電子系統(tǒng)設(shè)計競賽說明

電子系統(tǒng)設(shè)計競賽闡明鄭恭明

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長江大學(xué)電信學(xué)院內(nèi)容平臺闡明1標(biāo)題闡明2系統(tǒng)設(shè)計方法3文檔寫作4平臺闡明硬件系統(tǒng)：根據(jù)所選標(biāo)題——選擇最熟習(xí)的硬件系統(tǒng)平臺功能模塊：創(chuàng)新基地現(xiàn)有的一部分器件單面板制造

標(biāo)題闡明1、溫室控制系統(tǒng)設(shè)計要求：(1)溫度檢測：10°C----80°C，最小區(qū)分度0.1°C(2)溫度范圍可恣意設(shè)定：20°C----60°C(3)冷卻〔如風(fēng)扇〕和加熱控制：溫度靜態(tài)誤差<=1°C(4)顯示被丈量的值〔數(shù)碼管、LCD均可〕發(fā)揚(yáng)：冷卻和加熱的有效控制：當(dāng)設(shè)定溫度突變時，減小調(diào)理時間標(biāo)題闡明2、頻率相位丈量儀設(shè)計根本要求：(1)被測信號：正弦波、方波、三角波(2)頻率丈量a．丈量范圍：1Hz～100KHz；b．丈量誤差≤0.1。(3)相位差丈量a．量程：0～360°；丈量準(zhǔn)確度：1°；分辨率：0.1°。b．信號頻率范圍：10Hz～10kHz；(4)顯示被丈量的值〔數(shù)碼管、LCD均可〕發(fā)揚(yáng)部分：a、信號幅度范圍：0.5Vrms～5Vrms；b、丈量精度提高10倍。標(biāo)題闡明3、可編程放大器系統(tǒng)設(shè)計根本要求：(1)放大器輸入正弦信號電壓峰峰值Vpp為5mV~5V，電壓放大倍數(shù)為1~100倍可調(diào)，最大步進(jìn)10倍，通頻帶為20Hz～200kHz，放大器輸出電壓無明顯失真。(2)誤差不大于5%。發(fā)揚(yáng)部分：誤差不大于2%。具有放大倍數(shù)的設(shè)置功能。提高通頻帶到1Hz～1MHz系統(tǒng)設(shè)計方法1.“Bottom-up〞〔自底向上〕設(shè)計方法傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設(shè)計普通是采用搭積木式的方法進(jìn)展，即由器件搭成電路板，由電路板搭成電子系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計方法2.“Top－down〞〔自頂向下〕設(shè)計方法在“Top－down〞〔自頂向下〕的設(shè)計方法中，設(shè)計者首先需求對整個系統(tǒng)進(jìn)展方案設(shè)計和功能劃分，擬訂采用一片或幾片公用集成電路ASIC來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路，系統(tǒng)和電路設(shè)計師親身參與這些公用集成電路的設(shè)計，完成電路和芯片幅員，再交由IC工廠投片加工，或者采用可編程ASIC〔例如CPLD和FPGA〕現(xiàn)場編程實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計方法將整個設(shè)方案分為系統(tǒng)級設(shè)計、子系統(tǒng)級設(shè)計、部件級設(shè)計、元器件級設(shè)計4個層次。第1步：行為描畫與設(shè)計〔將設(shè)計要求變?yōu)榧夹g(shù)性能目的與功能的描畫〕第2步：構(gòu)造描畫與設(shè)計〔實(shí)現(xiàn)技術(shù)性能目的與功能的子系統(tǒng)、部件或者元器件，以及相互銜接關(guān)系、輸入/輸出信號、接口等〕第3步：物理描畫與設(shè)計〔實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的資料、元器件、工藝、加工方法、設(shè)備等〕系統(tǒng)設(shè)計制造步驟在電子系統(tǒng)設(shè)計中，作為控制器，單片機(jī)與可編程邏輯器件運(yùn)用非常普遍，其設(shè)計過程如以下圖所示，可以分為明確設(shè)計要求、系統(tǒng)設(shè)計、硬件設(shè)計與調(diào)試、軟件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)集成等步驟。系統(tǒng)設(shè)計制造步驟明確設(shè)計要求，確定系統(tǒng)功能與性能目的系統(tǒng)設(shè)計〔器件選型，軟件/硬件義務(wù)分配〕軟件設(shè)計與調(diào)試〔選擇與硬件配套的軟件開發(fā)工具，確定數(shù)學(xué)模型，算法、數(shù)據(jù)構(gòu)造，軟件功能劃分，子程序、程序模塊設(shè)計與調(diào)試，模塊聯(lián)調(diào)〕硬件設(shè)計與調(diào)試〔最小系統(tǒng)板，接口電路，顯示與鍵盤電路，功率控制電路，A/D與D/A電路，信號調(diào)理等電路設(shè)計制造與調(diào)試〕注：最小系統(tǒng)板在競賽中可以采用廢品。系統(tǒng)集成〔軟件與硬件聯(lián)調(diào)與修正〕功能模塊設(shè)計步驟1.明確設(shè)計要求2.確定設(shè)計方案3.設(shè)計制造功能模塊設(shè)計步驟1.明確設(shè)計要求〔1〕對于數(shù)字子系統(tǒng)，需求明確的設(shè)計要求有：子系統(tǒng)的輸入和輸出？數(shù)量？信號方式？模擬？TTL？CMOS？負(fù)載？微控制器？可編程器件？功率驅(qū)動？輸出電流？時鐘？毛刺？冒險競爭？實(shí)現(xiàn)器件？〔2〕對于模擬子系統(tǒng)，需求明確的設(shè)計要求有：輸入信號的波形和幅度、頻率等參數(shù)？輸出信號的波形和幅度、頻率等參數(shù)？系統(tǒng)的功能和各項(xiàng)性能目的？如增益、頻帶、寬度、信噪比、失真度等？技術(shù)目的的精度、穩(wěn)定性？丈量儀器？調(diào)試方法？功能模塊設(shè)計步驟2.確定設(shè)計方案數(shù)字電路占主體的系統(tǒng)，建議是采用單片機(jī)或者可編程邏輯器件，不選中小規(guī)模器件模擬子系統(tǒng)的設(shè)計方案與所選擇的元器件有很大關(guān)系。建議： a．根據(jù)技術(shù)性能目的、輸入輸出信號關(guān)系等確定系統(tǒng)方框圖； b.在子系統(tǒng)中，合理的分配技術(shù)目的，如增益、噪聲、非線性等。將目的分配到方框圖中的各模塊，技術(shù)參數(shù)目的要定性和定量。 c.要留意各功能單元的靜態(tài)目的與動態(tài)目的、精度及其穩(wěn)定性，應(yīng)充分思索元器件的溫度特性、電源電壓動搖、負(fù)載變化及干擾等要素的影響。 d.要留意各模塊之間的耦合方式、級間的阻抗匹配、反響類型、負(fù)載效應(yīng)及電源內(nèi)阻、地線電阻、溫度等對系統(tǒng)目的的影響。 e.合理的選擇元器件，應(yīng)盡量選擇通用、新型、熟習(xí)的元器件。應(yīng)留意元器件參數(shù)的分散性，設(shè)計時應(yīng)留有余地。f.要事先確定參數(shù)調(diào)試與測試方法、儀器儀表、調(diào)試與測試點(diǎn)，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄與處置方法。功能模塊設(shè)計步驟3.設(shè)計制造 設(shè)計主要包括電路設(shè)計與印制板設(shè)計?！?〕電路設(shè)計 電路設(shè)計建議根據(jù)所確定的設(shè)計方案，選擇好元器件，按照技術(shù)目的要求，參考元器件廠商提供的設(shè)計參考〔評價板〕以及參考資料提供的電路，完成設(shè)計。〔2〕印制板設(shè)計PCB設(shè)計時應(yīng)遵守PCB設(shè)計的根本規(guī)那么，留意數(shù)字電路與模擬電路的分隔、高頻電路與低頻電路的分隔、電源線與接地板的設(shè)計等問題。