电子设计竞赛培训讲座

如何参与2014年电子设计竞赛张海峰HFZHANG0811@126.COM2014.3.8内容提要1、电子设计竞赛的简介2、校电子设计竞赛选拔方法3、组队原则及上交作品4、赛前学习培训内容5、借用TI实验仪器箱一、电子设计竞赛的简介全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的四大学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动全国普通高等学校促进信息与电子类学科面向二十一世纪课程体系和课程内容的改革，促进教育也要实现两个转变重要思想的落实，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

竞赛时间和竞赛周期

竞赛时间定于竞赛举办年度的9月份，赛期四天。从1997年开始，每二年举办一届全国大学生电子设计竞赛，即凡逢单数年号时举办全国竞赛，其他时间各省赛区举行竞赛。今年是第5届省赛（浙江省从2006年开始的）。竞赛方式竞赛采用全国统一命题、分赛区组织的方式，竞赛采用“半封闭、相对集中”的组织方式进行。竞赛期间学生可以查阅有关文献资料，队内学生集体商讨设计思想，确定设计方案，分工负责、团结协作，以队为基本单位独立完成竞赛任务；竞赛期间不允许任何教师或其他人员进行任何形式的指导或引导；竞赛期间参赛队员不得与队外任何人员讨论商量。参赛学校应将参赛学生相对集中在一个或几个实验室内进行竞赛，便于组织人员巡查。为保证竞赛工作，竞赛所需设备、元器件等均由各参赛学校负责提供。我校的电子设计竞赛历史及管理1995年开始参加全国电子设计竞赛，小规模参加。2006年开始逐渐增加规模2013年滑铁卢学校每年花360万元在学科竞赛上（20多个学科），其中电子设计竞赛达35万元。参加校竞赛后，6月18日开始参加集训，在8月中旬参加省竞赛。在8教完成。（学校提供元器件）二、校电子设计竞赛选拔方法1、2013年3月1日～4月20日，报名组队的大学生进行不限制题目内容的实际电子设计作品制作。在此期间学院将组织为报名参加电子设计竞赛的大学生举办2~3次讲座，介绍电子设计方法等内容。2、2014年4月下旬，学院组织对所制作的作品进行评测，成绩合格的队将安排指导教练，准备参加2014年5月举行的校电子设计竞赛。3、校竞赛成绩优良的学生将参加校举办的暑期集训，并参加8月份的浙江省大学生电子设计竞赛。二、校电子设计竞赛选拔方法4、对2013年参加过全国大学生电子设计竞赛并获省2等奖及以上的队，如果希望参加2014年的省电子设计竞赛，也需要重新报名，该队允许不参加学院组织的培训，也可以不参加校竞赛，学院将直接推荐参加暑期集训，并参加浙江省大学生电子设计竞赛。如果由1名获二等奖以上的队员重新与另外获奖队员组队，该队可以不参加学院组织的培训和制作作品，但必须参加校电子设计竞赛的选拔，方可参加暑期集训和浙江省大学生电子设计竞赛。5、获2013年TI创新项目资助的学生必须组队参加校电子设计竞赛、选拔后参加暑期集训和省电子设计竞赛。三、组队原则及上交作品电子大赛三个人为一组，一般分工为：一个负责软件（至少51单片机要学会），一个负责硬件（电路和画板），一个负责论文。先找好搭档分工好。每位自己硬件和软件都要会一点。负责硬件的多看些模电和数电的知识。负责软件的多看单片机（重要）。注意：比赛时和平时三个人一定要多沟通！如何完成第一个作品1、截止4月20日，每队至少提交1个作品。可以是以前电子设计题目的作品，也可以是自选的题目。一般来说是有单片机控制的，除非是高性能的模拟系统。元器件自费。2、可以采用洞洞板焊接的系统，但要求布局美观，最好是自己制作PCB板。3、学会使用示波器、信号发生器、万用表，调试自己制作的系统。4、第2教中201实验室、电子学院学生科协作为开放实验室，大家可以去预约制作调试。5、可以找电子学院的老师作为指导教师在老师的实验室完成。在4月底学院测试时提前向声明。1、确定试题方向，补充相关基础知识从历届电子设计竞赛试题来看，一般可以分为控制类（以小车为代表），仪器仪表类（除了示波器，频率计这类题目还包括一些数据采集处理类的题目），通讯类（调制、解调、无线通讯），电源类（电压源，电流源，开关电源等），宽带放大器类等这几个类型。大家应该有针对性地做准备，确定自己的方向，再进行训练。这几年各类之间在相互渗透，出现了交叉的题目。已经有一定基础后2、准备常用模块（1）电源模块+12V（LM7815），-12V（LM7915），+9V(LM7809)、-9V(LM7909)、+5V(LM7805)、+3.3V(LM1117)较为常用。如果做成可调的采用正电源LM317，负电源采用LM337。如果用电池那么还要考虑升压模块（DC/DC)，设计时要有一定的功率；（2）最小系统和系统的扩展，最简单的采用单片机STC89C52,上面应该有显示器、按键、晶振、EEPROM等,将I/O引脚引出，可以扩展一些I/O口，如果题目允许干脆加CPLD/FPGA；2、准备常用模块（3）驱动模块，电机驱动L298必备，也可以考虑准备CMOS，步进电机控制可以考虑加L297，继电器电路也可以做一下，用ULN2803或者ULN2003；（4）各类传感器模块，可以准备寻迹光耦（RPR220），霍尔传感器（A04E）和磁钢，光电槽和码盘，避障的光电开关，趋光的光敏电阻或者光敏二极管，另外最好准备些以前比赛中出现过的传感器，比如接近开关（探测金属），角度传感器，超声波等等；各类无线传感器(315MHZ，2.4GHZ)（5）信号处理模块.比如光耦我们希望它输出开关量，所以配合光耦，比较器模块是必备的（推荐LM339、LM393），又比如信号回来需要放大，那就需要用到运放，适当准备几块运放的芯片比如（TL082、TL084）；

（6）AD/DA模块。其实在控制类方面DA在历届比赛中用的并不多，但AD却是经常出现，比如角度传感器进来的电压信号通过AD转化成数字；

2、准备常用模块（7）显示模块：LCD，数码管，LED，蜂鸣器一个不能少，为什么用了LED还用数码管呢，为什么峰鸣器也是显示模块呢，这里的显示人机接口，比如在平衡点稳定了，让峰鸣器响；

（8）键盘模块，有输出当然要有输入。

（9）其他：控制类题目电机是必备的，要有条件把减速电机、步进电机、测速电机都准备好；说到电机，那么联轴器就要准备了，这说明做电子的时候也要适当准备些机械的东西；又比如说考虑周到点，无线通信模块也加进去，那么机、电、光、声、磁就都有了。

2、准备常用模块3、软件上的准备（1）LCD显示程序、键盘输入程序；（2）AD\DASPI传输程序；（3）AD采集后数据处理算法；（4）电机控制程序，要把减速电机做到像步进电机一样一步步走，光调速是不够的，提到调速就要说下面一点PWM了，要把步进电机通过频率和细分调速调到满意。（5）PWM通道和比特率输出；（6）延时和定时（这里的延时指用软件延时，这里的定时指用定时器）；（7）秒表、测速、测距、寻迹算法、避障算法等等；（8）其他。I2C读写程序4、学会查找DATASHEET可以查到许多元器件的资料

可以有设计方案文章WWW.TI.COM

是德州公司的网站，可以下载元器件资料和软件资料校图书馆的电子图书5、报告文档（1）正文不超过8000字（6页）；（2）系统方案包括方案比较、方案论证、方案选择。叙述设计思路，总体方案组成和说明，对各个组成部分作详细说明，给出框图、原理图、软件流程图。通常要提出两、三个方案，并对两、三个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。（3）理论分析与设计根据设计要求达到的性能指标及实现的功能，必须进行理论分析及必要的计算，说明如何保证，进行电路参数的计算及元器件的选择；——按题目要求分类写5、报告文档（4）电路与程序设计（a）说明各单元模块的功能，同时进行电路设计(b)特殊器件的简介；(c)说明软件设计原理及设计所用工具；(d)画出软件设计结构图、说明其功能；(e)画出主要软件设计流程框图,应包括主程序流程框图、中断服务子程序，简单的通信协议。（5）测试方案与测试结果：包括系统指标参数及功能的测试，说明测试方法与测试内容。（a）列出主要的测试仪器、仪表；（b）系统测试：（c）测试结果分析：四、赛前学习内容1、学单片机（51、430、PIC、AVR、ARM、STM32）、嵌入式系统、数字电路、CPLD/FPGA设计、C语言、微机接口RS232\RS485\2、模拟电路。放大、低通滤波、高通滤波、带通滤波。3、CPLD/FPGA编程/模拟用QuartusII4、单片机模拟用Proteus

四、赛前学习内容5、模电模拟用Multisim

6、单片机编程用Keil，用的C语言和汇编7、嵌入式还要用到Linux的内核8、AltiumDesigner画PCB板

9、自己制作PCB板，将设计的PCB通过转印纸印到铜箔板上，再用环保腐蚀剂腐蚀得到PCB板注意事项系统的划分电源滤波模拟电路和数字电路屏蔽和匹配布局、布线（地线、电源线、信号线)及接地10.PCB设计电磁兼容性设计原则：减小循环电流回路面积，从而降低磁场辐射减小导线线路压降，从而降低电场辐射系统硬件制作的三要点系统方案设计、器件选择结构、工艺指标测量推荐使用双层PCB板底层——地线面顶层——信号路径顶层电源、信号路径线无路径线处均用地线填充（大面积）顶层地线用多个金属穿线与底层地线面相连集成芯片接地脚尽量穿孔连接到接地层数字地和模拟地分开，单点相连（防止地阻抗耦合）模拟电路数字电路数字电路模拟电路模拟地数字地A.地线原则：回流路径尽量短；地电流在关键点处产生的干扰应最小定义——电流能够流回源的一条低阻抗路径注意——地线是有阻抗的电源滤波——减小芯片间、芯片内不同区域间耦合B.电源滤波与电源线电源线布线为星形结构VCC1VCC每个节点必须有大的去耦滤波电容（在工作频率处的接地电阻小于1欧）滤波电容的接地点尽量靠近芯片地电源线尽量不要靠近敏感的信号线电源是频率成分最复杂的部件五、借用TI实验仪器箱1、LaunchPad手持板2、MSP-EXP430F5529实验板3、DY-FFTB6638实验箱4、TIVACortex-M4与TI高性能实验套件在第2教学楼中楼3391、LaunchPad手持板可以每队借用一套MSP-EXP430G2LaunchPad。大家可以上/launchpad得到免费的编译器和调试器可以通过USB接口连接到PC机2013年全国电子设计竞赛中有有些高校的参赛队利用该模块作为控制器，最后获奖的。2、MSP-EXP430F5529实验板MSP430USB开发平台安装有SD卡接口102*64点阵LCD3轴加速度计可以上网/msp430usb等

由于包含部件多，直接利用该板作为控制器会被取消资格，但利用该实验板学习430还是很好的。

我们现在只有40套3、DY-FFTB6638实验箱采用MSP430F6638安装有多种模块，如RS232C、RS485、USB、红外线等的接口TFTLCD显示器,字符型LCD,LED接口有矩阵式按键、TOUCHPAD输入接口有小型的直流电机、步进电机的接口还有2.4GHZ的无线控制接口CC1101模块等该实验箱是上海德研电子公司生产的。

我们现在只有20套。4、TIVACortex-M4与TI高性能实验套件

利用TIVACortex-M4(TM4C123G).实验控制板进行ARM程序设计实验箱提供了母版、LED板、DC-DCbuck模块、测频及锁相环模块、电机驱动模块、MDAC模块、LCD模块等

2013.08.27杭州电子科技大学国赛电子元器件采购清单1、引脚电阻（1/4W）：2、6.8、10、12、15、62、68、82、91、100、300、470、1K、3K、3.3k、4.3K、5.1K、6.2k、9.1K、10K、20K、24K、33K、47K、51K、200K、270K、820K、4.7M、10M各1盒2、贴片电阻（0805）0Ω、2Ω、5.1Ω、10Ω、20Ω、120、240、330、475Ω、499Ω、680Ω、3K、4.7K、6.8K、8.2K、12K、30K、47K、62K、120K、200K、1.1MΩ、2MΩ、5.1MΩ各1盘3、精密电位器：5K、50K、100k、200K各50只

100Ω、1K、10K、20k、各100只4、电解电容：10UF/16V、1000uF/16V、2200uF/16V、3300uF/16V、220UF/35V，470UF/35V1000UF/35V、2200uF/35V、3300uF/35V、4700uF/35V、220UF/50V，470UF/50V1000UF/50V、2200uF/50V、3300uF/50V

各1包5、独石电容：0.1uF、0.1uF各1包6、可调电容3-10PF、6-25PF各1包7、贴片电容（0805）：10P、22P、27P、33P、47P、100P、150P、220P、1500P、0.01uF、0.015uF、0.022uF、0.033uF、0.047uF、1uF、各1合8、功率电阻（1W）：0.1Ω、0.2Ω、各100只（各1小包）（10W）：1Ω、2Ω、100Ω各50只9、热敏电阻：10kΩ100只10、色环电感:2.2uH、100uH各200个11、常用运放：

uA741、TL081、LM324

、NE5532

、OP37

各100只12、单片机：

MEGA128、PIC18F452、STM32F103ZET6各30片13、比较器：LM311、LM339各100只14、A/DD/A转换器

TLV5624、TLC5615、TLC5540各30片ADC0809、DAC0832各30片AD770530片15．数字电路：(DIP)74HC04、74HC00、74HC08、74HC07、74HC14、74HC74、74HC123、74HC161、74HC573、CD4051、CD4052、CD4060、74LVC4245各100只16、字符控制器74HC595100片17、压控振荡ＶＣＯ：HC404650片18、通讯芯片MAX232C50片19、串EEPROMAT24C6450片

20、变容二极管：1SV215（3.2pf~30pf）1小包21、三极管：

2N3904、2N3906各1包2SK332、2SC1971各1包TIP122、TIP127、IRF540、IRF640、各1包L297、L298N各100只21、二极管1N4148、1N4007各1包

1N5819、1N5408、FR107各1包SS14、SS34各1包22、AC/DC功率因数变换器L656130片23、DC/DC变换芯片UC384230片24、两相步进电机驱动芯片THB712830片25、桥堆：600V/3A50只26、功率MOS管：

IRF540、IRF640、IRF3205

、IRF9540各100只

27、IC管座：DIP810条、DIP1410条、DIP1610条DIP2010条、DIP2420条

DIP4020条28、无线收发模块

433MHZ20只29、拨码开关：2位、4位、8位各20只30、单股连接线（细）：绿、白、黑各1卷31、单股连接线（粗）：红、黑、蓝各1卷32、带示波器接头连线：2０条33、杜邦线：40芯×30cm长100条34、电压基准芯片：MC1403-2.5V50只35.继电器：

G6A274/DC5V100只36、音频放大器：LM38630片37、数控电位器：:X9C104ST150只38、光耦：4N25、4N38各1包39、发光管：3mm红、黄、绿各1包40、晶振：24M/22.1184M/16M/10M/11.0592M/7.3728M/32.768KHZ各1小包41、LCD显示器64×128点阵20个１６０２字符型5０个42、3V蜂鸣器：1小包43、红外发光管和HS0038B接收头100对44、

PCB通用板：大、中、小（有阻焊）分别100、100、200块

PCB洞板（小）200块

PCB敷铜板：单面3m2

PCB敷铜板：双面1m2

45、PCB板腐蚀剂（环保）5kg46、散热片(TO220)（大于4cm高）

1大包47.电源变压器220V/双１５Ｖ2０Ｗ２０只48．有源钟振20MHZ/40MHZ各30只49、焊丝：1mm、0.8mm、0.5mm各3卷吸枪2把胶棒

30支钻头（Φ0.8mm/1.2mm/2mm/3.5mm）各5盒钻头（Φ1mm）盒50、电源类芯片：LM1117-3.0V、LM1117-adj各100片51、电源类芯片LDO：DC/DC:MC3406350片DC/DC电荷泵：ICL7660CPAZ50片DC/DC：LM2575-ADJ50片

DC/DC：LM2576-ADJ50片三端稳压器：7805100只7905、7806、7906、7812、7912、LM317各５０只电压基准芯片：MC1403-2.5V50只52、信号继电器：G6A274/DC5V50只53、3V蜂鸣器：50个54、红外发光管和HS0038B接收头100对55、功率驱动芯片：IR4427S100片

IR211050片IR210350只56、液晶显示器（１６０２）100块57、数控电位器:X9C104ST1100只58、315M/433M模块（收发）30对59、通用编解码电路PT226230片60、通用编解码电路PT227230片61、调频接收芯片MC336320片62、红外遥控接收,超声波传感器接收用芯片CX20106A63、发光管红、绿、黄（Φ3mm）各1包64、轻触按键（4mm×4mm）1包65、自锁按键（4mm×4mm）1包66、短路帽（2.54mm）1包67、二位接插件（带螺丝）200只68、二位接线端子200只69、单排针、座(2.54mm)各2包弯单排针、座各2包双排针、座

各2包

70、晶振：22.1184M/12M/11.0592M/7.3728M/6M/4M/32.768KHZ各1小包71、电源变压器220V/双１５Ｖ2０Ｗ3０只72、HT131（达林顿输出）直射式红外光电传感器100只73、ST198单光束反射式红外光电传感器200只74、霍尔传感器和磁片200只75、455K陶瓷振子1包76.数字陀螺仪L3G4200D30片77.加速度计ADXL34530片78、超声波传感器30片79、角度传感器30片2013年杭州电子科技大学申请芯片赞助序号PartNumberSimpleDescription1ADS1148IP