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目录1

第1章 电子设计竞赛题目与分析1

1.1 全国大学生电子没计竞赛简介1

1.2 全国大学生电子没计竞赛命题原则及要求2

1.2.1 命题范围2

1.2.2 题目要求2

1.2.3 题目类型2

1.2.4 命题格式3

1.2.5 征题办法3

1.3 电子设计竞赛的题目分析4

1.3.1 电源类题目分析5

1.3.2 信号源类题目分析8

1.3.3 无线电类题目分析12

1.3.4 放大器类题目分析17

1.3.5 仪器仪表类题目分析23

1.3.6 数据采集与处理类题目分析32

1.3.7 控制类题目分析36

第2章 电子设计竞赛制作基础训练43

2.1 电子元器件的识别43

2.1.1 电阻器43

2.1.2 电位器45

2.1.3 电容器46

2.1.4 电感器47

2.1.5 半导体分立器件48

2.1.6 半导体集成电路51

2.1.7 表面贴装元件52

2.2 装配工具及使用方法56

2.2.1 装配工具56

2.2.2 焊接材料57

2.2.3 焊接工艺和方法59

2.3.1 印制电路板设计66

2.3.2 印制电路板的制作66

2.3 印制电路板设计与制作66

3.1.2 三端固定式正压稳压器71

第3章 基本单元电路设计制作训练73

3.1 集成直流稳压电源的设计73

3.1.1 直流稳压电源的基本原理73

3.1.3 三端固定式负压稳压器75

3.1.4 三端可调式稳压器75

3.1.5 正负输出稳压电源76

3.1.6 斩波调压电源电路77

3.1.7 精密稳压电源电路79

3.1.8 DC-DC电源电压79

3.1.9 受控稳压电源79

3.1.10 LCD显示器用负压电源80

3.2 运算放大器电路82

3.2.1 运算放大器基本特性82

3.2.2 基本运算放大器应用电路84

3.2.3 测量放大电路85

3.3 信号产生电路87

3.3.1 分立模拟电路构成矩形波产生电路87

3.3.2 正弦波产生电路88

3.3.3 三角波产生电路89

3.3.4 多种信号发生电路89

3.4.1 有源滤波电路90

3.4 信号处理电路90

3.4.2 电压-频率、频率-电压变换电路91

3.4.3 电流-电压变换电路92

3.5 声音报警电路93

3.5.1 分立元件制作的声音报警电路93

3.5.2 与单片机接口的声音报警电路与程序93

3.5.3 与可编程逻辑器件接口的声音报警电路与程序94

3.6 传感器及其应用电路95

3.6.1 传感器种类介绍95

3.6.2 霍尔传感器与应用电路96

3.6.3 金属传感器与应用电路98

3.6.4 温度传感器与应用电路100

3.6.5 光电传感器与应用电路105

3.6.6 超声波传感器与应用电路107

3.7 功率驱动电路112

3.7.1 直流电动机驱动接口电路112

3.7.2 步进电动机及驱动电路115

3.7.3 继电器电路118

3.7.4 固态继电器电路118

3.8 显示电路120

3.8.1 LED显示器接口电路120

3.8.2 LCD显示器的控制123

3.9.1 A／D转换器的分类及简介126

3.9 A／D转换器126

3.9.2 A／D转换器的主要技术指标127

3.9.3 A／D转换器及其相应接口电路选择原则128

3.9.4 常用的A／D转换器129

3.9.5 A／D接口电路及程序设计133

第4章 单片机最小系统设计制作训练142

4.1 单片机最小系统设计制作142

4.1.1 单片机最小系统电路板硬件设计142

4.1.2 最小系统电路PCB印制板电路图146

4.1.3 单片机最小系统电路板测试程序设计146

4.2.1 通用可编程键盘和显示器的接口电路芯片8279152

4.2 通用键盘显示电路设计152

4.2.3 8279与单片机最小系统电路板的连接153

4.2.4 基于8279的通用键盘和显示电路程序设计153

4.2.2 基于8279的通用键盘和显示电路硬件设计153

4.3 单片机与液晶显示电路接口电路设计162

4.3.1 MDLS点阵字符型液晶显示模块及程序设计162

4.3.2 LMA97SOO5AD点阵图形型液晶显示模块及程序设计168

4.4 单片机与D／A及A／D转换电路制作181

4.4.1 D／A转换电路及程序设计181

4.4.2 A／D转换电路及程序设计186

5.1.1 Xilinx公司的FPGA器件194

第5章 可编程逻辑器件系统设计制作训练194

5.1 FPGA最小系统的设计制作194

5.1.2 FPGA最小系统电路设计199

5.1.3 FPGA最小系统印制板设计199

5.1.4 FPGA最小系统电源电路的设计199

5.2 FPGA最小系统配置电路的设计199

5.2.1 使用PC并行口配置FPGA199

5.2.2 使用单片机配置FPGA202

5.2.3 Spartan-Ⅱ器件的配置206

5.2.4 各种模式的配置方式207

5.3.1 设计流程212

5.3 ModelSim仿真工具的使用212

5.3.2 功能仿真和时序仿真213

5.3.3 功能仿真（Function Simulation）步骤214

5.3.4 功能仿真（Function Simulation）查错分析220

5.3.5 时序仿真（Timing Simulation）步骤222

5.4 FPGA的最小系统板的下载225

5.4.1 设计的实现过程225

5.1.2 使用1MPACT配置FPGA最小系统板的过程228

5.5 常见错误及其原因分析240

5.5.1 避免语法错误240

5.5.2 信号与变量241

5.5.3 IF ELSE语句242

5.5.4 CASE语句245

5.5.5 多时钟源的解决方案247

5.5.6 仿真无波形249

5.5.7 执行时端口丢失250

5.6 编程技巧252

5.6.1 程序优化252

5.6.2 状态机优化252

5.6.3 片内资源的开发利用254

5.6.4 毛刺与抗干扰258

5.6.5 宏功能模块和IP核复用259

6.1.1 概述262

第6章 电子设计竞赛系统设计训练262

6.1 电子系统设汁的基本方法262

6.1.2 现代电子系统的设计方法263

6.1.3 EDA技术264

6.2 电子竞赛作品设计制作步骤267

6.2.1 题目选择267

6.2.2 系统方案论证268

6.2.3 安装制作与调试269

6.3 子系统的设计制作步骤270

6.3.1 单片机与可编程逻辑器件子系统设计步骤270

6.2.4 电子设计竞赛作品设计制作的全过程270

6.3.2 数字／模拟子系统设计步骤271

第7章 电子设计竞赛设计总结报告写作274

7.1 设计总结报告写作基本要求274

7.1.1 设计总结报告的评分标准分析274

7.1.2 设计总结报告的内容、要求与应注意的一些问题275

7.2 设计与总结报告示例278

7.2.1 电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告示例278

7.2.2 低频数字式相位测量仪（C题）设计与总结报告示例283

7.2.3 简易智能电动车（E题）设计与总结报告示例286

8.1.1 参赛队员的挑选289

8.1 赛前的培训组织289

第8章 电子设计竞赛中应注意的一些问题289

8.1.2 理论课培训290

8.1.3 实践课培训291

8.1.4 强化训练293

8.1.5 队员的组合与分工293

8.2 赛前题目分析和准备293

8.2.1 赛前公布的基本仪器和主要元器件清单293

8.2.2 赛前题目分析294

8.2.3 赛前准备297

8.3.1 注意竞赛纪律298

8.3 竞赛过程中应注意的一些问题298

8.3.2 竞赛题目的分析299

8.3.3 方案的设计299

8.3.4 元器件的采购299

8.3.5 设计装配制作299

8.3.6 竞赛时间安排300

8.3.7 注意休息和饮食300

附录A 电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告302

附录B 低频数字式相位测量仪（C题）设计与总结报告326

附录C 简易智能电动车（E题）设计与总结报告348

参考文献372