作频率：40KHZv支持探头数量：1、2、3、4探头v检测范围：0.15米v输出方式：OC门TTL电平，低有效，吸收电流1020MA。四路可联动。v工作温度：-4080v应用范围：接近开关，计数，液位或料位控制等。4、常用模块介绍2021/7/2335T6114（6124）超声波开关模块）超声波开关模块模块电路模块电路4、常用模块介绍2021/7/23362、高稳定性抗干扰红外线反射传感器、高稳定性抗干扰红外线反射传感器4、常用模块介绍2021/7/23373、4x4键盘电路在设计中，使用了标准的4x4键盘，其电路图如图所示。单片机的A口低8位为键盘的接口。尽管
18、设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，我们使用了4x4的键盘。4、常用模块介绍2021/7/2338v4、步进电机的驱动电路及应用步进电机的驱动电路及应用4、常用模块介绍2021/7/2339v5、数码管显示电路的设计v数码管的显示驱动使用74LS164，通过SPCE061A的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。4、常用模块介绍2021/7/2340三、熟悉提前一周的清单并分析出题范围三、熟悉提前一周的清单并分析出题范围三、熟悉提前一周的清单并分析出题范围三、熟悉提前一周的清单并分析出题范围 例、例、例、例、20052005年全国大学生电子设计竞
19、赛年全国大学生电子设计竞赛年全国大学生电子设计竞赛年全国大学生电子设计竞赛 基本仪器和主要元器件清单基本仪器和主要元器件清单基本仪器和主要元器件清单基本仪器和主要元器件清单1、基本仪器清单、基本仪器清单20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz1MHz）高频信号发生器（1MHz40MHz）具有调频调幅及外调制功能低频毫伏表，高频毫伏表普通频率计失真度测试仪，直流稳压电源秒表10米卷尺单片机开发系统及EDA开发系统交流电压表和电流表（5A）单相自耦调压器（500W）位数字万用表2021/7/23412、主要元器件清单、主
20、要元器件清单单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A）A/D、D/A转换器（数据采集）（数据采集）（数据采集）（数据采集）运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件及其下载板话筒、耳机（语言的处理，（语言的处理，（语言的处理，（语言的处理，6161板有优势）板有优势）板有优势）板有优势）显示器件小型电动机小型继电器康铜、锰铜电阻丝光电传感器隔离变压器（250W，220V/60V）DDS集成芯片（数字频率合成）2021/7/2342四、竞赛学生的选拔与培训 树立树立“以学生为本以学生为本”的实践教学观念的实践教学观念实践教学摆脱简单的知识传授、验证理论课程内容的传统模式
21、，以引导学生自主学习，培养学生综合运用知识、系统设计和实践创新能力为目的，开展实践课程体系、教学模式、教学内容、教学方法、教学条件、教学管理、教学考核等方面的教改工作，为学生的实践和创新创造良好的外部环境。2021/7/2343构建实践教学体系构建实践教学体系实践教学以传授实验方法、实验技能，动手能力、培养知识运用、系统综合设计、创新设计能力为主要目标以一系列精心选择的实验为载体，将实验方法、仪器仪表使用、信息查询、电路设计和实现、EDA工具应用、元器件及参数选择、测试方法、数据误差分析、数据处理与分析等基本实验技能和工程训练贯穿在各个实习单元之中，最后以综合性的大型实验对学生的知识掌握、系统
22、设计、应用创新能力进行全面的考核。2021/7/2344培训培训基本仪器仪表的使用数字化、网络化仪器仪表的应用能力数据信息的查询基本电路设计和实现EDA软件的应用基本实验方法实验方案、实验过程设计电路元器件类型及其参数的选择实验的基本测试方法实验数据误差分析数据处理与分析方法实验及实验实践结果分析2021/7/2345因材施教培养创新能力因材施教培养创新能力在实践教学中实施因材施教，诱导和培养学生发挥个性，培养创新意识和创新能力，发现和培养创新人材。在综合设计实验中，让学生自主选题、自行制定电子系统的功能指标，自行设计、分析、实现，并制定测试和演示方案。在实践中充分发挥学生的创造性、想象力和主
23、观能动性，培养学生的知识应用能力、信息获取和选择能力、创新能力、实践能力。2021/7/2346一系列化制度化的创新实践活动一系列化制度化的创新实践活动 实验设计竞赛实验设计竞赛项目设计方案宣讲项目设计方案宣讲学生创新成果展示学生创新成果展示学生创意竞赛学生创意竞赛科研项目科研项目科技创新项目科技创新项目学生科技立项项目学生科技立项项目校内科技创新竞赛校内科技创新竞赛2021/7/2347电子设计竞赛培训开设选修课单片机原理及应用在系统编程技术应用集成电路应用技术综合电子系统设计每年进行校内科技创新、电子设计竞赛全国竞赛前的强化培训的暑期学校、竞赛知识点系列讲座电子系统方案设计训练常用部件设计
24、模拟竞赛题设计成立大赛教练组，集体指导，学校教师工作量按平时1.2倍计，获奖奖励。避免指导教师知识面对学生的影响，拓宽学生的知识面2021/7/2348五、暑五、暑 期期 学学 校校 培培 训训 大大 纲纲 培训时间培训时间：第一阶段2005年07月04日至2005年07月24日，合计21天，每天白天8学时、晚上3学时。第二阶段2005年08月08日至2005年08月25日，合计18天，每天白天8学时、晚上3学时。2021/7/2349v培训内容培训内容：l、以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模-数混合电路、16（8）位单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用
25、于开发）的应用。培训包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。2、培训学生综合运用基础知识进行理论设计的能力和学生的创新精神和独立工作能力，锻炼学生的实验技能。要求要求：培训团队，工程训练中心2005年选拔10-13个团队，每队3名学生，共计33-39名学生。2006年53名学生18个团队。2021/7/2350 电子设计竞赛暑期培训内容安排第一阶段时间内容安排指导教师星期六（7.2）准备会陈言俊、秦峰、王延伟、仪维星期一（7.4）直流稳压电源电路设计制作同上星期二（7.5）同上星期三（7.6）功率驱动电路同上星期四（7.7）显示电路（LED、LCD）同上星期五（7.8）星期六（7.9）时钟
26、模块同上星期日（7.10）按键模块同上2021/7/2351星期一（7.11）信号放大电路同上星期二（7.12）信号产生电路同上星期三（7.13）信号处理电路同上星期四（7.14）A/D转换同上星期五（7.15）D/A转换同上星期六（7.16）光电传感器、温度传感器、霍尔传感器、金属传感器与应用电路同上星期日（7.17）同上星期一（7.18）超声传感器与应用电路同上星期二（7.19）同上星期三（7.20）61板模块实验操作/51最小系统使用操作同上星期四（7.21）同上星期五（7.22）同上星期六（7.23）凌阳公司竞赛培训凌阳工程师星期日（7.24）凌阳工程师时间内容安排指导教师 电子设计竞
27、赛暑期培训内容安排2021/7/2352 电子设计竞赛暑期培训内容安排第二阶段时间内容安排指导教师星期一（8.8）模拟练习题陈言俊、秦峰、王延伟、仪维星期二（8.9）星期三（8.10）星期四（8.11）模拟练习题同上星期五（8.12）星期六（8.13）星期日（8.14）模拟练习题同上星期一（8.15）星期二（8.16）星期三（8.17）模拟练习题同上2021/7/2353星期三（8.17）模拟练习题同上星期四（8.18）星期五（8.19）星期六（8.20）模拟练习题同上星期日（8.21）星期一（8.22）星期二（8.23）模拟练习题同上星期三（8.24）星期四（8.25）时间内容安排指导教师
28、电子设计竞赛暑期培训内容安排2021/7/2354竞赛注意事项竞赛注意事项、竞赛成绩分布设计报告50分实际制作基本部分50分实际制作发挥部分50分、设计报告的撰写格式与内容任务的理解与分析方案设计与论证理论计算与模拟硬件设计与软件设计硬件结构框图电气原理图实物照片软件结构框图程序流程图程序清单2021/7/2355测试方法与数据测试方法的正确性数据的准确性数据的完整性测量仪器的型号和测试条件测试结果分析各部分要求的完成程度超出要求部分的强调设计报告的规范与工整2021/7/2356数控直流电流源（数控直流电流源（F题）题）测试评分标准测试评分标准赛区赛区 代码代码 测评人测评人 2005年年9
29、月月 日日实验室交流电源电压：实验室交流电源电压： V2021/7/2357类型序号项目与指标满分测试纪录评分备注基基本本要要求求（1）（2）设置功能3有 无 显示功能3有 无给定电流值200mA6实测电流值：给定电流值2000mA6实测电流值：（3）有无步进2有 无1000mA进10mA2实测电流：1000mA退10mA2实测电流：（4）给定值设为：2000mA使输出电压为：2V5实测输出电流：给定值设为：2000mA使输出电压为：10V5实测输出电流：（5）纹波测量给定值设为：2000mA输出电压约位10V5纹波电压实测值： mA纹波电流： mA（6）自制电源6（7）工艺5总分502021
30、/7/2358 发发挥挥部部分分（1）（2）设置功能（设置499mA）2有 无步近功能（499+1mA）2有 无给定值20mA5自制表测量值：5外接表测量值：给定值2000mA5自制表测量值：5外接表测量值：（3）给定值设为：2000mA使输出电压为：2V8外接表测量值：给定值设为：2000mA使输出电压为：10V8外接表测量值：（4）纹波测量给定值设为：2000mA输出电压约为10V5纹波电压实测值： mA纹波电流 mA（5）其他5总分50合计1002021/7/2359 论文评分参考表论文评分参考表序号序号名称名称满分满分评分评分备注备注1摘要摘要中文中文3英文英文22方案论证方案论证10一种一种6分分两种以上两种以上6-10分分3理论分析与计算理论分析与计算84电路图程序框架电路图程序框架125测试方法及仪器测试方法及仪器76测试数据及结果分析测试数据及结果分析8合计合计502021/7/2360谢谢2021/7/2361个人观点供参考，欢迎讨论
