电子竞赛-经验分享.ppt
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1、电子设计竞赛 参赛经验分享及题目分析,物理与信息工程学院 张志晓 2009年7月,培养大学生动手能力 培养大学生创新意识 培养大学生团队精神 促进高校的教学改革与实验室建设,目的和宗旨:,具体要求:,不仅要有理论知识和设计水平,而且要有制作与调试能力; 不仅要掌握书本知识,而且要有查阅资料的能力,有新的思想和创新能力; 在短短的4天时间里完成理论设计、实际制作、系统调试和撰写设计总结报告,没有团队精神是不可能完成的。,2、目的和宗旨,2、人员组合与分工,和谐:大家相处融洽,团队有凝聚力,在学习过程中能互相学习,互相鼓励,形成一个良好的学习氛围。 实现较好的知识组合,即队员之间在知识、技能上扬长
2、避短,科学互补,每组3人,可以按照软件编程、硬件制作、设计总结报告写作三部分进行分工,每个队员各有侧重,分工合作,在制作过程中及时进行分析、交流和经验总结。,人员组合主要考虑两点,3、准备过程,要有激情。要有对电子制作的爱好,兴趣是最好的老师。知之者不如好之者,好之者不如乐之者。 要冷静 。不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。 要坚持。坚持就是胜利。比赛的准备过程也是你学习、进步、挑战自我的过程。,4、元器件的选购与准备,集中采购,量大价优 建议大家像这些电阻、电容、插座、单片机可以一起买,比较划算。 提前准备 需要提前准备的主要是针对天丰电子城买不到的,或者说比较少的,主要是传感器。
3、如人体红外传感器、烟雾传感器、温度传感器(18B20,可测水温,单线数字温度传感器),带字库的液晶如果有需要也可以准备。像这些元器件大多要从深圳订购,所以在订购是可以多订购两三个,要不如果比赛时要用在临时买就来不及了。,5、“免费的午餐”,样片申请:MAXIM, 美信, http:/www.maxim- 以后定期没事MAXIM 发份产品介绍给你.最后你能收集一堆IC手册和一堆牛皮纸信封。 还有,记住,虽然是免费的,但也不要贪多,根据需要申请,不要浪费哈。,6、模块化,所谓模块,就是可组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构、典型的通用独立单元。 在实际比赛过程中,只有4天时间,如果真的要完成所
4、有要求,那是比较困难的。所以我们在比赛的准备过程中就要将可能用到的功能进行模块化,这样可以减少设计、调试时间,有助于在比赛中取得好成绩。 同时,模块化的设计思想对以后的学习、工作都是很重要的。因为现代社会对电子产品的要求越来越高,规模和集成度也在一直加大,没有模块化、协同设计是不可能的。,7、模块化具体步骤,模块化时要具体、细化,主要有以下几个步骤: 硬件电路主要是:标识电源线、地线、输入输出接口,每个单独模块都要加上电源指示灯(电阻一般选200-500欧),还有滤波电容(一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段,常用的是0.1UF和100PF),因为我们设计的电
5、路频率大多比较低,所以用一个0.1UF也就可以了。 软件方面:要有文件说明,主要包括功能、输入输出参数、时间、版本、修改历史,在程序中要进行标识、说明,让别人也看的懂你的程序。 资料要及时整理归档:小组成员要合力做好资料的整理工作,如做硬件的要将电路原理、电路图、所用芯片资料整理清楚,做软件的要画出相应设计流程图,将设计思想用文字表诉清楚,这些资料再全部汇总整理后备份、保存,就差不多完成了一个模块的设计了。,7、模块化实例,悬挂运动控制系统(E题) 一、任务 设计一电机控制系统,控制物体在倾斜(仰角100度)的板上运动。在一白色底板上固定两个滑轮,两只电机(固定在板上)通过穿过滑轮的吊绳控制一
6、物体在板上运动,运动范围为80cm100cm。物体的形状不限,质量大于100克。物体上固定有浅色画笔,以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线(不同于画笔颜色),左下角为直角坐标原点, 示意图如右所示。,二、要求 1、基本要求: (1)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数; (2)控制物体在80cm100cm的范围内作自行设定的运动,运动轨迹长度不小于100cm,物体在运动时能够在板上画出运动轨迹,限300秒内完成; (3)控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动,限300秒内完成; (4)物体从左下角坐标原点出发,在150秒内到达设定的一个坐标点
7、(两点间直线距离不小于40cm)。 2、发挥部分 (1)能够显示物体中画笔所在位置的坐标; (2)控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图),曲线在测试时现场标出,线宽1.5cm1.8cm,总长度约50cm,颜色为黑色;曲线的前一部分是连续的,长约30cm;后一部分是两段总长约20cm的间断线段,间断距离不大于1cm;沿连续曲线运动限定在200秒内完成,沿间断曲线运动限定在300秒内完成; (3)其他。,7、模块化实例,单片机选择:控制比较复杂,为了提高精确度,选择凌阳16位单片机,用C语言编程,而且有相应的数学函数可以调用。(暑假开始准备的) 电机控制模块:选用步进电机,精确度高,便于控制
8、,已有成熟模块。 人机交互: 控制选用:红外遥控,方便,也算一个得分点,当然选用键盘也可以(从成本考虑)。 显示模块:带字库的液晶模块,更人性化,比如在显示坐标时可以:“X轴:20.0,Y轴:40.0”,还可以显示相应运动状态。 传感器模块:红外,近距离,灵敏度高,实用。 创新点和亮点:1、用继电器控制画笔的起落;2、小物体直接选用成熟的硬件(猜一下)。,7、模块化实例,串行通信 串行/并行存储器扩展 4*4键盘 人体红外遥感 I/O口扩展(8279,ZLG) A/D, D/A 数码管显示模块 语音控制模块 电话报警 数控电源 小车 其它。,7、模块化实例,模块化过程主要是单片机最小系统和相关
9、的外围模块。在全国大学生电子设计竞赛中,几乎所有竞赛题的设计都会用到单片机系统。 在竞赛中,可以使用单片机开发系统及EDA开发系统、单片机最小系统板(含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器)和可编程逻辑器件。,8、单片机最小系统和外围模块,在全国大学生电子设计竞赛中,几乎所有竞赛题的设计都会用到单片机系统; 依据单片机系统在设计中的作用和地位,有三种可能的情况:,9、单片机系统在竞赛中应用,很多赛题以单片机系统为核心进行设计,主要功能由单片机系统完成,如: 测量类的“简易逻辑分析仪”、“数字式工频有效值多用表”等; 数据采集类的“数字化语音存储与回放系统”、“多路数据采集系统”等; 控制类的“悬
10、挂运动控制系统”、 “简易智能电动车”等。 电源类的“简易数控直流电源设计”、“数控直流电流源设计”等。,在这类赛题中,单片机系统完成的主要功能有: 信号的采集、输入控制; 信号的存储、运算、分析、判断; 信号的输出控制; 人机交互功能; 多机通讯功能等。,有些赛题需要单片机系统与专用芯片或可编程器件结合,完成设计要求,如: 信号源类的“正弦信号发生器设计”、“实用信号源设计”等; 无线电类的“调频收音机设计”、“单工无线呼叫系统设计”等; 测量类的“简易数字储存示波器”、 “简易数字频率计”等。 电源类的“三相正弦波变频电源设计”、“开关稳压电源”等。,在这类赛题中,单片机系统完成的主要功能
11、有: 信号的输入、输出辅助控制; 信号的存储; 人机交互功能; 多机通讯功能等; 信号的处理过程由专用芯片或可编程器件完成。,还有少量的赛题单片机系统仅起一个辅助作用,主要功能由纯硬件电路完成,如: 放大器类的“测量放大器设计”、 “实用低频功率放大器设计”等。,在这类赛题中,单片机系统完成的主要功能有: 信号的辅助控制; 人机交互功能; 主要功能由纯硬件电路完成。,单片机系统是一个软、硬结合的系统,系统功能的实现既有硬件设计任务,也有软件设计任务。因此,在进行系统软、硬件设计之前,首先要对系统功能进行软、硬件划分; 单片机系统的硬件与软件之间有密切的相互制约的联系,硬件和软件具有一定的互换性
12、; 由硬件来完成一些功能可以提高工作速度,减少软件工作量;由软件来完成某些功能,可降低硬件成本、简化电路,提高系统可靠性; 可根据系统的运行速度、成本、可靠性和研制周期等要求来确定软、硬件功能的划分。,10、单片机系统的功能划分,根据运行速度要求,在绝大多数单片机系统中,划分软、硬件功能往往是由系统的运行速度决定; 例如,单片机的时钟频率一般在612MHz左右,执行一条指令至少需要1s,而完成任何一项工作需要若干条指令,因此比数字逻辑电路(无论是组合电路还是时序电路)都慢得多; 如果某一任务的执行时间要求少于10s,就必须采用硬件电路实现。否则,如采用确能完成此项任务的高速单片机系统,则会造成
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