高职高专组全国大学生电子设计大赛资料方案分析与论证.doc

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 短波调频接受机
E题 数字化语音存储与回放系统
第五届（2023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（2023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（2023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 单工无线呼喊系统
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，设计方向大体可以分为四类：
（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（2023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（2023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（2023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（2023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（2023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（2023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 短波调频接受机
第五届（2023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（2023年）全国大学生电子设计竞赛题目
第七届（2023年）全国大学生电子设计竞赛题目
D题 单工无线呼喊系统
（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（2023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（2023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（2023年）全国大学生电子设计竞赛题目
E题 悬挂运动控制系
电子系统设计一般方法
这里我们以2023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。
正弦信号发生器（A题）
一、任务
设计制作一个正弦信号发生器。
二、规定
1、基本规定
（1）正弦波输出频率范围：1kHz～10MHz；
（2）具有频率设立功能，频率步进：100Hz；
（3）输出信号频率稳定度：优于10-4；
（4）输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥1V；
（5）失真度：用示波器观测时无明显失真。
2、发挥部分
在完毕基本规定任务的基础上，增长如下功能：
（1）增长输出电压幅度：在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值Vopp=6V±1V；
（2）产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度ma可在10%～100%之间程控调节，步进量10%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（3）产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz~10MHz频率范围内产生10kHz最大频偏，且最大频偏可分为5kHz/10kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（4）产生二进制PSK、ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；
（5）其他。
三、评分标准

项目
满分
基本规定
设计与总结报告：方案比较，理论分析与计算，电路图及有关设计文献，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析
50
实际制作完毕情况
50
发挥部分
完毕第（1）项
12
完毕第（2）项
10
完毕第（3）项
13
完毕第（4）项
10
其他
5

（一） 赛题分析
1. 即明确所要设计系统的功能、性能、技术指标及规定、注意事项等，我们推荐尽量把任务书的基本部分和发挥部分一起来考虑。
功能：产生频率、幅度 产生的AM、FM信号、产生PSK、ASK信号
精度规定: 波形无明显失真、频率稳定度〉10-4
重要技术指标：频率1K—10MHz 步进值：100Hz Vp-p>=1V等等。
注意事项：如实现某功能时规定不用的方法或芯片等等。
发挥部分其他部分：即题目的创新点需注意。
2. 明确所要测量或实现参数的物理意义，对不明者应迅速查找有关资料。
3. 明确所实现参数的值或精度范围的理论计算方法、实际测量的方法（涉及测量值的有效数字位数、次数的拟定）及测量仪器类型，以便使指标与测量结果进行比较，来表白所完毕任务的优劣度。
比如如何用实际测量数据来说明输出频率的稳定度符合指标的规定。
（二） 方案论证与比较
即采用什么样的系统框架来实现我们的设计规定，及方案的优缺陷比较。（模仿历届竞赛作品选编）
我们选取设计方案的原则有下面几点：
1. 总的原则是使用实验室条件允许的、自己熟悉、易于实现、硬件调试少、测试效果好、稳定性高的方法和手段来实现设计。
2. 拟定所设计题目的系统实现技术。用模拟技术实现，还是用数字技术实现，假如都可以得话，我们推荐用数字技术来实现（在个人的实现能力允许的情况下）。
3.对于只能用模拟技术实现的题目，在硬件芯片选择上我们的原则是:
① 尽量选取易于调试的器件；
尽量选取自己曾经使用过的器件，由于有些器件在使用时有些特点需要一段时间摸索才干熟悉。
在赛题允许的情况下，一般优先选择专用集成电路芯片，另一方面尽量使用运算放大器，最后在选择使用晶体管等分立元件，这样一方面会减小调试的工作量，另一方面提高测试结果的准确度。
系统框架一般大体以下几种：
1. 以51系列、PIC系列、凌阳系列、AVR系列、ARM单片机为核心控制模块，辅以传感器、液晶显示、步进电机、数码管显示、外部存储器、键盘等实现的偏控制的系统框架。如悬挂运动控制系统
2. 以Lattice 、Altera、xilinx等厂家的FPGA可编程器件所建立的片上可变成系统（SOPC）为核心，辅以必要的显示、键盘、数模转换、直接数字频率合成专用芯片DDS等组成的偏波形解决的系统构架。此构架对FPGA的门数规定相对高一些。
3. 以单片机控制、FPGA可编程器件解决为核心模块偏功能实现的系统构架。此构架对FPGA的门数规定相对低一些。
4. 以硬件实现为主，单片机控制兼有的偏功能实现的系统构架。如集成运放参数测定仪。
5. 以单片机、调制芯片、采样电路、频率合成DDS电路、FPGA系统、发射接受模块中的几个部分组成的偏通信传输的系统构架。如单工无线呼喊系统。 （三）　单元设计
即设计系统各个功能模块的具体设计方案。一般有三种类型分为：基于硬件的数字子系统的设计、模拟子系统的设计、单片机子系统的设计。
1. 基于硬件的数字子系统的设计
设计在开发软件平台上Maxplus 进行。设计完毕（编译通过）就运用开发平台上的Maxplus进行仿真，然后烧录（下载）到芯片中。
目前PLD开发软件设计数字子系统的方法有原理图输人法和语言输入法。这里需要特别提到的是VHDL或Verilog等高级硬件描述语言的使用。所以建议参与电子设计竞赛的学生应认真学习，纯熟掌握VHDL或Verilog，以便在设计过程中能很好地运用。一般我们用VHDL或Verilog设计控制器和某些较特殊的模块．而一般的模块仍然采用原理图输人方式，尽量运用前人的成果并最终用原理图输入法完毕顶层设计。这种安排比较直观，便于调试和检查，是一种较好的方法。
关键是使用者是否能较纯熟地掌挥这些器件及其开发软件的使用．由于，这些开发软件的使用通常需要一段熟悉的过程，如在相称生疏的情况下使用它们，则此法有也许成为完毕设计工作的瓶颈。
2. 模拟子系统的设计
我们一般做的工作有设计功能电路、仿真电路、绘制PCB板图。我们用的软件是Protel99se。有余力的同学可以学习Multism 2023进行电路的仿真。（回答protel99se方面的问题）。
3、单片机子系统的设计
我们重要用的是凌阳单片机进行其软件的设计，可以参照凌阳单片机参考书，实现控制液晶、点阵数码管、数码管、步进电机、键盘、外部存储器等等。具体参看图书馆电子图书数据库。
（四）　组装调试
1. 设计系统的物理外观尽量美观、位置合理。
2. 仔细组装电路，避免手直接接触芯片管脚，牢固固定PCB板防止震动，引起系统工作不正常。
3. 调试要仔细，仔细检查电路后在通电源，防止因电源反接烧毁电路。
4. 系统调试通过后，如有富余是需通电是系统工作至少半个小时以上。
5. 保证计算机处在正常工作状态（无病毒），做好设计软件程序的备份工作，以防误删或感染病毒。
6. 防止意外事情导致设计硬件的损坏。比如饮用水流入设计好的电路板中。
（五）　撰写设计论文
具体参照全国大学生电子设计竞赛获奖作品选集（２００５）　ＴＮ02 8649b　　
附录
参考书目：
１. 振荡电路实用设计手册 TN710.2-62/7743
２. 新型集成器件实用电路 TN4 4750a
３. 一次集成电路合用手册 TN4-62/4750
４. 锁相环电路设计与应用 TN911.8/3426
５. 实用电子电路设计与调试 TN702/7444
６. 通用电子电路应用400例 TN710/2144
７. 实用电源电路设计 TN710/3233
８. 电源集成电路手册 TN86-62/4426
９. 实用电子电路精选 TN710/4744
10.运算放大器应用技巧100例 TN722.7/4550
11.无线发射与接受电路系统 TN839/4482
12.VHDL数字电路设计与应用实践教程 TN79/1052
13.控制专用集成电路及应用 TN4/0725
14 集成电路应用500例 TN4/6001
重要仪器：
数字和模拟示波器 万用表 稳压电源 频率计 DDS芯片 液晶 数码管 外部ROM 语音芯片 步进电机
基本电子元器件的辨认和使用方法