电设经验交流东南大学ppt课件

2011瑞萨杯全国大学生电子设计竞赛经验交流,文宸宇 东南大学 南京.江苏,E:简易数字信号传输性能分析仪,我的竞赛历程 知识储备 课程实践环节 校内电类竞赛 赛前准备 赛中注意事项 赛题作品解析 几点体会 总结,content,1.我的竞赛历程,1.1知识储备,fundamental C+程序设计（1.1） 电路基础（2.1） 计算机结构与逻辑设计（数电）（2.1） 电子线路基础（模电）（2.2） 微机原理与接口（2.2） 信号与系统（2.2）,1.1知识储备,Next step 自动控制原理（3.1） 通信电子线路（3.1） 通信原理（3.2） 数字信号处理（3.2）,1.2实践环节,Course experiments 计算机结构与逻辑设计实验（2.1） 门电路逻辑设计、ROM、CPLD、小型控制系统 电路实验（2.1） 模电实验（2.2） 运算放大器、三极管、滤波器、信号整形、功放 微机原理与接口实验（2.2） 汇编语言、利用总线扩展卡和小型外设（键盘、拨码开关、LED、数码管、电动机等）实现一个控制系统,SRTP (students research teaching program),各种竞赛讲座： FPGA、嵌入式、电设、智能车、TI模拟、ALTRA单片机,1.3校内电类竞赛,东南大学PLD设计大赛 东南大学智能车竞赛 东南大学嵌入式系统设计竞赛 东南大学电子设计竞赛,硬件条件,创新实验室 常用仪器设备 学习开发平台,我院的创新实验室,2.赛前准备,时间：11.5 month 选定方向 放大器、仪器仪表、测量控制、通信 确定一两个自己熟悉的、擅长的、有经验的、有兴趣的方向。例如：仪器仪表。 了解大体性能指标 近几届竞赛中相关方向的题目的性能指标及功能要求。例如：带宽、噪声、功能等。 准备常用模块 高速A/D D/A、MCU最小系统版、FPGA、运放通用板（射极跟随、放大、高增益、VGC）、 filter通用板、液晶屏、键盘、存储器、电源模块、DDS模块,软件 电路仿真、滤波器设计、电源设计、Quartus、MCU下载调试平台 算法与驱动 液晶屏驱动、键盘驱动、AD DA驱动、DDS驱动、存储器驱动、MCU与FPGA通信、菜单界面、插值算法、FFT算法、绘图算法 典型系统的搭建 示波器、频谱分析仪、扫频仪,赛前准备的充分与否直接决定了比赛的心态和成绩。只凭借4天3夜的努力是不可能完成一个出色的作品的。 赛前准备是竞赛的重点环节，竞赛只是准备后的发挥，只是准备情况的一次展示。,实验中的文档记录资料是很重要的一个部分。进行材料整理、归纳总结记录的训练，形成良好的实验习惯,3.赛中注意事项,选题 题目要求的解决方案自己熟悉，至少这方面相关的软硬件自己接触过。 方案论证 一定要多提出几套方案，仔细论证后在动手。磨刀不误砍柴工。盲目下手只会浪费时间，越到后期问题越多，甚至有些无法弥补。,计划 大体计划项目进度和休息时间。 作品打包 关键部分的备份 分工与协作 能力互补、调理分工、相互扶助、 相互鼓励 心态 紧张而平和、锲而不舍,4.赛题作品解析,信号产生：m序列 原码、曼彻斯特码、时钟 码率：10Kbps100Kbps，10K步进可调 幅度：TTL电平 噪声：m序列 频率：10Mbps 幅度：100mV-5V连续可调,4.1.题目要求,低通滤波器： 100KHz、200KHz、500KHz 衰减：40dB/dec 通带增益0.24可调 加法电路：噪声和信号的叠加 输出幅度：1V22.5V 同步时钟提取：从带有噪声的信号中提取时钟信号 眼图的显示：示波器和液晶屏 读出眼幅度,4.2.方案选择,信号与噪声产生 FPGA 方便频率调节 方便曼彻斯特码的产生 方便修改 方便显示当前频率 门电路和移位寄存器 成本低，功能专一 调节频率和显示频率麻烦,滤波器 对相位特性没有特殊要求 衰减特性优异 带内外起伏小 巴特沃斯低通滤波器 带内外无起伏 衰减特性可以接受 2阶以上可以满足要求 增益调节 滤波与增益调节分开，电路上容易实现，滤波器不易自激，调节容易实现,数字信号分析 核心问题：同步时钟提取 关键技术：相位锁定、时钟连续 1.功频谱分析法 滤波ADCFFT找出时钟谱线测得时钟频率产生时钟频率 问题：频率测量的误差由FFT的点数决定 频率产生的误差有晶振的准确性与稳定性决定 相位无法锁定,2.数字锁相环 数字基带信号处理中提取同步时钟的标准方法。可以实现严格的相位锁定，可以用FPGA实现。 我们对理论不了解，没用做过相应的实验,3.时域波形分析法 滤波整形找出信号跳变沿根据信号跳变发出时钟的跳变 发出的时钟是根据输入信号的跳变而产生的，可以严格的相位锁定。 难点：跳变沿的判断 时钟连续问题,眼图的显示 示波器：简单，方便 液晶屏：系统的完整性 有特色 对液晶屏熟悉、有相关的驱动和算法准备,4.3.系统框图,作品全图,4.4.关键技术,1.加法电路 电压幅度高，TTL电平有很高直流分量。 高电压、高压摆率运放 采用正负不对称供电：-5V +25V,2.同步时钟提取 眼图不是关键，从眼图中只能看到时钟的频率相位锁定情况，而不能发现是否有时钟缺失现象。,信号、时钟及其曼彻斯特码,方案框图,信号周期测量状态,时钟输出状态,4.5.作品特点,1.通过简单的思路完成了题目的要求. 2.滤波器性能优异，衰减80 dB/dec. 2.最大可在信号幅度比噪声幅度为3/6.5=0.4615的噪声信号中稳定恢复时钟. 3.系统具有完整性和可扩展性.,4.几点体会,4.1关于动机,兴趣是关键，摒弃功利化思想,兴趣给我们强大的动力； 奖项给我们适度的压力和紧迫感。,4.2关于团队合作与分工,合作的重要性 一个人的能力与精力是有限的 分工可以提高效率，使计划更有条理，思路清晰。 如何分工与合作 互补与交叠、任务划分的技巧、互相帮助的重要,4.3.工程意识,理论实践工程,理论、实践与工程之间有很长的路要走。一个理论有了应用，从应用转向模型，从模型转向产品，这中间的每一步都需付出巨大的努力。 我们现阶段的许多项目还只是停留在实践阶段,知识的灵活掌握 一个系统所涉及的知识与技术是多学科多方面的 动手能力的提升 一切的成果都是在不断的调试与改进中实现的，经验也是在此过程中积累 分析问题、解决问题的能力 每一个工程项目都会面临各种各样不可预知的实际问题,4.4. 其他,学会坚持,4.5. 最宝贵的收获,有时调试很长时间没有丝毫进展、有时会因一些小的操作失误而烧毁芯片、有时组员们连续奋战几天几夜早已筋疲力尽、有时大家都已濒临绝望 但这时我们只需坚持，放弃才是彻底的失败。,5.总结,5.1.如何从书本走入实验室,Step one 知识积累是竞赛的基础 Step two 课程实践环节和课程设计是通往竞赛的桥梁 Step three 动手实践是竞赛的灵魂,5.2.关于电设的准备,确定方向 确定一两个自己熟悉的、擅长的、有经验的、有兴趣的方向 了解动向 了解近几届竞赛中相关方向的题目的性能指标及功能要求 准备软硬件模块、搭建实验平台 准备实验仪器、软件平台、FPGA单片机最小系统、 各种常用模块、工具和器件 搭建典型系统 搭建所选方向的典型系统 调整心态,5.3.关于收获,知识 模