大学生电子竞赛设计与实践一讲.ppt

大学生电子设计竞赛大学生电子设计竞赛 设计与实践设计与实践 （第一讲）（第一讲） Ø 课程开设目的、进程安排及考核方式课程开设目的、进程安排及考核方式Ø 全国大学生电子设计竞赛基本情况及常见题型全国大学生电子设计竞赛基本情况及常见题型Ø 信号源类题型实例分析及课题信号源类题型实例分析及课题1 1布置布置 • 针对全国大学生电子设计竞赛的特点和需求开设的一门综合针对全国大学生电子设计竞赛的特点和需求开设的一门综合设计性、实践性课程；设计性、实践性课程；• 以电类创新人才技能培养为目标，调动同学们参与课外创新以电类创新人才技能培养为目标，调动同学们参与课外创新活动的积极性和主动性；活动的积极性和主动性；• 系统、科学地培养同学们的实际动手能力、创新设计能力、系统、科学地培养同学们的实际动手能力、创新设计能力、工程应用能力以及发现问题、解决问题的能力；工程应用能力以及发现问题、解决问题的能力；• 通过该课程的学习可为同学们从事课外创新活动奠定理论与通过该课程的学习可为同学们从事课外创新活动奠定理论与实践基础，并为学校组队参加智能汽车、电子设计、机器人实践基础，并为学校组队参加智能汽车、电子设计、机器人等大型竞赛选拔优秀人才。

等大型竞赛选拔优秀人才课程背景与开设目的课程背景与开设目的教学手段与考核方式教学手段与考核方式  • 教学方法上以教师理论教学为辅、学生设计实践为主，教学方法上以教师理论教学为辅、学生设计实践为主，重在启发学生开阔思路、发现问题、分析问题；重在启发学生开阔思路、发现问题、分析问题；• 教学手段上以教师答疑为辅、学生自主学习为主，教学手段上以教师答疑为辅、学生自主学习为主，重在培养学生检索资料、独立研究的能力；重在培养学生检索资料、独立研究的能力；• 在设计、制作、调试过程中，以指导老师负责、学生自愿在设计、制作、调试过程中，以指导老师负责、学生自愿组队方式进行分工协作，重在培养学生的团队合作精神组队方式进行分工协作，重在培养学生的团队合作精神• 课程管理课程管理采用注册方式，取得合格成绩者才能认定学分；采用注册方式，取得合格成绩者才能认定学分；• 课程成绩课程成绩由方案设计、实物制作、性能测试和设计总结报告由方案设计、实物制作、性能测试和设计总结报告综合评定综合评定• 时间时间名称名称主要内容主要内容主讲主讲地点地点第第3周日下午周日下午（（13/3））专题讲专题讲座座11.1.大学生大学生电电子子设计竞赛简设计竞赛简介介2.2.多功能信号源系多功能信号源系统统分析与分析与设计设计3.3.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题1 1及具体要求及具体要求武武卫华卫华东东教教阶阶101第第4周日下午周日下午（（20/3））专题讲专题讲座座21.1.多路数据采集及多路数据采集及传输传输系系统统分析与分析与设计设计2.2.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题2 2及具体要求及具体要求3.3.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题1 1方案方案设计报设计报告告待定待定待定待定第第5周日下午周日下午（（27/3））专题讲专题讲座座31.1.整流、逆整流、逆变变、功放、功放电电路分析与路分析与设计设计2.2.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题3 3及具体要求及具体要求3.3.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题2 2方案方案设计报设计报告告骆骆雅琴雅琴东东教教阶阶101第第6周日下午周日下午（（3/4））专题讲专题讲座座41.1.无无线发线发射、接收系射、接收系统统分析与分析与设计设计2.2.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题4 4及具体要求及具体要求3.3.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题3 3方案方案设计报设计报告告待定待定待定待定第第7周日下午周日下午（（10/4））专题讲专题讲座座51.1.温度温度/ /角度角度/ /速度等参数速度等参数监监控系控系统统分析与分析与设计设计2.2.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题5 5及具体要求及具体要求3.3.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题4 4方案方案设计报设计报告告李丹李丹东东教教阶阶101第第8周日下午周日下午（（17/4））专题讲专题讲座座61.1.频频率率计计/ /相位相位计计/ /数字存数字存储储示波器分析与示波器分析与设计设计2.2.结结合合讲讲座布置座布置设计课题设计课题6 6及具体要求及具体要求3.3.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题5 5方案方案设计报设计报告告待定待定待定待定第第9周周第一次第一次选选拔拔双双选组队选组队1.1.以小以小组为单组为单位收位收/ /交交课题课题6 6方案方案设计报设计报告告2.2.根据各根据各课题课题方案方案设计报设计报告情况告情况评评定成定成绩绩1 13.3.根据各根据各课题课题方案方案设计报设计报告告评阅评阅情况淘汰情况淘汰选选拔拔4.4.以指以指导导教教师为单师为单位双位双选组队进选组队进行分行分项训练项训练课课程程组组待定待定第第10周周购购置器材置器材制作制作调试调试准准备备1.1.以指以指导导教教师为单师为单位申位申报购报购置元器件清置元器件清单单2.2.结结合合讲讲座布置座布置课题课题内容内容筛选汇总购筛选汇总购置元器件置元器件3.3.安排制作安排制作场场地地/ /安装工具安装工具软软件件/ /准准备测试仪备测试仪器器4.4.安排学生安排学生实训实训批次与指批次与指导导教教师值师值班班时间时间表表课课程程组组待定待定第第11周周综综合合实训实训(分分组进组进行行)以小以小组为单组为单位，位，结结合合讲讲座布置座布置课题课题内容，自内容，自选选进进行行专项电专项电子系子系统统的的设计设计、制作与、制作与调试调试课课程程组组(分分组组值值班班)工工创创中心中心实验实验室室第第12周周综综合合实训实训(分分组进组进行行)以小以小组为单组为单位，位，结结合合讲讲座布置座布置课题课题内容，自内容，自选选进进行行专项电专项电子系子系统统的的设计设计、制作与、制作与调试调试课课程程组组(分分组组值值班班)工工创创中心中心实验实验室室第第14周周~ ~第第18周周第二次第二次选选拔拔组队调组队调整整强强化化训练训练1.1.根据各小根据各小组综组综合合实训实训情况情况评评定成定成绩绩2 22.2.指指导导教教师负责进师负责进行第二次行第二次选选拔拔/ /调调整整组队组队3.3.指指导导教教师负责进师负责进行行调调整整组队组队后的后的强强化化训练训练指指导导教教师师待定待定第第19周周成成绩评绩评定定由成由成绩绩1 1、成、成绩绩2 2以及后以及后续续的的实实物制作、性能物制作、性能测测试试和和设计总结报设计总结报告告综综合合评评定成定成绩绩课课程程组组 课课程程开开设设安安排排表表   l 《《模拟电子技术模拟电子技术》》 童诗白编著童诗白编著 清华大学出版社清华大学出版社 l 《《数字电子技术数字电子技术》》 阎石编著阎石编著 清华大学出版社清华大学出版社l 《《高频电子技术高频电子技术》》 钟苏编著钟苏编著 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社l 《《数字系统与自动控制系统设计数字系统与自动控制系统设计》》 高吉祥编著高吉祥编著 电子工业出版社电子工业出版社l《《全国大学生电子设计竞赛系统设计全国大学生电子设计竞赛系统设计》》黄智伟编著黄智伟编著 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社l《《全国大学生电子设计竞赛制作实训全国大学生电子设计竞赛制作实训》》黄智伟编著黄智伟编著 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社l《《全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》》 全国大学生电子设计竞赛组委会编著全国大学生电子设计竞赛组委会编著 北京理工大学出版社北京理工大学出版社  l l  l l 参考教材及资料参考教材及资料全国大学生电子设计竞赛简介全国大学生电子设计竞赛简介  • 全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的四大学科竞赛之一全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的四大学科竞赛之一 ，竞赛内容既有理论，竞赛内容既有理论设计，又有实际制作，可以全面检验和促进参赛学生的理论素养和工作能力；设计，又有实际制作，可以全面检验和促进参赛学生的理论素养和工作能力；• 全国大学生电子设计竞赛由教育部高教司及信息产业部人事司负责组织；各赛区全国大学生电子设计竞赛由教育部高教司及信息产业部人事司负责组织；各赛区竞赛组委会由省、市、自治区教委、高校代表及电子类专家、企事业代表组成；竞赛组委会由省、市、自治区教委、高校代表及电子类专家、企事业代表组成； • 参赛单位以普通高等学校为单位独立组队参赛单位以普通高等学校为单位独立组队( (不超过不超过20)20)参赛，每队由三名具有正式参赛，每队由三名具有正式学籍的在校学生组成（研究生除外）；学籍的在校学生组成（研究生除外）；• 竞赛时间定于竞赛举办年度的竞赛时间定于竞赛举办年度的9 9月初，赛期四天月初，赛期四天( (具体日期届时通知具体日期届时通知) )，全国性比赛，全国性比赛每二年举办一届每二年举办一届( (奇数年奇数年) )，安徽等省级比赛每年举办一届，安徽等省级比赛每年举办一届; ;• 竞赛采用全国统一命题、分赛区组织，竞赛采用全国统一命题、分赛区组织，““半封闭半封闭/ /相对集中相对集中””的方式进行。

竞赛期的方式进行竞赛期间学生可以查阅有关文献资料，队内学生可集体商讨设计思想，确定设计方案，分间学生可以查阅有关文献资料，队内学生可集体商讨设计思想，确定设计方案，分工负责、团结协作，以队为基本单位独立完成竞赛任务；工负责、团结协作，以队为基本单位独立完成竞赛任务；• 竞赛题目于竞赛当日网上同时公布，一般有竞赛题目于竞赛当日网上同时公布，一般有5-65-6套题目任选，题型以工程应用综合套题目任选，题型以工程应用综合设计为主，也兼有侧重于某一方向（如模拟电路、数字电路、电力电子线路、仪器设计为主，也兼有侧重于某一方向（如模拟电路、数字电路、电力电子线路、仪器仪表、通信、自控、新型器件和集成电路应用等）的专业题型；仪表、通信、自控、新型器件和集成电路应用等）的专业题型；• 每个赛题包括基本要求和提高发挥两部分，竞赛成绩按实际制作装置的现场测试每个赛题包括基本要求和提高发挥两部分，竞赛成绩按实际制作装置的现场测试和设计报告来综合评定，每部分都制定了非常具体详细的评分标准和细则和设计报告来综合评定，每部分都制定了非常具体详细的评分标准和细则 全国大学生电子设计常见题型全国大学生电子设计常见题型  • 电源类：电源类：简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第三届）；简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第三届）；• 信号源类：信号源类：实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），电压控制电压控制LCLC振荡器（第六届）振荡器（第六届） ；； • 高频无线电类：高频无线电类：简易无线电遥控系统（第二届），调幅广播收音机（第三届）简易无线电遥控系统（第二届），调幅广播收音机（第三届）短波调频接收机（第四届），调频收音机（第五届）短波调频接收机（第四届），调频收音机（第五届） • 放大器类：放大器类：实用低频功率放大器（第二届），高效率音频功率放大器实用低频功率放大器（第二届），高效率音频功率放大器( (第五届）第五届）宽带放大器（第六届）宽带放大器（第六届） ; ;• 仪器仪表类：仪器仪表类：简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（第六届），简易逻辑分析仪数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（第六届），简易逻辑分析仪（第六届）（第六届） ；；• 数据采集与处理类：数据采集与处理类：多路数据采集系统（第一届），数字化语音存储与回放多路数据采集系统（第一届），数字化语音存储与回放系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届）系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届） ；；• 自动控制类：自动控制类：水温控制系统（第三届），自动往返电动小汽车（第五届）；水温控制系统（第三届），自动往返电动小汽车（第五届）；简易智能电动车（第六届）；液体点滴速度监控装置（第六届）。

简易智能电动车（第六届）；液体点滴速度监控装置（第六届）  从以上试题可见，试题具有强实用性、强综合性、技术水平发挥余地大从以上试题可见，试题具有强实用性、强综合性、技术水平发挥余地大的特点 设计涉及到的电子信息类专业的课程有：设计涉及到的电子信息类专业的课程有：低频电路低频电路、、高频电路高频电路、、数字电数字电路路、、微机原理微机原理、、电子测量电子测量、、单片机单片机、、可编程逻辑器件可编程逻辑器件、、EDAEDA设计等；设计等； 设计可选用的器件有：设计可选用的器件有：晶体管晶体管、、集成电路集成电路、、大规模集成电路大规模集成电路、、单片机单片机、、可编程逻辑器件等可编程逻辑器件等；； 设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具: :如如VHDLVHDL语言语言、、EDAEDAEDAEDA工具工具工具工具、、 单片机编程器等单片机编程器等 不难看出，电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平，又引导不难看出，电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平，又引导高校在教学改革中对学生高校在教学改革中对学生工程实践能力工程实践能力和和创新设计能力创新设计能力培养的关注。

培养的关注 按照传统的按照传统的重理论、轻实践；重分析、轻综合；重个体、轻协作重理论、轻实践；重分析、轻综合；重个体、轻协作的教学的教学模式培养的学生在参加电子设计竞赛时往往会发生诸多问题：模式培养的学生在参加电子设计竞赛时往往会发生诸多问题：理论设计正确理论设计正确却无法在工程上实现却无法在工程上实现；；单元电路正确却无法实现系统联调单元电路正确却无法实现系统联调；；个人能力很强却个人能力很强却各自为政，不能实现强强联合各自为政，不能实现强强联合等等 电子设计竞赛既不是单纯的电子设计竞赛既不是单纯的理论设计理论设计竞赛也不仅仅是竞赛也不仅仅是实验技能实验技能竞赛，而竞赛，而是由参赛队共同是由参赛队共同设计设计、、制作制作完成一个完成一个有特定工程背景有特定工程背景的题目的的题目的优劣与快慢优劣与快慢的的竞赛它既强调理论设计，更强调系统实现它既强调理论设计，更强调系统实现它考核学生综合运用基础知识它考核学生综合运用基础知识的能力，更注重考察学生的创新意识的能力，更注重考察学生的创新意识题目涉及的内容是一个课程群，而非题目涉及的内容是一个课程群，而非单一的一门课程。

单一的一门课程因此竞赛的形式与内容基本上符合面向因此竞赛的形式与内容基本上符合面向2121世纪人才培养的世纪人才培养的目标和需求，是对传统教学方法的一个挑战，同时竞赛成绩也能从一个侧面目标和需求，是对传统教学方法的一个挑战，同时竞赛成绩也能从一个侧面反映了这个课程群的教学水平和教学改革的成败反映了这个课程群的教学水平和教学改革的成败 信号源题型分析举例信号源题型分析举例 “ “波形发生器波形发生器”  ”  （第五届，（第五届，20012001年）年） （（1 1）任务）任务 设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形, ,如下图所示如下图所示信号源题型分析举例信号源题型分析举例（（2 2）要求）要求① ① 基本要求基本要求a. a. 具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能；具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能； b. b. 用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（基波及其谐波（5 5次以下）线性组合的波形；次以下）线性组合的波形； c. c. 具有波形存储功能；具有波形存储功能； d. d. 输出波形的频率范围为输出波形的频率范围为100Hz100Hz～～20kHz(20kHz(非正弦波频率按非正弦波频率按1010次谐波计算次谐波计算) )；；重复频率可调，频率步进间隔重复频率可调，频率步进间隔≤≤100Hz100Hz；； e. e. 输出波形幅度范围输出波形幅度范围0 0～～5V5V（峰（峰- -峰值），可按步进峰值），可按步进0.1V0.1V（峰（峰- -峰值）调整；峰值）调整； f. f. 具有显示输出波形的类型、重复频率具有显示输出波形的类型、重复频率( (周期周期) )和幅度的功能。

和幅度的功能② ② 发挥部分发挥部分 a.a.输出波形频率范围扩展至输出波形频率范围扩展至100Hz100Hz～～200kHz200kHz；； b.b.用键盘或其他输入装置产生任意波形；用键盘或其他输入装置产生任意波形；d. d. 具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置；具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置； e. e. 可产生单次或多次可产生单次或多次(1000(1000次以下次以下) )特定波形特定波形( (如产生如产生1 1个半周期三角波输出个半周期三角波输出) ) f. f. 其它其它( (如频谱分析、失真度分析、频率扩展如频谱分析、失真度分析、频率扩展>200kHz>200kHz、扫频输出等功能、扫频输出等功能) ) 系统方案设计系统方案设计——比较与论证比较与论证一、波形生成方案：一、波形生成方案：方案一：方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器采用模拟分立元件或单片压控函数发生器M MAX803AX8038 8，可产生正弦波、方波、，可产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可改变输出频率三角波，通过调整外部元件可改变输出频率；；但但由由于模拟元器件参数分散性于模拟元器件参数分散性太太大大，，因因而对而对波形波形频率频率的的稳定稳定性性影响影响很很大大，频率分辨率不高，且灵活性较差不能实现任意波形，频率分辨率不高，且灵活性较差不能实现任意波形以及波形的运算输出等智能化功能。

以及波形的运算输出等智能化功能方案二：方案二：采用锁相式频率合成技术首先通过频率合成技术产生所需要频率的方波采用锁相式频率合成技术首先通过频率合成技术产生所需要频率的方波通过积分电路就可以得到同频率的三角波，再经过滤波器就可以得到正弦波，优点是通过积分电路就可以得到同频率的三角波，再经过滤波器就可以得到正弦波，优点是输出频率高，也可以达到较高的频率分辨率；缺点是要求滤波器通带可变，实现困难输出频率高，也可以达到较高的频率分辨率；缺点是要求滤波器通带可变，实现困难，还有一个致命的弱点，即无法实现任意波形功能还有一个致命的弱点，即无法实现任意波形功能方案三：方案三：采用直接数字频率合成技术采用直接数字频率合成技术DDFSDDFS技术以技术以Nyquist时域采样定理为基础，在时域采样定理为基础，在时域中进行频率合成，通过更换波形数据可以轻易实现任意波形功能，并且频率、相时域中进行频率合成，通过更换波形数据可以轻易实现任意波形功能，并且频率、相位、幅度都可利用单片机实现程控；缺点是输出频率受到单片机工作频率的制约位、幅度都可利用单片机实现程控；缺点是输出频率受到单片机工作频率的制约在输出频率要求不高的场合可考虑应用。

在输出频率要求不高的场合可考虑应用方案四：方案四：采用基于采用基于CPLD/FPGACPLD/FPGA的直接数字频率合成技术优点是可以轻易实现任意波的直接数字频率合成技术优点是可以轻易实现任意波形功能且输出频率及其分辨率可以做得很高，但难以实现复杂分析算法形功能且输出频率及其分辨率可以做得很高，但难以实现复杂分析算法方案五：方案五：采用基于单片机采用基于单片机+CPLD/FPGA+CPLD/FPGA的直接数字频率合成技术综合考虑了方案三的直接数字频率合成技术综合考虑了方案三与方案四的优点并能弥补各自的不足与方案四的优点并能弥补各自的不足比较后选择方案五比较后选择方案五 • 核心原理核心原理: : 采样定理采样定理• 组成部分：参考时钟组成部分：参考时钟fc• 相位累加器相位累加器• 波形数据查询表波形数据查询表 • D D／／A A转换器转换器• DDS技术原理=kc.注：最大频率需满足输出上限，注：最大频率需满足输出上限，而最小频率需满足输出步进要求而最小频率需满足输出步进要求不能同满足时需分段考虑。

不能同满足时需分段考虑系统方案设计系统方案设计——比较与论证比较与论证二、输入设置方案：二、输入设置方案： 设计要求系统具有用户选择预设波形、调控波形和输入存储自定义波形的功能设计要求系统具有用户选择预设波形、调控波形和输入存储自定义波形的功能 方案一：方案一：采用键盘输入这是最基本的方法优点是输入值精确，实现方便；采用键盘输入这是最基本的方法优点是输入值精确，实现方便；但用户自定义输入时难以自由输入想要的特殊波形但用户自定义输入时难以自由输入想要的特殊波形方案二：方案二：采用采用手写板输入这对于用户输入想要的特殊波形非常方便，但接口电路手写板输入这对于用户输入想要的特殊波形非常方便，但接口电路实现较为复杂，数值输人不够直观实现较为复杂，数值输人不够直观 考虑到键盘输入已能满足波形考虑到键盘输入已能满足波形预设、编辑组合等基本功能，比较后预设、编辑组合等基本功能，比较后选择方案一选择方案一三、输出显示方案：三、输出显示方案：方案一：方案一：采用采用LEDLED显示可以显示有限的符号和数字，不易满足本设计的复杂功能可以显示有限的符号和数字，不易满足本设计的复杂功能方案二：方案二：采用字符式采用字符式LCDLCD显示。

可显示较为清晰的字符和数字，基本可以满足设计要显示可显示较为清晰的字符和数字，基本可以满足设计要求但在用户输入波形时，无法显示其波形形状但在用户输入波形时，无法显示其波形形状方案三：方案三：采用点阵式采用点阵式LCDLCD显示可以将用户输入的波形及时显示出来，但编程设计显示可以将用户输入的波形及时显示出来，但编程设计工作量较大工作量较大 综合比较后选择方案二综合比较后选择方案二系统方案设计系统方案设计——结构框图结构框图单片机单片机最小系统最小系统键键盘盘输输入入LCDLCD显示显示FPGAFPGA控制控制 波形波形 ROM ROM存储存储 RAMRAM数模数模转换转换低通低通滤波滤波波形选择波形选择幅度控制幅度控制频率控制频率控制波形编辑波形编辑波形存储波形存储频谱频谱 分析分析 波形输出波形输出单片机开发板单片机开发板FPGA开发板开发板系统硬件设计系统硬件设计——电路与参数电路与参数一、单片机控制单元一、单片机控制单元Ø 单片机单元可选用单片机单元可选用89C5289C52开发板开发板( (含电源、晶振、复位、键盘、含电源、晶振、复位、键盘、LCDLCD等电路等电路) )Ø 单片机单元参数选择与资源配置单片机单元参数选择与资源配置( (时钟频率、端口分配、按键定义、存储时钟频率、端口分配、按键定义、存储容量、显示内容与方式等容量、显示内容与方式等) )AT89C52单片机单片机单元电路单片机单元电路系统硬件设计系统硬件设计——电路与参数电路与参数二、二、FPGAFPGA波形产生单元波形产生单元Ø FPGAFPGA单元可选用单元可选用EP1C6EP1C6开发板开发板( (含电源、晶振、复位、存储器等电路含电源、晶振、复位、存储器等电路) )Ø FPGAFPGA单元参数选择与资源配置单元参数选择与资源配置( (时钟频率及时钟频率及PLLPLL配置配置 、、I/OI/O端口及引脚分配、端口及引脚分配、存储容量及定制方式等存储容量及定制方式等) )外部晶振：外部晶振：10MHz10MHz系统时钟：可通过系统时钟：可通过PLLPLL配置为：配置为：10MHz 10MHz /20MHz /50MHz /100MHz/20MHz /50MHz /100MHz等等存储器个数：正弦波存储器个数：正弦波/ /三角波各三角波各1010个个存储器容量：可片内定制或片外配置存储器容量：可片内定制或片外配置 10*100010*1000正弦正弦ROM/10*1000ROM/10*1000三角三角ROMROM用户引脚数：用户引脚数：185185个个信号信号I/OI/O端口：端口：4 4位功能选择信号线位功能选择信号线 8 8位频率位频率/4/4位幅度控制口线位幅度控制口线 1010位外扩存储器地址线位外扩存储器地址线 8-108-10位波形数据总线位波形数据总线时钟信号与谐波选择产生模块PLL倍频模块倍频模块频率频率选择模块选择模块幅值幅值选择模块选择模块ADDR1ADDR2ADDR3ADDR10ROM1ROM2ROM3ROM10信号叠加模块DA转换........晶振信号频率控制幅度控制en1clk1clk2en2en3en20clk3clk20FPGA开发板开发板基于基于FPGAFPGA的正弦波形产生模块的正弦波形产生模块系统硬件设计系统硬件设计——电路与参数电路与参数三、波形输出单元三、波形输出单元Ø 波形输出单元由数波形输出单元由数- -模转换器与低通滤波器等电路组成模转换器与低通滤波器等电路组成Ø 数数- -模转换器的选择与参数配置模转换器的选择与参数配置(D/A(D/A芯片转换速度、转换精度、输出方式等芯片转换速度、转换精度、输出方式等) )Ø 低通滤波器的选择与参数配置低通滤波器的选择与参数配置( (滤波器结构、通带截止频率、输出幅度调节滤波器结构、通带截止频率、输出幅度调节与输出阻抗匹配等与输出阻抗匹配等) )系统硬件设计系统硬件设计——电路原理框图电路原理框图系统软件设计系统软件设计——思路与流程思路与流程K1为为 （（ 1-3））频率选择频率选择(K2,K3,K4,K5,K6)输出功能输出功能/频率频率/幅度控制信号幅度控制信号数值输入数值输入(K2,K3)FPGA波形产生波形产生NYYN参参数数设设定定完完成成?Y功能选择功能选择(K1)系统软件设计系统软件设计——思路与流程思路与流程设计实现设计实现——实物实物作品作品设计实现设计实现——输出波形输出波形设计课题设计课题1 1 —正弦信号发生器正弦信号发生器 （（2005年全国第七届竞赛年全国第七届竞赛A题）题） 一、任务一、任务 设计制作一个正弦信号发生器。

设计制作一个正弦信号发生器二、要求二、要求1 1、基本要求、基本要求　　 （（1 1）正弦波输出频率范围：）正弦波输出频率范围：1kHz1kHz～～10MHz10MHz；；        （（2 2）具有频率设置功能，频率步进：）具有频率设置功能，频率步进：100Hz100Hz；；        （（3 3）输出信号频率稳定度：优于）输出信号频率稳定度：优于10-410-4；；        （（4 4）输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰）输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰- -峰值峰值V Vopp≥1Vopp≥1V；； （（5 5）失真度：用示波器观察时无明显失真失真度：用示波器观察时无明显失真2 2、发挥部分、发挥部分　　 （（1 1）增加输出电压幅度：在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰）增加输出电压幅度：在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰- -峰值峰值V Voppopp=6V±1V=6V±1V；； （（2 2）产生模拟幅度调制）产生模拟幅度调制(AM)(AM)信号：在信号：在1MHz-10MHz1MHz-10MHz范围内调制度范围内调制度ma可在可在10%10%～～100%100%之之间程控调节，步进量间程控调节，步进量10%10%，正弦调制信号频率为，正弦调制信号频率为1kHz1kHz，调制信号自行产生；，调制信号自行产生； （（3 3）产生模拟频率调制）产生模拟频率调制(FM)(FM)信号：在信号：在100kHz~10MHz100kHz~10MHz频率范围内产生频率范围内产生10kHz10kHz最大频偏，最大频偏，且最大频偏可分为且最大频偏可分为5kHz/10kHz5kHz/10kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为二级程控调节，正弦调制信号频率为1kHz1kHz，调制信号自，调制信号自行产生；行产生； （（4 4）产生二进制）产生二进制PSKPSK、、ASKASK信号：在信号：在100kHz100kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为基带序列码速率固定为10kbps10kbps，二进制基带序列信号自行产生；，二进制基带序列信号自行产生；。