全国大学生电子设计竞赛培训教程 第1分册：基本技能训练与综合测评

第1章 绪论 1
1．1 全国大学生电子设计竞赛的目的和意义 1
1．2 竞赛的命题原则与要求 1
1．3 竞赛题涉及的知识面与知识点 3
1．4 出题趋势 4
第2章 电子设计竞赛制作基础训练 5
2．1　常用电子电路元器件的识别与主要性能参数 5
2．1．1　电阻器的简单识别与型号命名法 5
2．1．2　电容器的简单识别与型号命名法 10
2．1．3　电感器的简单识别与型号命名法 15
2．1．4　半导体器件的简单识别与型号命名法 16
2．1．5　半导体集成电路型号命名法 22
2．2　装配工具及使用方法 25
2．2．1　装配工具 25
2．2．2　焊接材料 26
2．2．3　焊接工艺和方法 27
2．3 印制电路板的设计与制作 31
2．3．1 印制电路板设计 31
2．3．2 电路板简介 32
2．3．3 使用Create-SEM高精度电路板制作仪制板 34
第3章 基本单元电路的设计与制作 40
3．1 集成直流稳压电源 40
3．1．1 直流稳压电源的基本原理 40
3．1．2 三端固定式正压稳压器 41
3．1．3 三端固定式负压稳压器 42
3．1．4 三端可调式稳压器 42
3．1．5 正、负输出稳压电源 43
3．1．6 斩波调压电源电路 44
3．2 运算放大器电路 46
3．2．1 运算放大器的基本特性 46
3．2．2 基本运算放大器应用电路 48
3．2．3 测量放大电路 50
3．3 信号产生电路 52
3．3．1 分立模拟电路构成矩形波产生电路 52
3．3．2 正弦波产生电路 53
3．3．3 三角波产生电路 54
3．3．4 多种信号产生电路 54
3．4 信号处理电路 55
3．4．1 有源滤波电路 55
3．4．2 电压-频率、频率-电压变换电路 56
3．4．3 电流-电压变换电路 58
3．5 声音报警电路 58
3．5．1 采用分立元件制作的声音报警电路 58
3．5．2 与单片机接口的声音报警电路与程序 59
3．5．3 与可编程逻辑器件接口的声音报警电路和程序 60
3．6 传感器及其应用电路 61
3．6．1 传感器种类介绍 61
3．6．2 霍尔传感器与应用电路 61
3．6．3 金属传感器与应用电路 63
3．6．4 温度传感器与应用电路 65
3．6．5 光电传感器与应用电路 70
3．6．6 超声波传感器与应用电路 72
第4章 单片机系统的设计与制作 78
4．1 单片机系统的设计与制作 78
4．1．1 单片机系统硬件设计 78
4．1．2 单片机系统时钟电路和复位电路简介 79
4．2 人机接口技术 83
4．2．1 A/D采样键盘电路及其程序设计 83
4．2．2 矩阵式4×4键盘电路及其程序设计 85
4．2．3 专用按键显示芯片电路及其程序设计 87
4．2．4 汉字液晶接口电路及程序设计 95
4．3 模数、数模转换电路及其程序设计 105
4．3．1 STC12C5A60S2单片机内部的10位ADC简介及其程序设计 105
4．3．2 串行模数转换电路及其程序设计 108
4．3．3 串行数模转换电路及其程序设计 110
4．4 片外存储器扩展 114
4．4．1 片外静态RAM扩展电路及其程序设计 114
4．4．2 单片机STC12C5A60S2内部E2PROM程序设计 116
4．4．3 片外串行E2PROM扩展电路及程序设计 120
4．5 单片机系统与FPGA接口电路及其程序设计 129
4．6 单片机系统故障分析与处理 132
第5章 可编程逻辑器件系统的设计与制作 134
5．1 FPGA的发展与基本概念 134
5．1．1 FPGA发展简史 134
5．1．2 FPGA的基础概念 136
5．1．3 FPGA与嵌入式系统 138
5．2 FPGA开发系统结构 140
5．2．1 基于FPGA开发的优势 140
5．2．2 FPGA最小系统的核心电路 140
5．2．3 FPGA最小系统的外围扩展电路 142
5．2．4 FPGA调试及下载电路 142
5．3 Verilog HDL基础 143
5．3．1 硬件描述语言概述 143
5．3．2 Verilog HDL基本语法 143
5．3．3 组合逻辑电路的HDL建模 147
5．3．4 锁存器与触发器的HDL建模 152
5．3．5 时序逻辑电路的HDL建模 156
5．3．6 复杂有限状态机的HDL建模 158
5．4 基于Vivado的FPGA开发 160
5．4．1 Vivado简介 160
5．4．2 使用Vivado构建一个最简单的“3-8译码器” 160
5．4．3 使用Vivado驱动动态数码管扫描 169
5．4．4 使用Vivado构建复杂有限状态机 171
5．4．5 使用Vivado烧录FPGA的配置Flash 175
第6章 电子设计竞赛作品设计与制作的方法和步骤 178
6．1 电子设计竞赛作品设计与制作的步骤 178
6．1．1 现代电子系统的设计方法 178
6．1．2 EDA技术 180
6．2 电子设计竞赛作品的设计与制作方法 182
6．2．1 题目选择 182
6．2．2 题目分析 183
6．2．3 系统方案论证 184
6．2．4 电子设计竞赛作品设计与制作的全过程 185
6．2．5 子系统的设计与制作步骤 185
6．2．6 仿真模拟 188
6．2．7 PCB绘图及制板 189
6．2．8 装配、调试与测试 190
6．2．9 电子设计竞赛总结报告写作 190
第7章 全国大学生电子设计竞赛综合测评 192
7．1 2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评
―集成运算放大器的应用 192
7．1．1 任务与要求 192
7．1．2 LM324集成运算放大器简介 193
7．1．3 单元电路设计 193
7．2 2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评
―波形生成器 196
7．2．1 任务与要求 196
7．2．2 555集成芯片介绍 197
7．2．3 单元电路设计 198
7．3 2015年全国大学生电子设计竞赛综合测评
―多种波形产生电路 201
7．3．1 任务与要求 201
7．3．2 74LS74集成芯片介绍 202
7．3．3 单元电路设计 203
7．4 2017年全国大学生电子设计竞赛综合测评
―复合信号生成器 206
7．4．1 任务与要求 206
7．4．2 READ2302G集成芯片介绍 207
7．4．3 单元电路设计 208
参考文献 211