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1、大学生电子设计大赛大学生电子设计大赛相关知识相关知识 2009年5月全国大学生电子设计竞赛 教育部倡导的四大学科竞赛之一。 全国大学生电子设计竞赛全国大学生电子设计竞赛 （http:/http:/） 数学建模大赛数学建模大赛数学建模大赛数学建模大赛 （http:/http:/） 机械设计大赛机械设计大赛机械设计大赛机械设计大赛 （http:/-http:/-） 机构设计大赛机构设计大赛机构设计大赛机构设计大赛 （http:/ redir.php?catalog_id=5 redir.php?catalog_id=5）组织运行模式 全国电子设计竞赛主办单位是教育部高等教育司和信息产业部人事司，协
2、办单位是NEC公司。全国大学生电子设计竞赛的组织运行模式为：“ “政府主办、专家主导、学生主体、社会参与政府主办、专家主导、学生主体、社会参与政府主办、专家主导、学生主体、社会参与政府主办、专家主导、学生主体、社会参与” ” 十六字方针，以充分调动各方面的参与积极性。基础知识储备基础知识储备 模拟电子技术模拟电子技术 数字电子技术数字电子技术 微机原理微机原理 单片机原理及应用单片机原理及应用 EDA应用应用 嵌入式技术应用嵌入式技术应用 电工电子实训电工电子实训电子技术课程设计电子技术课程设计等等 编程语言：编程语言：C语言为主，语言为主，VC+、Labview等等竞赛所需技能1.电路分析及
3、设计2.元器件选用及焊接技巧3.单片机编程使用4.资料搜集5.论文写作整理6.团结协作接下里我们看下竞赛的常用模块1 1 最小开发系统（最小开发系统（最小开发系统（最小开发系统（MCU MCU ）熟练使用至少一种单片机，如AVR，61系列，51系列，PIC系列，摩托罗拉系列，430系列，ARM，CPLD，EDA，DSP等。2 直流电源直流电源一般正负5-24V直流电源，在做题时自治直流电源给至少6分，若用成品没有分。3键盘、显示部分键盘、显示部分键盘部分（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，也可以使用74LS148等编
4、码器（会节省一些I/O口），但要注意去抖动处理（可使用软件，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。显示部分显示部分 一般来说分两大类：LED和LCD。LED比较经典，也比较常用，在一般的资料中都能查到，采用键盘显示管理芯片统一管理是一个较好的办法。LCD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430系列单片机（它自带LCD驱动模块，接口和使用均十分方便。)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，平时应学会使用。4
5、前向通道前向通道 多路转换开关、调理电路多路转换开关、调理电路多路转换开关、调理电路多路转换开关、调理电路、放大、滤波、隔离等、放大、滤波、隔离等、放大、滤波、隔离等、放大、滤波、隔离等学会使用常用普通精密放大器、仪表放大器、隔离放大器等；这一部分的连线，制板等都显得比较重要。集成运算放大器分集成运算放大器分类： 1.通用型运算放大器（A741，LM358双，LM324四）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
6、.低功耗型运算放大器（ICL7600）6.高压大功率型运算放大器（A791，D41）A/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，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（ICL7
7、600）常用仪表放大器：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）输出保护传感器传感器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）；如果有机器人方面的题目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。开关量信号的隔离（隔离的必要
8、性）开关量信号的隔离（隔离的必要性） I/O口的扩展（必要性）口的扩展（必要性）5 后向通道后向通道主要包括驱动显示，打印，继电器，诸如PWM控制。具体要根据实际的题目而定。6 注意事项注意事项 考虑到不同的专业，每年的题目涉及的范围都比较广，要选考虑到不同的专业，每年的题目涉及的范围都比较广，要选择一个最有把握的题目去做；择一个最有把握的题目去做； 如果一个教学单位有很多组，最好多做几个题目，不要集中如果一个教学单位有很多组，最好多做几个题目，不要集中在一个题目上，好评奖。在一个题目上，好评奖。 另外一定要把报告写好。另外一定要把报告写好。 7.电子电路的组装、调试电子电路的组装、调试 一、
9、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 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。8.培训方案:1、基础知识和技能的培训；2、常用模块制作及调试；3
10、、赛前模拟实战训练。培训内容培训内容：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位单片机、可编程器件、EDA软件工具和PC机（主要用于开发）的应用。培训包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。培训分为两个阶段，第一阶段主要是基本训练和模块练习，培训分为两个阶段，第一阶段主要是基本训练和模块练习，第二阶段主要是模拟题实战阶段，各个小组利用自己的专第二阶段主要是模拟题实战阶段，各个小组利用自己的专业知识在老师的指导下选择相应的模拟题目进行制作练习。业知识在老师的指导下选择相应的模拟题目进行制作练习。内容安排内容安排直流直流稳压电源源电路路设计制作制作光光电传
11、感器、温度感器、温度传感感器、霍器、霍尔尔传感器、金属感器、金属传感器与感器与应用用电路路功率功率驱动电路路显示示电路路（LED、LCD）超声超声传感器与感器与应用用电路路时钟模模块按按键模模块61板模板模块实验操作操作/51最小系最小系统使用操作使用操作ARM最小系最小系统使用操作使用操作信号放大信号放大电路路信号信号产生生电路路信号信号处理理电路路竞赛培培训A/D转换D/A转换模拟练习题模拟练习题熟悉提前一周的清单并分析出题范围熟悉提前一周的清单并分析出题范围熟悉提前一周的清单并分析出题范围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赛年全国大学
12、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、基本仪器清器清单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2、主要元器件清、主要元器件清单单片机最小系统板（仅含单片机
13、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）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
14、理图实物照片软件结构框图程序流程图程序清单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
15、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50 发挥部部分分（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100 论文文评分参考表分参考表序号序号名称名称满分分评
16、分分备注注1摘要摘要中文中文3英文英文22方案方案论证10一种一种6分分两种以上两种以上6-10分分3理理论分析与分析与计算算84电路路图程序框架程序框架125测试方法及方法及仪器器76测试数据及数据及结果果分析分析8合合计50今年增加性价比和系统功耗两项测试分今年增加性价比和系统功耗两项测试分最后，推荐竞赛有关书籍：单片机理论的学习和单片机焊接实践单片机理论的学习和单片机焊接实践 理论学习：首先学习16/32位单片机的硬件结构和指令系统，学习C语言和汇编语言以及两者的混合编程。 经过理论学习，利用实验箱进行编程练习，直至熟悉掌握。然后进入动手实践环节。具有具有C语言基础或汇编语言基础（有相关
17、的单片机知识）。语言基础或汇编语言基础（有相关的单片机知识）。有较强的创新意识和创新能力。大二以上各专业学生。学有较强的创新意识和创新能力。大二以上各专业学生。学习凌阳习凌阳16位单片机基本原理，熟悉单片机的硬件结构、指位单片机基本原理，熟悉单片机的硬件结构、指令系统及试验箱的操作，熟练编程，用于实际创新制作，令系统及试验箱的操作，熟练编程，用于实际创新制作，为电子大赛及各类竞赛打基础。为电子大赛及各类竞赛打基础。具有熟练的具有熟练的C语言基础（有相关的单片机知识）和微型计语言基础（有相关的单片机知识）和微型计算机控制技术基础。有较强的创新意识和创新能力。大二、算机控制技术基础。有较强的创新意
18、识和创新能力。大二、大三个专业学生。大三个专业学生。使学生在熟悉普通使学生在熟悉普通51、61单片机的基础上，结合周立功单片机的基础上，结合周立功EasyARM2138开发板，了解现今高端单片机开发板，了解现今高端单片机ARM的的体系结构、硬件扩展和系统的嵌入式开发，为各项电子大体系结构、硬件扩展和系统的嵌入式开发，为各项电子大赛做准备。赛做准备。项 目目 名名 称：称： 16位位单片机在大学生片机在大学生创新新竞赛 中的中的应用用实验教材教材本书主编：陈言俊、王延伟、罗亚非副主编：秦峰、曹庆峰编委：刘甜甜、王立志、李泉、王树礼等本书由罗亚非总经理、朱瑞富教授审稿全国（各省）大学生电子设计竞赛
19、及其他各类创新竞赛受到了越来越多高校的重视。在各类创新竞赛中单片机的应用也从最初的8位机独步天下发展到了8位、16位机平分秋色。凌阳16位单片机（SPCE061A）经过多年的推广，以其出色的性能和使用的便捷性在全国诸多高校中得到了广泛应用。16位单片机作为介于廉价的8位单片机和用于高端的32位单片机之间的一个产品系列，具有性价比高，应用范围广的特点。凌阳16位单片机是其中比较有代表性的一款。它采用SOC技术，集成了10位A/D、D/A、PWM、UART等多个应用模块，功能强大，使用方便。特别适用于在校大学生进行单片机学习、电子制作和参加各类竞赛项目。也为单片机学习者和开发者创造了一个良好的学习
20、和新产品开发的机会！一、目标本书整理了山东大学近几年来16位单片机在各类创新竞赛中的应用方案和典型学生创新作品案例。整理竞赛中常用模块的应用和编程，为学生竞赛辅导工作提供良好的教材服务。16位单片机竞赛应用实验教材的编写主要定位于实践教学，强调实际制作、编程调试和竞赛应用。该书的编写定位于培养大学生的创新精神和创新意识，以提高大学生动手实践能力，强调实际制作和竞赛应用。作为在校大学生“选修课”“科技创新大赛”“暑期学校”“课程设计”“毕业设计”和参与各类创新竞赛的辅导工具书籍。使学生利用本教材，以理论结合实践的方法，充分体现学生在动手实践中的主体地位。利用各类大学生竞赛锻炼学生，培养学生，提升
21、学生的综合素质。一、目标二、内容本书主要介绍了凌阳16位单片机的基础知识；硬件部分；指令系统和单片机的开发环境及编程语言。同时介绍了常用电子元器件的各类模块的原理、技术指标及应用；最后根据近几年16单片机应用对典型竞赛题目的解决方案；近几年获奖作品的案例进行了介绍等。二、内容本书的各章节安排如下：第一章介绍凌阳SPCE061A单片机的特点、结构、性能和结构划分及内外部功能及开发方式等若干部分。第二章介绍凌阳SPCE061A单片机的内核结构、FLASH程序存储器、SRAM数据存储器、通用I/O端口、定时器/计数器、中断控制、CPU时钟、模-数转换器A/D、DAC输出、通用异步串行输入输出接口、串
22、行输入输出接口以及低电压监测/低电压复位等内容。第三章介绍了SPCE061A指令系统的寻址方式和各种指令。指令是CPU执行某种操作的命令，学习和掌握指令的功能与应用，是程序设计的基础。第四章介绍汇编语言设计和C语言设计、开发环境等内容。 第五章介绍竞赛常用元器件模块的电路、性能、技术指标、原理、制作和应用等内容。第六章介绍16位单片机在各类竞赛中的应用以及典型竞赛题目的要求、制作、解决方案等内容。 Sunplus SPCE061A 微控制器SPCE061A简介主要内容Unsp简介SPCE061A硬件结构开发工具介绍nsp内核为适应单片机的高度集成化的发展趋势，凌阳科技推出了高性能的16位单片机
23、，它的CPU内核采用凌阳最新推出的nsp（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称unspunsp）。而SPCE061A为凌阳科技新推出的unspunsp内核的高集成度，高性能十六位单片机。Unsp内核特点高性能价格比16X16位硬件乘法器DSP核所具有的内积运算 8位芯片的价格高集成度以致力于单芯片应用 （SOC）具有较强的中断处理能力功能强、效率高的指令系统Unsp产品结构 围绕unspunsp所形成的16位unspunsp系列单片机采用的是模块式集成结构，它以unspunsp内核为中心，集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的
24、各种外设接口部件。Unsp家族产品SPCE061A硬件结构简介 SPCE061A性能简介16位的高性能unspunsp内核单片机CPU时钟范围：0.32MHz49MHZ片内32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM数据存储器2组16位I/O端口14个中断源1路专用音频AD转换通道7路AD转换通道SPCE061A性能简介内置MIC放大电路和自动增益(AGC)放大电路2路电流输出型的DA转换通道2个16位通用定时器/计数器实时时钟（RTCRTC）低电压复位、低电压监测内置在线仿真接口（ICEICE）具有保密功能具有WatchDog功能SPCE061A片内结构SPCE061A内核架构16位数据
25、总线22位地址总线算术逻辑单元ALU16位算术逻辑运算带移位操作的算术逻辑运算 16位X16位的乘法和内积运算SPCE061A内核寄存器通用型寄存器R1R4R1R4 在unsp CPU（ISA1.1）中，集成了一组（4个）16位的通用寄存器：R1R4R1R4，它们它们可作为：可作为：数据运算或传送的源及目标寄存器R3与R4配对组成一个32位的乘法结果寄存器MRSPCE061A内核寄存器专用型寄存器 堆栈指针寄存器SPSP基址指针寄存器BP(R5)BP(R5)程序计数器PCPC段寄存器SRSRCSCS：代码选择字段 DSDS：数据选择字段 C C：进位标志位 Z Z：零标志位 N N：负标志位
26、S S：符号标志位 SPCE061A片内存储器映射2K word的SRAM。片内32K Word Flash ROM。堆栈最大容量为2k字地址范围为0x07FF到0x0000的SRAMSRAMSPSP初始化为0x07FFSP生长方向为从高地址到低位地址SPCE061A的时钟SPCE061A中断系统异常中断： 上电、看门狗计数器溢出、电压过低。事件中断：快速中断请求FIQ中断和中断请求IRQ中断。9个中断向量（FIQ、IRQ0IRQ6及UART IRQ），14个中断源。 FIQ中断的优先级别最高。软件中断： 软件指令break产生的中断。I/O端口结构ADC模-数转换器DAC数-模转换器时间基准信号发生器结构TimerA结构其它功能模块全双工标准UART睡眠、唤醒功能模块LVD、LVR功能模块
