全國大學生電子設計競賽培訓教程 第1分冊：基本技能訓練與綜合測評

第1章 緒論 1
1．1 全國大學生電子設計競賽的目的和意義 1
1．2 競賽的命題原則與要求 1
1．3 競賽題涉及的知識面與知識點 3
1．4 出題趨勢 4
第2章 電子設計競賽制作基礎訓練 5
2．1　常用電子電路元器件的識別與主要性能參數(shù) 5
2．1．1　電阻器的簡單識別與型號命名法 5
2．1．2　電容器的簡單識別與型號命名法 10
2．1．3　電感器的簡單識別與型號命名法 15
2．1．4　半導體器件的簡單識別與型號命名法 16
2．1．5　半導體集成電路型號命名法 22
2．2　裝配工具及使用方法 25
2．2．1　裝配工具 25
2．2．2　焊接材料 26
2．2．3　焊接工藝和方法 27
2．3 印制電路板的設計與制作 31
2．3．1 印制電路板設計 31
2．3．2 電路板簡介 32
2．3．3 使用Create-SEM高精度電路板制作儀制板 34
第3章 基本單元電路的設計與制作 40
3．1 集成直流穩(wěn)壓電源 40
3．1．1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 40
3．1．2 三端固定式正壓穩(wěn)壓器 41
3．1．3 三端固定式負壓穩(wěn)壓器 42
3．1．4 三端可調(diào)式穩(wěn)壓器 42
3．1．5 正、負輸出穩(wěn)壓電源 43
3．1．6 斬波調(diào)壓電源電路 44
3．2 運算放大器電路 46
3．2．1 運算放大器的基本特性 46
3．2．2 基本運算放大器應用電路 48
3．2．3 測量放大電路 50
3．3 信號產(chǎn)生電路 52
3．3．1 分立模擬電路構成矩形波產(chǎn)生電路 52
3．3．2 正弦波產(chǎn)生電路 53
3．3．3 三角波產(chǎn)生電路 54
3．3．4 多種信號產(chǎn)生電路 54
3．4 信號處理電路 55
3．4．1 有源濾波電路 55
3．4．2 電壓-頻率、頻率-電壓變換電路 56
3．4．3 電流-電壓變換電路 58
3．5 聲音報警電路 58
3．5．1 采用分立元件制作的聲音報警電路 58
3．5．2 與單片機接口的聲音報警電路與程序 59
3．5．3 與可編程邏輯器件接口的聲音報警電路和程序 60
3．6 傳感器及其應用電路 61
3．6．1 傳感器種類介紹 61
3．6．2 霍爾傳感器與應用電路 61
3．6．3 金屬傳感器與應用電路 63
3．6．4 溫度傳感器與應用電路 65
3．6．5 光電傳感器與應用電路 70
3．6．6 超聲波傳感器與應用電路 72
第4章 單片機系統(tǒng)的設計與制作 78
4．1 單片機系統(tǒng)的設計與制作 78
4．1．1 單片機系統(tǒng)硬件設計 78
4．1．2 單片機系統(tǒng)時鐘電路和復位電路簡介 79
4．2 人機接口技術 83
4．2．1 A/D采樣鍵盤電路及其程序設計 83
4．2．2 矩陣式4×4鍵盤電路及其程序設計 85
4．2．3 專用按鍵顯示芯片電路及其程序設計 87
4．2．4 漢字液晶接口電路及程序設計 95
4．3 模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路及其程序設計 105
4．3．1 STC12C5A60S2單片機內(nèi)部的10位ADC簡介及其程序設計 105
4．3．2 串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及其程序設計 108
4．3．3 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換電路及其程序設計 110
4．4 片外存儲器擴展 114
4．4．1 片外靜態(tài)RAM擴展電路及其程序設計 114
4．4．2 單片機STC12C5A60S2內(nèi)部E2PROM程序設計 116
4．4．3 片外串行E2PROM擴展電路及程序設計 120
4．5 單片機系統(tǒng)與FPGA接口電路及其程序設計 129
4．6 單片機系統(tǒng)故障分析與處理 132
第5章 可編程邏輯器件系統(tǒng)的設計與制作 134
5．1 FPGA的發(fā)展與基本概念 134
5．1．1 FPGA發(fā)展簡史 134
5．1．2 FPGA的基礎概念 136
5．1．3 FPGA與嵌入式系統(tǒng) 138
5．2 FPGA開發(fā)系統(tǒng)結構 140
5．2．1 基于FPGA開發(fā)的優(yōu)勢 140
5．2．2 FPGA最小系統(tǒng)的核心電路 140
5．2．3 FPGA最小系統(tǒng)的外圍擴展電路 142
5．2．4 FPGA調(diào)試及下載電路 142
5．3 Verilog HDL基礎 143
5．3．1 硬件描述語言概述 143
5．3．2 Verilog HDL基本語法 143
5．3．3 組合邏輯電路的HDL建模 147
5．3．4 鎖存器與觸發(fā)器的HDL建模 152
5．3．5 時序邏輯電路的HDL建模 156
5．3．6 復雜有限狀態(tài)機的HDL建模 158
5．4 基于Vivado的FPGA開發(fā) 160
5．4．1 Vivado簡介 160
5．4．2 使用Vivado構建一個最簡單的“3-8譯碼器” 160
5．4．3 使用Vivado驅(qū)動動態(tài)數(shù)碼管掃描 169
5．4．4 使用Vivado構建復雜有限狀態(tài)機 171
5．4．5 使用Vivado燒錄FPGA的配置Flash 175
第6章 電子設計競賽作品設計與制作的方法和步驟 178
6．1 電子設計競賽作品設計與制作的步驟 178
6．1．1 現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設計方法 178
6．1．2 EDA技術 180
6．2 電子設計競賽作品的設計與制作方法 182
6．2．1 題目選擇 182
6．2．2 題目分析 183
6．2．3 系統(tǒng)方案論證 184
6．2．4 電子設計競賽作品設計與制作的全過程 185
6．2．5 子系統(tǒng)的設計與制作步驟 185
6．2．6 仿真模擬 188
6．2．7 PCB繪圖及制板 189
6．2．8 裝配、調(diào)試與測試 190
6．2．9 電子設計競賽總結報告寫作 190
第7章 全國大學生電子設計競賽綜合測評 192
7．1 2011年全國大學生電子設計競賽綜合測評
―集成運算放大器的應用 192
7．1．1 任務與要求 192
7．1．2 LM324集成運算放大器簡介 193
7．1．3 單元電路設計 193
7．2 2013年全國大學生電子設計競賽綜合測評
―波形生成器 196
7．2．1 任務與要求 196
7．2．2 555集成芯片介紹 197
7．2．3 單元電路設計 198
7．3 2015年全國大學生電子設計競賽綜合測評
―多種波形產(chǎn)生電路 201
7．3．1 任務與要求 201
7．3．2 74LS74集成芯片介紹 202
7．3．3 單元電路設計 203
7．4 2017年全國大學生電子設計競賽綜合測評
―復合信號生成器 206
7．4．1 任務與要求 206
7．4．2 READ2302G集成芯片介紹 207
7．4．3 單元電路設計 208
參考文獻 211