電子設計培訓課件

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,*,,A.,大學生電子設計競賽概述,一、,指導思想與目的,,全國大學生電子設計競賽是,1993,年由教育部倡導的，由教育部高等教育司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司共同舉辦并與教學改革實踐緊密結(jié)合的,四大學科競賽,之一，是面向大學生的群眾性科技活動，目的在于推動全國普通高等學校促進信息與電子類學科面向二十一世紀課程體系和課程內(nèi)容的改革，促進教育也要實現(xiàn),兩個轉(zhuǎn)變,重要思想的落實，有助于高等學校實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學風；有助于學生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學生針對實際問題進行電子設計制

2、作的能力；有助于吸引、鼓勵廣大青年學生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。,,,A. 大學生電子設計競賽概述一、指導思想與目的　　全,1,二、,競賽方式,競賽采用全國統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織的方式，競賽采用“半封閉、相對集中”的組織方式進行。競賽期間學生可以查閱有關文獻資料，隊內(nèi)學生集體商討設計思想，確定設計方案，分工負責、團結(jié)協(xié)作，以隊為基本單位獨立完成競賽任務；競賽期間不允許任何教師或其他人員進行任何形式的指導或引導；競賽期間參賽隊員不得與隊外任何人員討論商量。,,,二、競賽方式,2,三、競賽特點與特色,,全國大學生電子設計競賽努力與課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合，與培養(yǎng)學

3、生全面素質(zhì)緊密結(jié)合，與理論聯(lián)系實際學風建設緊密結(jié)合。競賽內(nèi)容既有理論設計，又有實際制作，可以全面檢驗和促進參賽學生的理論素養(yǎng)和工作能力。,,,三、競賽特點與特色　　全國大學生電子設計競賽努力與課程體系,3,四、 競賽內(nèi)容,,以電子電路（含模擬和數(shù)字電路）應用設計為主要內(nèi)容，可以涉及模,-,數(shù)混合電路、單片機、可編程器件、,EDA,軟件工具和,PC,機（主要用于開發(fā)）的應用。題目包括“理論設計”和“實際制作與調(diào)試”兩部分。競賽題目具有實際意義和應用背景，并考慮到目前教學的基本內(nèi)容和新技術(shù)的應用趨勢，同時對教學內(nèi)容和課程體系改革起一定的引導作用。,著重考核學生綜合運用基礎知識進行理論設計的能力，

4、考核學生的創(chuàng)新精神和獨立工作能力，考核學生的實驗技能,(,制作、調(diào)試,),。,在難易程度方面，既要考慮使一般參賽學生能在規(guī)定的時間內(nèi)完成基本要求，又能使優(yōu)秀學生有發(fā)揮與創(chuàng)新的余地。,,,四、 競賽內(nèi)容,4,五、,參賽形式,全國大學生電子設計競賽原則上安排在,單數(shù)年的,9,月中旬,舉行，為期,4,天。競賽以賽區(qū)為單位統(tǒng)一組織報名、競賽、評審和評獎工作。,鼓勵設有信息與電子學科及相關專業(yè)或已開展電子設計科技活動的高等學校，積極組織學生參加全國大學生電子設計競賽。,學生自愿組合，三人一隊，由所在學校統(tǒng)一向賽區(qū)組委會報名。參賽隊數(shù)由學校自行確定。,為鼓勵不同類型的高校和不同專業(yè)或?qū)I(yè)方向的學生都能參加

5、競賽，全國競賽專家組根據(jù)命題原則，將統(tǒng)一編制若干個競賽題目，供參賽學生選用。,競賽所需場地、儀器設備、元器件或耗材原則上由參賽學校負責提供。,,,五、 參賽形式,5,六、,競賽規(guī)則,,參賽學生應是高等學校中具有正式學籍的全日制在校本科或?qū)？茖W生。,參賽學生必須按統(tǒng)一時間參加競賽，按時開賽，準時交卷。各賽區(qū)組委會須按時收回學生的答卷,(,報告和制作實物,),并及時封存，然后按規(guī)定交賽區(qū)專家組評審。,競賽期間，參賽學生可以使用各種圖書資料和計算機，但不得與隊外人員討論，教師必須回避。,競賽期間，各賽區(qū)組委會要組織巡視檢查，以保證競賽活動正常進行。,在競賽中，如發(fā)現(xiàn)輔導教師參與、隊與隊之間討論，隊員

6、與隊外人員討論、不按規(guī)定時間發(fā)題和收卷，以及賽前泄題等違紀現(xiàn)象，將取消獲獎名次，并通報批評。,,,六、競賽規(guī)則,6,七、,競賽評獎,,全國大學生電子設計競賽采取“一次競賽、兩級評獎”方式，評獎等級分為“賽區(qū)獎”和“全國獎”兩種形式。,各賽區(qū)負責本賽區(qū)的評獎工作，賽區(qū)獎的評獎等級及各獎項獲獎比例由各賽區(qū)根據(jù)實際情況自行確定。,賽區(qū)評審結(jié)束后，各賽區(qū)組委會將本賽區(qū)競賽優(yōu)秀參賽隊的設計報告及有關評審材料報送全國組委會，報送的優(yōu)秀參賽隊數(shù)應嚴格控制在本賽區(qū)參賽隊總數(shù)的,12%,之內(nèi)。全國組委會根據(jù)全國專家組的評審結(jié)果確定全國一、二等獎，獲獎總數(shù)原則上不超過全國參賽隊總數(shù)的,10%,。,全國大學生電子設

7、計競賽設立“賽區(qū)優(yōu)秀組織獎”，對當年競賽組織中表現(xiàn)出色的賽區(qū)組委會給予表彰獎勵；同時設立“優(yōu)秀征題獎”，對當年競賽征題工作中表現(xiàn)突出的個人給予表彰獎勵。,,,七、 競賽評獎,7,,B.,電子系統(tǒng)設計,一、賽題分析,,縱觀歷屆賽題，大致可分為以下四類：,,(1),基本電路：,此類賽題有：“簡易數(shù)控直流電源” ，“直流穩(wěn)定電源”，“測量放大器”，“高效率音頻功率放大器”等。,,(2),測量儀器：,此類賽題有：“實用信號源的設計與制作”，“簡易電阻、電容、電感測試儀”，“簡易數(shù)字頻率計”，“數(shù)字式工頻有效值多用表”，“頻率特性測試儀”，“波形發(fā)生器”，“簡易數(shù)字存儲示波器”。,,(3),通信設備：,

8、此類賽題有：“簡易無線電遙控系統(tǒng)”，“調(diào)幅廣播接收機”，“短波調(diào)頻接收機”，“調(diào)頻收音機”，“數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)”等。,,(4),其他：,如“水溫控制系統(tǒng)”，“自動往返電動小汽車”，“數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)”，“多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。,后三類的賽題都屬于電子系統(tǒng)設計的課題。即使是基本電路類賽題，例如測量放大器，其控制功能亦相當復雜，設計時也應按系統(tǒng)設計的方法完成。,,,B. 電子系統(tǒng)設計一、賽題分析 縱觀歷屆賽,8,,,電子設計培訓課件,9,賽題涉及到知識,:,低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、微機原理、傳感器、電子測量等,,,晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、可編程邏輯器件,。,考

9、查學生的能力：電路設計、原理分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)調(diào)試等,,,工程實踐能力和創(chuàng)新設計能力,。,體現(xiàn)的意圖：對知識的掌握、應用知識、解決問題的思維、合作精神。,,,賽題涉及到知識:低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、微機原理、傳感,10,二、電子系統(tǒng)設計的基本方法,電子系統(tǒng)的設計方法有,自頂向下、自底向上,以及,自頂向下與自底向上相結(jié)合,的設計方法。,自頂向下方法的特點是將系統(tǒng)按“,系統(tǒng),-,子系統(tǒng),-,功能模塊,(,或稱部件,)-,單元電路,-,元、器件,-,版圖,”這樣的過程來設計。,自頂向下法從系統(tǒng)級設計開始，首光根據(jù)設計課題中對系統(tǒng)的指標要求，將系統(tǒng)的行為,(,功能,),全面、準確地描述出來，然

10、后根據(jù)該系統(tǒng)應具備的各項功能將系統(tǒng)劃分和定義為若干個適當規(guī)模的、能夠?qū)崿F(xiàn)某一功能且相對獨立的子系統(tǒng)，全面、準確地描述它們的功能,(,即輸入、輸出關系,),及相互之間的聯(lián)系，這項任務完成之后、就設計或選用一些部件去組成實現(xiàn)這些既定功能的子系統(tǒng)，最后進行元件級的設計，即選用適當?shù)脑崿F(xiàn)前面所設計的各個部件。,自頂向下法是一種概念驅(qū)動的設計方法，該方法要求在整個設計中盡量運用概念（抽象,),去描述和分析設計對象，而不要過早地考慮實現(xiàn)該設計的具體電路、元器件和工藝，以便抓住主要矛盾，避免糾纏在具體細節(jié)上這樣才能控制住設計的復雜性。,,,二、電子系統(tǒng)設計的基本方法 電子系統(tǒng)的設計方法有自,

11、11,電子系統(tǒng)設計方法,,,電子系統(tǒng)設計方法,12,自頂向下法應遵循的原則：,(1),正確性和完備性原則,該方法要求在每一級,(,層,),的設計完成后。都必須對設計的正確性和完備性進行反復的細致檢查，即檢查指標所要求的各項功能是否都實現(xiàn)了，且留有必要的余地，最后還要對設計進行適當?shù)膬?yōu)化。,(2),模塊化、結(jié)構(gòu)化原則,每個子系統(tǒng)、部件或子部件應設計成在功能上相對獨立的模塊，即每個模塊均有明確的可獨立完成的功能，且對某個模塊內(nèi)部進行修改時不應影響其他的模塊。子系統(tǒng)之間、部件之間或者子部件之間的聯(lián)系形式應當與結(jié)構(gòu)化程序設計中模塊間的聯(lián)系形式相仿。,(3),問題不下放原則,在某一級的設計中如果遇到問題

12、時，必須將其解決后才能進行下級,(,層,),的設計，切不可把上一級,(,層,),的問題留到下一級,(,層,),去解決。,,,自頂向下法應遵循的原則：,13,(4),高層主導原則,在底層遇到的問題找不到解決辦法時，必須退回到它的上一級,(,層,),去甚至再上一級去，通過修改上一級的設計來減輕下一級設計的困難，或找出上一級設計中未發(fā)現(xiàn)的錯誤并將其解決，才是正確的解決問題的策略。,,(5),直觀性、清晰性原則,設汁中不主張采用那些使人難以理解的訣竅和技巧，應當在實際的設計中和文檔中直觀、清晰地反映設計者的思路。設計文檔的組織與表達應當具有高度的條理性與簡潔明了性。一個可懂性好的設計，不僅使得同一項目

13、組的設計人員之間的交流方便、高效，而且使今后系統(tǒng)的修改、升級和維修大為方便。,,,(4)高層主導原則 在底層遇到的問題找不到解決辦法時，必須,14,自底向上的方法則相反“,按元器件,(,版圖,)-,單元電路,-,功能模塊,-,子系統(tǒng),-,系統(tǒng),”這樣的過程來設計。,自底向上的方法是根據(jù)要實現(xiàn)的系統(tǒng)的各個功能的要求，先從可用的元件中選出合用的，設計成,—,個個部件，當一個部件不能直接實現(xiàn)系統(tǒng)的某個功能時，就須由多個部件組成子系統(tǒng)去實現(xiàn)其功能，直至系統(tǒng)所要求的全部功能都能實現(xiàn)為止。顯然，由于在設計過程中，部件設計在先，設計人員的思想將受限于這些所設計出的或選用的現(xiàn)成部件，便不容易實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清

14、晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設汁。因此在現(xiàn)代設計中普遍采用自頂向下法。但自底向上法也并非完全無用武之地，它在系統(tǒng)的組裝和測試過程中卻是行之有效的。,,,自底向上的方法則相反“按元器件(版圖)-單元電路-,15,三、電子系統(tǒng)設計的一般步驟 審題、方案論證、單元設計、組裝調(diào) 測和總結(jié)報告。,1,、審題,設計的第一步是審題，即對設計課題作認真的分析，而在未將競賽題充分“吃透”以前，千萬不要匆匆動手設計。特別要注意不要選取與自己的背景知識相差太遠的賽題，因為競賽只有,4,天時間，每一分鐘都十分寶貴，是輕易返工不得的。必須將

15、題意理解清楚，明確題目要求我們“做什么,?”,，以及 “做到何種程度,?”,，即明確所要設計的系統(tǒng)的功能、性能、技術(shù)指標及要求。對賽題中每一個細節(jié)都不能放過，來不得半點含糊，否則將有偏題或漏題的危險。,,,三、電子系統(tǒng)設計的一般步驟 審題、方案論證,16,2,、方案論證,,弄清“做什么,?”,以及“做到何種程度,?”,后．就要考慮“怎樣做,?”,了，這需要對完成該任務的方法充分地調(diào)研，查閱有關資料。一般僅參考教科書是不夠的，因為教科書上所介紹的通常只是一些基本原理，與實際使用的電路和系統(tǒng)還有一些差別，而且常常不能反映最新的科技成果，所以建議到文獻資料中去查找，最好能通過網(wǎng)絡來

16、檢索，可以參照一些與設計題目相同或相近的產(chǎn)品或以往賽題所使用的方法，但要注意這些方法的使用條件與賽題是否相符，賽題所要求的性能指標是否能達到，對于可以采用的各種方法，須認真比較它們的優(yōu)缺點，特別要注意討論設計的可行性。 可行性包括：,,(1),所使用的器件能否保證供應？價格加何,?,(2),設計的難度如何,?,自己的知識與能力能否勝任？,,(3),工作量如何,?4,天時間能否完成？,,(4),有無進一步發(fā)揮的余地,?,,對上述問題經(jīng)過充分、細致的考慮和分析比較后，擬訂較切實可行的方案。,,,2、方案論證,17,方案設計步驟,①行為描述與設計（系統(tǒng)的外部特性描述）,包括：系統(tǒng)有哪些主要功能以及

17、輸入和輸出,?,它們各是什么物理量？有何特征,?,相互之間是什么關系？其來源或負載是什么,?,對系統(tǒng)的信號源和負載有何要求,?,②,結(jié)構(gòu)描述與設計（系統(tǒng)的內(nèi)部特性描述）,,包括：實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基本原理、基本框圖、系統(tǒng)的基本控制流程。注意此時的方框圖通常只要畫出一些子系統(tǒng)，以及各子系統(tǒng)之間的接口要求。例如“簡易數(shù)字頻率計”的設計中就將系統(tǒng)劃分為輸入通道、多周期同步等精度測量頻率計的核心結(jié)構(gòu)、鍵盤開關旋扭以及,LED,數(shù)碼顯示器。一 般說來，這些子系統(tǒng)有數(shù)字子系統(tǒng)、模擬子系統(tǒng)、計算機,(,單片機、,DSP),子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、時鐘子系統(tǒng)等類型。,,這一步最關鍵之處是確定系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)。,,,方案

18、設計步驟,18,一個系統(tǒng)可以用模擬技術(shù)完成，也可以用數(shù)字技術(shù)完成，這是兩種不同的實現(xiàn)技術(shù)。一般說來，用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)有以下優(yōu)點：,,a.,數(shù)字系統(tǒng)對于器件參數(shù)的依賴較少，系統(tǒng)購抗干擾性較強，一般情況下，只要設計的邏輯正確，成功的可能性較大。而模擬系統(tǒng)對器件的要求較高，且影響系統(tǒng)性能的因素很多，雖然通常所使用的器件量較少，但調(diào)試比較困難，設計人員如無較豐富的實踐經(jīng)驗，很難設計出指標完善且穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。,,b.,目前數(shù)字電路的集成工藝已非常成熟，集成規(guī)模已達每片數(shù)十萬門、,100,萬門的超大規(guī)模集成芯片也已問世，各種可編程邏輯器件以及單片機的應用已很普遍，這樣就使得系統(tǒng)的器件量大大減少，而模擬集成

19、電路還遠達不到此水平。,,c.,現(xiàn)代的復雜系統(tǒng)幾乎都離不開計算機處理，而用計算機處理的只能是數(shù)字信號，因此用數(shù)字方法設計的系統(tǒng)無論在質(zhì)量、精度、可靠性還是成本方面都比用模擬方法設計的系統(tǒng)優(yōu)越。,,,一個系統(tǒng)可以用模擬技術(shù)完成，也可以用數(shù)字技術(shù)完,19,數(shù)字實現(xiàn)技術(shù)又可分為硬件實現(xiàn)和借助計算機,(,或單片機、信號處理芯片,),用軟件實現(xiàn)的兩種方法。從原理上講，任何數(shù)字系統(tǒng)均可用軟件技術(shù)實現(xiàn)，例如采用單片機系統(tǒng),(,電子設計競賽中使用最多的方法,),，但其速度有一定局限，在對系統(tǒng)運行速度有一定要求的情況下，有時必須采用硬件數(shù)字系統(tǒng)。例如。如“簡易存儲示波器”中關于信號處理的電路是一個數(shù)字電路，如全

20、部用單片機處理，從原理上看是可能的，但賽題要求最高掃描速度為,20us,／,div,，水平分辨率為,20,點／,div,，這樣電路的最高采樣率為,1Msa,／,S,，時鐘頻率為,12MHz,的一般單片機是不能勝任的，因而必須采用硬件來實現(xiàn)。,,,數(shù)字實現(xiàn)技術(shù)又可分為硬件實現(xiàn)和借助計算機(或單片,20,③物理描述與設計,包括：確定各子系統(tǒng)中所使用的關鍵模塊、關鍵元器件以及輸入／輸出接口的類型、布局的幾何式樣與尺寸、位置和安裝方法等。,系統(tǒng)設計的可行性需要通過對所選用的物理器件等的調(diào)查才能確定，在這一步查詢手冊和上網(wǎng)查詢是非常必要的。,在設計過程中要敢于創(chuàng)新，敢于采用新技術(shù)，不斷完善所提的方案，要

21、提出幾種不同的方案，從其可行性進行論證，即從完成的功能的齊全性、性能和技術(shù)指標的高低程度、經(jīng)濟性、技術(shù)的先進性以及完成的進度等方面進行比較，最后選擇,—,個較好的方案。,在設計總體方案時，還有個問題需要解決，此問題在一般設計時常常不被重視，但對電子設計競賽而言，由于其特殊的設計條件,(,時間短，半封閉,),，就顯得非常重要。這就是,--,對系統(tǒng)功能的檢測。,,,③物理描述與設計,21,④系統(tǒng)功能的檢測,——,確定系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境,,在擬訂初步方案時，需認真討論系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境，因為一個電子系統(tǒng)是否符合設計要求，不能“定性”地回答，需要憑借科學的數(shù)據(jù)或文件來證明，而用什么

22、手段和儀器去檢測，應在設計開始時就擬定，并做好充分的準備。,如對于儀器的指標，應采用高一精度的測量儀器才可測量。,有些指標可能不是在系統(tǒng)的輸出端測量，而是在系統(tǒng)中的某個節(jié)點上測量，在制作時就應預先安排好測試點，否則就有可能需要在集成電路引腳或其他不合適的地方測量，既不方便，有時還合造成線與線之間的短路，如因此損壞了系統(tǒng)，就會帶來更大的遺憾。這些問題，也應在制定方案時有所考慮，作為一個要點記錄在案，在具體電路設計時實現(xiàn)。,,,④系統(tǒng)功能的檢測——確定系統(tǒng)功能的檢測方法和檢測環(huán)境,22,3,、單元設計（設計的逐層細化）,,,3、單元設計（設計的逐層細化）,23,4,、組裝調(diào)測,設計完畢，進入裝配、

23、調(diào)試階段，這是大學生電子設計競賽中至關重要的一個環(huán)節(jié)。設計成功與否，是用作品體現(xiàn)的，競賽成績的評定，賽區(qū)成績主要取決于作品的實測結(jié)果是否滿足賽題的要求，全國決賽成績,2,／,3,取決于作品的實測結(jié)果是否滿足賽題的要求，,1,／,3,取決于報告的水平。,一般的組裝可在通用印制板上完成，組裝前須設計好各元器件之間的的布局。如缺乏使用計算機模擬的條件，有時還需事先在面包板搭試，對高頻電路，最好制作印制電路板，繪制印制電路板時一定要充分考慮電磁兼容的問題，防止因干擾影響電路的正常工作。,組裝調(diào)試工作與設計時相反，是采用自底向上的方法，其過程是先電路及部件，再子系統(tǒng)，最后才是整個系統(tǒng)。所以通常應先調(diào)試每

24、個單元，單元調(diào)試正確后，再調(diào)試整個系統(tǒng)，并認真做好記錄。,當整個系統(tǒng)的工作調(diào)整至正常時，需要選用恰當?shù)臏y量儀器，對照任務書中各項技術(shù)指標的要求，逐一進行定量的測量，根據(jù)測量結(jié)果判斷是否滿足任務書的要求。,,,4、組裝調(diào)測 設計完畢，進入裝配、調(diào)試階段，這是大,24,5,、總結(jié)報告,撰寫設計報告也是非常重要的一環(huán)、專家們將從報告中了解設計者的設計思想、設計過程與設計結(jié)果。從而了解設計者的基本概念是否清楚，設計結(jié)果是否正確，是否有創(chuàng)新等，所以設計者完成作品的同時必須交出一份科學、完整、符合要求、有新意的報告。,設計文檔也是科研或產(chǎn)品設計的重要組成部分。一個科學的設計方法應當從設計一開始就

25、與之平行地建立設計文檔，即將每一次的設汁思想、方案論證、分析計算和各階段的最終設計結(jié)果,(,包括圖紙與數(shù)據(jù),),都加以記錄整理，編寫成結(jié)構(gòu)化、條理分明、文字簡練的文檔。,設計報告應包括,（,1,）方案設計與論證；（,2,）必要的理論計算；,(3),電路圖和有關的設計文件；,(4),測試方法和數(shù)據(jù)；,(5),結(jié)果分析。,,,5、總結(jié)報告 撰寫設計報告也是非常重要的一環(huán)、專家,25,電子系統(tǒng)設計的全過程,,,電子系統(tǒng)設計的全過程,26,四、單片機控制子系統(tǒng)設計,單片機控制子系統(tǒng)在電子設計競賽中應用非常普遍，其設計過程可分為,確定任務、總體設計、子系統(tǒng)設計、硬件設計與調(diào)試、軟件設計與調(diào)試和

26、總調(diào),等步驟。,單片機控制子系統(tǒng)設計流程,,,四、單片機控制子系統(tǒng)設計 單片機控制子系統(tǒng)在電子,27,1,、確定任務,是否采用單片機是在總體設計階段確定的。如果確定采用以單片機為核心的設計方案，單片機子系統(tǒng)所應完成的功能以及輸入信號,(,包括所需要的中斷請求信號,),、輸出信號等就應當被確定，并對這些信號的電平大小也作了規(guī)定。,2,、總體設計,首先根據(jù)任務選擇合適的機型。 選擇時應根據(jù)所需要完成的功能，指令執(zhí)行的速度、所需的,I/O,端口數(shù)，對并、串行端口的特殊要求，對片內(nèi),RAM,、片內(nèi)定時器／計數(shù)器以及對成本等要求而定，但,最重要的一個,原則還是選自己所熟悉的機型,，除非在訓練

27、時有足夠的時間可以對新的優(yōu)秀的機型進行訓練。,,,1、確定任務 是否采用單片機是在總體設計階段確定的,28,3,、硬件設計與調(diào)試,硬件設計的任務有兩點：一是補充在總體方案時的不足，例如“簡易數(shù)字頻率計”的設計，倘若單片機內(nèi)部的定時器／計數(shù)器資源不能滿足計數(shù)器容量的要求，則還需要安排外部硬件作計數(shù)器的一部分或全部。二是構(gòu)建一個單片機最小系統(tǒng)，所謂最小系統(tǒng)，就是在外部電路盡可能少的條件下可以獨立工作的單片機系統(tǒng)，最簡單的最小系統(tǒng)可使用片內(nèi),E,2,PROM,程序存儲器,(,倘若該存儲器的容旦足夠使用,),，因而只需要加上合適的晶體構(gòu)成單片機的時鐘，在,RST,端加上手動復位功能即可。,在

28、硬件設計完成后，最好先調(diào)試，待調(diào)試成功后再進入下一步,-----,軟件設計。,,,3、硬件設計與調(diào)試 硬件設計的任務有兩點：一是補,29,4,、軟件設計,軟件設計最重要的是建立數(shù)學模型，確定算法和安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是設計能否成功的關鍵。這一步完成后，應繪出若干程序流程圖,(,包括主程序和子程序,),，并作為編制程序的依據(jù)。,編程語言可以是匯編語言或,C,語言等，一般情況下建議使用,C,語言。因為：,（,1,）編程者無須很熟悉單片機的指令集及具體硬件。也能編出符合硬件實際的專業(yè)水平的程序。,（,2,）用,C,語言編譯出來的機器語言程序的堅固性好。不易發(fā)生因數(shù)據(jù)在運行中間被破壞而導致程序

29、運行異常的情況，這是出為,C,語言對數(shù)據(jù)進行了許多專門的處理。,（,3,）,C,語言提供處理復雜的數(shù)據(jù)類型,(,如數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針,),的機制，大大增強了程序處理的能力和靈活性。,,,4、軟件設計 軟件設計最重要的是建立數(shù)學模型，,30,,(4)C,語言編譯器提供常用標準函數(shù)庫供用戶直接使用，使用時只須簡單地引用說明即可，非常方便。,,(5),程序移植、函數(shù)引用方便，能夠適應幾十種單片機系列芯片，因為,C,編譯器提供了眾多的頭文件?？赏ㄟ^在頭文件定義宏，來說明復雜數(shù)據(jù)類型的原型和函數(shù)原型，這不僅有利于程序的移植，復雜數(shù)據(jù)類型的定義和函數(shù)的引用性說明，還可為單片機的系列

30、化產(chǎn)品提供片上資源的說明。,,(6),含通用初始化軟件，單片機上的資源初始化是很麻煩的的事，現(xiàn)已有廠商用,C,語言編寫了專門的應用程序。自動生成符合具體要求的創(chuàng)始化程序，給開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的用戶提供了極大的力便 。,,,(4)C語言編譯器提供常用標準函數(shù)庫供用戶直接使用，使用時,31,五、模擬子系統(tǒng)的設計,模擬子系統(tǒng)設計步驟通?？煞譃榭傮w設計、模塊劃分與指標分配、功能塊設計、級間耦合電路設計、指標核算、,PCB,設計、調(diào)試等步驟。,,1),總體設計,先分析系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號，將每 個輸入信號的波形和幅度、頻率等參數(shù)以及對輸出的要求都準確地搞清楚，從而明確系統(tǒng)的功能和各項性能指標，例如

31、增益、頻帶寬度、信噪比、失真度等，作為設計的基本要求，并由此選樣子系統(tǒng)的方案。,,,五、模擬子系統(tǒng)的設計 模擬子系統(tǒng)設計步驟通?？煞?32,2),模塊劃分與指標分配,總體方案設計完成后，應作出子系統(tǒng)的框圖，接著，應將某些技術(shù)指標在各級方框中進行合理的分配，這些指標包括增益、噪聲、非線性等，因為它們都是各部分指標的綜合結(jié)果， 將指標分配到各模塊以后，就對各模塊提出了定量的要求。,3),功能塊設計,,這一步應選擇功能塊的具體電路，并通過計算完成各個功能單元的外接電路與元件的配置，與數(shù)字子系統(tǒng)不同的是，在模擬子系統(tǒng)的設計過程中還要考慮如下問題：,(1),模擬子系統(tǒng)的設計中不僅要滿足一般的

32、功能和指標要求，還應特別注意技術(shù)指標的精度及穩(wěn)定性，應充分考慮元器件的溫度特性、電源電壓波動、負載變化及干擾等因素的影響，要注意各功能單元的靜態(tài)與動態(tài)指標及其穩(wěn)定性，更要注意組成系統(tǒng)后各單元之間的耦合形式、反饋類型、負載效應及電源內(nèi)阻、地線電阻等對系統(tǒng)指標影響。,,,2)模塊劃分與指標分配,33,(2),應十分重視級間阻抗匹配問題， 例如一個多級放大器，其輸入級與信號源之間的阻抗匹配有利于提高信噪比，中間級之間的阻抗匹配有利于提高開環(huán)增益；輸出級與負載之間阻抗匹配有利于提高輸出功率和效率等。,(3),元器件選擇應注意參數(shù)的分散性及溫度的影響，在滿足設計指標要求的前提下，應盡量選擇來源廣泛的通

33、用型元器件。,可供選擇的元器件有：①各類晶體管。②運算放大器。③專用集成電路。④可編程模擬器件。,無論使用什么器件都應認真查閱器件手冊，弄清器件的各個參數(shù)是否符合技術(shù)指標。并考慮如下問題：,①器件的來源是否廣泛，切不可選取那些市場很少見，難以買到的產(chǎn)品；,②要盡量選取較新問世的產(chǎn)品，不要選取那些已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品；,③盡量選取調(diào)試容易的器件；,④盡量選取自己曾經(jīng)使用過的器件；,⑤價格過于昂貴的器件不宜使用。,,,(2)應十分重視級間阻抗匹配問題， 例如一個多級放大器，其,34,,4),耦合電路的設計,各級電路之間的偶合必須適配，其個最主要的是阻抗匹配問題。,5),指標核算,對于模擬子系統(tǒng)，由于它

34、在相當程度上是依賴參數(shù)之間的配合，而每一步設計的結(jié)果又總會有一定的誤差，整個系統(tǒng)的誤差是各部分誤差的綜合效果，就有可能使系統(tǒng)誤差超出指標要求。所以對模擬子系統(tǒng)而言，在完成前一步設計后，有必要重新核算一次系統(tǒng)的參數(shù)，看它是否滿足指標要求。核算系統(tǒng)指標的方法是按與設計相反的路徑進行。,6)PCB,設計,畫出子系統(tǒng)元器件布置圖和印制電地板的布線圖。并考慮其測試方案，設置相關的測試點。,,,4)耦合電路的設計,35,六、數(shù)字子系統(tǒng)的設計,數(shù)字子系統(tǒng)設計步驟大致為：明確設計要求、確定設計方案和模塊設計。,1),明確設計要求,首先明確數(shù)字系統(tǒng)的輸入和輸出，數(shù)字系統(tǒng)的輸入和輸出都應是數(shù)字量，然而實際與系統(tǒng)相

35、連接的卻不一定是數(shù)字量。由于所使用的器件的生產(chǎn)工藝不同，對輸入信號和輸出負載的要求也不問，如,TTL,和,CMOS,工藝生產(chǎn)的芯片的邏輯電平有差別，輸入阻抗和帶負載能力也不一樣，在與其他系統(tǒng)相連接時，就有許多接口問題需要考慮。在輸入、輸出的邏輯信號中，還需要弄清他們的工作頻率，串行還是并行。 對控制信號，還要了解其有效電平的極性。但這一切只是初步確定，有些信號在設計過程內(nèi)還要根據(jù)需要調(diào)整，有時還要增加某些信號或去掉某些信號。,,,六、數(shù)字子系統(tǒng)的設計 數(shù)字子系統(tǒng)設計步驟大致為：明確設,36,,2),確定設計方案,確定設計方案前應先考慮采用什么實現(xiàn)技術(shù)，在用硬件實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)時，,盡量使用中

36、大規(guī)模集成電路。,,3),模塊設計,根據(jù)子系統(tǒng)詳細框圖中的每一個模塊，選樣合適的集成電路,(,用,M5I,、,SSI,方法,),或在,PLD,開發(fā)平臺的器件庫中選擇合適的器件。,對于規(guī)模較大或功能較特殊的模塊，市場上沒有相應的元件時，需要設計者自行設計。,無論采用什么方法，都需要對各集成功能模塊相當熟悉，所以在學習和訓練過程中，應注意積累關于各種模塊的使用的知識，特別注意什么樣的功能可使用什么器件實現(xiàn)，其優(yōu)缺點如何等問題。,,,2)確定設計方案,37,七、電子設計競賽訓練方法,“三階段訓練法”：,(1),基礎訓練,—,達到“五會”,(,會看圖，會查資料，會焊接安裝，會測量，會寫文檔,),,熟悉

37、：,Protel,、,PLD,和單片機編譯軟件,會使用：萬用表、示波器、信號發(fā)生器等測量儀器,時間,20,天,(2),模塊訓練,—,達到建立相關硬件、軟件、資料的“資源庫”,時間,30-60,天,包括：,(a),振蕩器或信號發(fā)生器,,(b),放大器 重點是可編程放大或衰減、低通、高通、帶通、調(diào)諧濾波器等。,,(c),運算放大器,—,差放、跟隨器、運算器、電壓,/,電流變送器。,,(d),調(diào)制與解調(diào),,(e),數(shù)字電路方面,A/D,、,D/A,、比較器、邏輯門、計數(shù)器、可編程邏輯器件。,,(f),常用傳感器和執(zhí)行器電路,聲納、紅外、霍爾、光電編碼、繼電器、電機等。,（,g),單片機 最小

38、系統(tǒng)、編程方法、顯示器與接口電路、鍵盤與接口電路。,(3),綜合訓練,—,將模塊綜合成某種系統(tǒng)。,,時間,20,天,,,七、電子設計競賽訓練方法“三階段訓練法”：,38,八、電子設計競賽賽題分析舉例,例,1,：電動車蹺蹺板,—2007,年賽題,一、任務,設計并制作一個電動車蹺蹺板，在蹺蹺板起始端,A,一側(cè)裝有可移動的配重。配重的位置可以在從始端開始的,200mm,～,600mm,范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整步長不大于,50mm,；配重可拆卸。電動車從起始端,A,出發(fā)，可以自動在蹺蹺板上行駛。電動車蹺蹺板起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)示意圖分別如圖,1,和圖,2,所示。,,二、要求,1.,基本要求,在不加配重的情況下，

39、電動車完成以下運動：,（,1,）電動車從起始端,A,出發(fā)，在,30,秒鐘內(nèi)行駛到中心點,C,附近；,（,2,）,60,秒鐘之內(nèi)，電動車在中心點,C,附近使蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，保持平衡,5,秒鐘，并給出明顯的平衡指示；,（,3,）電動車從（,2,）中的平衡點出發(fā)，,30,秒鐘內(nèi)行駛到蹺蹺板末端,B,處（車頭距蹺蹺板末端,B,不大于,50mm,）；,（,4,）電動車在,B,點停止,5,秒后，,1,分鐘內(nèi)倒退回起始端,A,，完成整個行程；,（,5,）在整個行駛過程中，電動車始終在蹺蹺板上，并分階段實時顯示電動車行駛所用的時間。,,,八、電子設計競賽賽題分析舉例例1：電動車蹺蹺板—2007年賽,39,

40、,,電子設計培訓課件,40,2.,發(fā)揮部分,將配重固定在可調(diào)整范圍內(nèi)任一指定位置，電動車完成以下運動：,（,1,）將電動車放置在地面距離蹺蹺板起始端,A,點,300mm,以外、,90°,扇形區(qū)域內(nèi)某一指定位置（車頭朝向蹺蹺板），電動車能夠自動駛上蹺蹺板，如圖,3,所示,.,,（,2,）電動車在蹺蹺板上取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡,5,秒鐘以上；,（,3,）將另一塊質(zhì)量為電動車質(zhì)量,10,％～,20,％的塊狀配重放置在,A,至,C,間指定的位置，電動車能夠重新取得平衡，給出明顯的平衡指示，保持平衡,5,秒鐘以上；,（,4,）電動車在,3,分鐘之內(nèi)完成（,1,）～（,3,）全過程。,（,

41、5,）其他。,,,2.發(fā)揮部分,41,三、說明,（,1,）蹺蹺板長,1600mm,、寬,300mm,，為便于攜帶也可將蹺蹺板制成折疊形式。,（,2,）蹺蹺板中心固定在直徑不大于,50mm,的半圓軸上，軸兩端支撐在支架上，并保證與支架圓滑接觸，能靈活轉(zhuǎn)動。,（,3,）測試中，使用參賽隊自制的蹺蹺板裝置。,（,4,）允許在蹺蹺板和地面上采取引導措施，但不得影響蹺蹺板面和地面平整。,（,5,）電動車,(,含加在車體上的其它裝置,),外形尺寸規(guī)定為：長≤,300mm,，寬≤,200mm,。,（,6,）平衡的定義為,A,、,B,兩端與地面的距離差,d=∣dA-dB∣,不大于,40mm,。,（,7,）整個

42、行程約為,1600mm,減去車長。,（,8,）測試過程中不允許人為控制電動車運動。,（,9,）基本要求（,2,）不能完成時，可以跳過，但不能得分；發(fā)揮部分（,1,）不能完成時，可以直接從（,2,）項開始，但是（,1,）項不得分。,,,三、說明,42,四、評分標準,設計,報告,項 目,主要內(nèi)容,分數(shù),系統(tǒng)方案,實現(xiàn)方法,方案論證,系統(tǒng)設計,結(jié)構(gòu)框圖,12,理論分析與計算,測量與控制方法,理論計算,13,電路與程序設計,檢測與驅(qū)動電路設計,總體電路圖,軟件設計與工作流程圖,12,結(jié)果分析,創(chuàng)新發(fā)揮,結(jié)果分析,8,設計報告結(jié)構(gòu),及規(guī)范性,摘要,設計報告結(jié)構(gòu),圖表的規(guī)范性,5,總分,50,基本,要求

43、,實際制作完成情況,50,發(fā)揮,部分,完成第（,1,）項,10,完成第（,2,）項,15,完成第（,3,）項,10,完成第（,4,）項,5,其他,10,總分,50,,,四、評分標準設計項 目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案實現(xiàn)方法12理論,43,1,、系統(tǒng)基本方案,,,1、系統(tǒng)基本方案,44,2,、各模塊方案選擇和論證,1,）控制器模塊,采用單片機,AT89C52,作為控制核心。它是一個低功耗，高性能,CMOS8,位單片機，片內(nèi)含,8kBytes,的可反復擦寫,1000,次的,Flash,只讀程序存儲器，兼容標準,MCS-51,指令系統(tǒng)及,8051,引腳結(jié)構(gòu)。,2,）,電機驅(qū)動模塊,采用,L298N,組

44、成的開關,PWM,電路作為電機驅(qū)動電路。用單片機控制,L298N,的輸入使之工作在占空比可調(diào)的開關狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。該芯片能同時控制兩個直流電機。且具有調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、能承受頻繁的負載沖擊等優(yōu)點。,3,）,尋跡模塊,采用紅外光電傳感器來檢測黑線蹤跡。利用紅外線對不同顏色反射系數(shù)不同來確定運動路線。,4,）平衡點探測模塊,采用水銀開關探測蹺蹺板平衡度，其原理是蹺板左偏水銀開關電路導通，右偏水銀開關斷開電路不通，這樣控制電動車在平衡點小角度來回擺動來使蹺蹺板動態(tài)平衡，此方案測量靈敏、安裝簡單而且成本很低。,,,2、各模塊方案選擇和論證1）控制器模塊 采用單片機AT8

45、,45,3,、系統(tǒng)設計與實現(xiàn),1,）系統(tǒng)硬件設計,,,3、系統(tǒng)設計與實現(xiàn)1）系統(tǒng)硬件設計,46,a.,最小系統(tǒng)電路,最小系統(tǒng)電路中包括單片機、,LCD,液晶顯示、鍵盤和聲光提示電路，單片機是整個硬件電路的核心模塊，它直接控制其它所有模塊工作和運行。,b.,直流電機,PWM,驅(qū)動電路,采用專用集成芯片,L298,來驅(qū)動電機，,L298,芯片內(nèi)有兩個,H,橋式功率放大器驅(qū)動電路分別用來驅(qū)動兩直流電機行駛，當單片機給,INLO,高電平、,INL1,低電平時，電機,1,正傳，當給,INL0,低電平、,INL1,高電平時，電機,1,反轉(zhuǎn)。,,,a.最小系統(tǒng)電路 采用專用集成芯片L298來驅(qū)動電機，

46、,47,c.,光電檢測電路,,,c.光電檢測電路,48,d.,水銀開關平衡點測試電路,水銀開關的原理是,:,玻璃棒內(nèi)有一個水銀球，棒的一端固定有一對電極，當水銀球左傾時，固定在棒的右端兩電極斷開，水銀球右傾時，兩電極導通。采用五個水銀開關平放在小車的不同位置，使其一端接地，另一端接,741LS20,與非門，只有檢測到所有水銀球左傾時，單片機的,P0.4,口由高電平變?yōu)榈碗娖?，說明已到臨界平衡,;,小車應立即后退，然后來回小角度擺動，使水銀球處在中間位置，蹺蹺板維持動態(tài)平衡。,,,d.水銀開關平衡點測試電路 水銀開關的原理是:玻璃棒內(nèi),49,2),系統(tǒng)軟件設計,,,2)系統(tǒng)軟件設計,50,

47、4,、系統(tǒng)參數(shù)測試,1,）往返運動,將電動車放在起始位置，使其在水平及斜坡蹺蹺板上前進行駛、終點停留及倒退行駛。,2,）平衡運動,將電動車放置起始點，使其在活動蹺蹺板上行駛到平衡狀態(tài)然后停留。,,,,4、系統(tǒng)參數(shù)測試1）往返運動,51,例,2,：,信號發(fā)生器,—,2007,年全國大學生電子設計競賽高職高專組,H,題,一、任務,設計并制作一臺信號發(fā)生器，使之能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波信號，其系統(tǒng)框圖如圖,1,所示。,信號發(fā)生,參數(shù)調(diào)整,穩(wěn)壓電源,信號輸出,輸出信號,圖,1,信號發(fā)生器系統(tǒng)框圖,,,例2：信號發(fā)生器—2007 年全國大學生電子設計競賽高職高專,52,二、要求,1,．基本要求,（,1

48、,）信號發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波形；,（,2,）輸出信號頻率在,100Hz,～,100kHz,范圍內(nèi)可調(diào),,,輸出信號頻率穩(wěn)定度優(yōu)于,10-3,；,（,3,）在,1k,?,負載條件下，輸出正弦波信號的電壓峰,-,峰值,V,opp,在,0,～,5V,范圍內(nèi)可調(diào)；,（,4,）輸出信號波形無明顯失真；,（,5,）自制穩(wěn)壓電源。,2,．發(fā)揮部分,（,1,）將輸出信號頻率范圍擴展為,10Hz,～,1MHz,，輸出信號頻率可分段調(diào)節(jié)：在,10Hz,～,1kHz,范圍內(nèi)步進間隔為,10Hz,；在,1kHz,～,1MHz,范圍內(nèi)步進間隔為,1kHz,。輸出信號頻率值可通過鍵盤進行設置；,（

49、,2,）在,50?,負載條件下，輸出正弦波信號的電壓峰,-,峰值,V,opp,在,0,～,5V,范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)步進間隔為,0.1V,，輸出信號的電壓值可通過鍵盤進行設置；,（,3,）可實時顯示輸出信號的類型、幅度、頻率和頻率步進值；,（,4,）其他。,,,二、要求,53,三、說明,設計報告正文應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖和主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié)果可用附件給出,四、評分標準,,,項目,滿分,設計,報告,系統(tǒng)方案,4,理論分析與計算,2,電路與程序設計,6,測試方案與測試結(jié)果,4,設計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性,4,總分,20,基本,要求,實際制作完

50、成情況,50,發(fā)揮,部分,完成第（,1,）項,23,完成第（,2,）項,13,完成第（,3,）項,9,其他,5,總分,50,,,三、說明四、評分標準滿分設計系統(tǒng)方案4理論分析與計算2電路與,54,1,、方案設計,控制器方案,方案一,:,采用專用的波形產(chǎn)生單片機，產(chǎn)生波形是具有十分明顯的優(yōu)勢，但市場上,難以買到。,方案二,:,采用通用型單片機，如,MCS,一,51,系列，它的可用資源比較豐富，性能全面，,實用性強，在設計中使用非常方便，同時也能完成本系統(tǒng)的設計認務，故,采用本方案。,,波形產(chǎn)生方案,方案一,:,直接數(shù)字頻率合成,(DDFS),。,DDFS,可以快速轉(zhuǎn)換波型、頻率、相位、幅度，,但

51、缺點是較低的頻率難以產(chǎn)生。,方案二,:,直接用單片機來產(chǎn)生脈沖信號，再進行轉(zhuǎn)換所需波形，但是難以完成高頻,段的信號。,,,1、方案設計,55,方案三,:,用鎖相環(huán)完成，缺點是不能產(chǎn)生低頻段信號。,方案四,:,采用單片壓控函數(shù)發(fā)生器,MAX038,，可以產(chǎn)生正弦波，方波，三角波，通過,調(diào)整輸人電壓可以改變輸出頻率，但是外接的電阻電容參數(shù)難以確定，對,軟件要求高。,綜合考慮方案一、方案二和系統(tǒng)設計任務，選用方案四。,顯示方案,方案一： 采用,LED,顯示。只能顯示非常有限的符號和數(shù)碼字，對于本設計如此復雜,的顯示功能是難以實現(xiàn)的，即使實現(xiàn)了，也只有設計者本人能夠方便使用，,這給使用者帶來很多不便，

52、故不能選擇。,方案二： 采用點陣式,LCD,顯示。不僅可以清晰的顯示英文、數(shù)字和一些特殊符號，,而且可以顯示文字，其功能非常強大，因此采用本方案。,,,方案三: 用鎖相環(huán)完成，缺點是不能產(chǎn)生低頻段信號。顯示方案,56,,,電子設計培訓課件,57,2,、系統(tǒng)設計與實現(xiàn),1,）單片機系統(tǒng),包括單片機、,LCD,液晶顯示、鍵盤和,D/A,轉(zhuǎn)換等。,2,）波形發(fā)生與控制,,MAX038,是需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生準確的高頻正弦波、三角波、方波。輸出頻率和占空比可以通過調(diào)整電流、電壓或電阻來分別地控制。所需的輸出波形可由在,A0,和,A1,輸入端設置適當?shù)拇a來選擇。,(1)0.1

53、Hz--20MHz,工作頻率范圍，,fout =I,IN,/Cosc,(2)15%,一,85%,可變的占空比,(3),低阻抗輸出緩沖器,(4),低失真正弦波,:0.75%,(5),低溫度漂移,:200ppm/℃,。,,,2、系統(tǒng)設計與實現(xiàn)1）單片機系統(tǒng)包括單片機、LCD液晶顯示、,58,,,電子設計培訓課件,59,3),軟件設計,3,、系統(tǒng)測試,,,3)軟件設計3、系統(tǒng)測試,60,九、電子設計競賽練習題,1,、簡易數(shù)控直流電源 一、設計任務　　 設計出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下圖所示。,,,九、電子設計競賽練習題1、簡易數(shù)控直流電源 一、設計任務,61,二、設計

54、要求,1,．基本要求　　 ①輸出電壓：范圍,0-+9.9V,，步進,0.1V,，紋波不大于,10mV,；　　 ②輸出電流：,500mA,；　　 ③輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；　　 ④由“,+”,、“一”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減；　　 ⑤為實現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出,±15V,，,+5V,。,2,．發(fā)揮部分　　 ①輸出電壓可預置在,0-9.9V,之間的任意一個值；　　 ②用自動掃描代替人工按鍵，實現(xiàn)輸出電壓變化,(,步進,0.1V,不變,),；　　 ③擴展輸出電壓種類,(,比如三角波等,),。,,,二、設計要求　　 1．基本要求　　 ①輸出電壓：范圍0-,6

55、2,2,、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)　　 一、設計任務　　 設計一個八路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)原理框圖如下圖所示。,,,2、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)　　 一、設計任務　　 設計一個八路,63,主控器能對,50,米以外的各路數(shù)據(jù)，通過串行傳輸線,(,實驗中用,1,米線代替,),進行采集和顯示。具體設計任務是：　　 ①現(xiàn)場信號產(chǎn)生器。　　 ②八路數(shù)據(jù)采集器。　　 ③主控器。 二、設計要求　　 ①現(xiàn)場信號產(chǎn)生器 自制一正弦波信號發(fā)生器，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在,200Hz,～,2kHz,范圍變化，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應,1-5V,直流電壓,(200Hz,對應,1V,，,2kHz,對應,5V),②八路數(shù)據(jù)采集器 數(shù)據(jù)采集器第,1,路輸入自制,1-5V,直流電壓，第,2-7,路分別輸入來自直流源的,5,，,4,，,3,，,2,，,1,，,0V,直流電壓,(,各路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度,),，第,8,路備用。將各路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成,8,位二進制數(shù)字信號，再經(jīng)并／串變換電路，用串行通信方式傳至主控制器。,③主控制器顯示測量數(shù)據(jù)及其通道號。,,,主控器能對50米以外的各路數(shù)據(jù)，通過串行傳輸線,64,