本书是针对全国大学生电子设计竞赛特点和需要，为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制类专业学生编写的培训教材。全书共分8章，内容包括：电子设计竞赛题目与分析，电子设计竞赛制作基础训练，基本单元电路设计制作训练，单片机最小系统设计制作训练，可编程逻辑器件系统设计制作训练，电子设计竞赛系统设计训练，电子设计竞赛设计总结报告写作，电子设计竞赛中应注意的一些问题。
本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可以作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制类等专业学生参加全国大学生电子设计竞赛的培训教材，也可以作为参加各类电子制作、课程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术人员进行电子电路设计与制作的参考书。

第1章 电子设计竞赛题目与分析
1.1 全国大学生电子设计竞赛简介
1.2 全国大学生电子设计竞赛命题原则及要求
1.2.1 命题范围
1.2.2 题目要求
1.2.3 题目类型
1.2.4 命题格式
1.2.5 征题办法
1.3 电子设计竞赛的题目分析
1.3.1 电源类题目分析
1.3.2 信号源类题目分析
1.3.3 无线电类题目分析
1.3.4 放大器类题目分析
1.3.5 仪器仪表类题目分析
1.3.6 数据采集与处理类题目分析
1.3.7 控制类题目分析
第2章 电子设计竞赛制作基础训练
2.1 电子元器件的识别
2.1.1 电阻器
2.1.2 电位器
2.1.3 电容器
2.1.4 电感器
2.1.5 半导体分立器件
2.1.6 半导体集成电路
2.1.7 表面贴装元件
2.2 装配工具及使用方法
2.2.1 装配工具
2.2.2 焊接材料
2.2.3 焊接工艺和方法
2.3 印制电路板设计与制作
2.3.1 印制电路板设计
2.3.2 印制电路板的制作
第3章 基本单元电路设计制作训练
3.1 集成直流稳压电源的设计
3.1.1 直流稳压电源的基本原理
3.1.2 三端固定式正压稳压器
3.1.3 三端固定式负压稳压器
3.1.4 三端可调式稳压器
3.1.5 正、负输出稳压电源
3.1.6 斩波调压电源电路
3.1.7 精密稳压电源电路
3.1.8 DC-DC电源电压
3.1.9 受控稳压电源
3.1.10 LCD显示器用负压电源
3.2 运算放大器电路
3.2.1 运算放大器基本特性
3.2.2 基本运算放大器应用电路
3.2.3 测量放大电路
3.3 信号产生电路
3.3.1 分立模拟电路构成矩形波产生电路
3.3.2 正弦波产生电路
3.3.3 三角波产生电路
3.3.4 多种信号发生电路
3.4 信号处理电路
3.4.1 有源滤波电路
3.4.2 电压—频率、频率—电压变换电路
3.4.3 电流—电压变换电路
3.5 声音报警电路
3.5.1 分立元件制作的声音报警电路
3.5.2 与单片机接口的声音报警电路与程序
3.5.3 与可编程逻辑器件接口的声音报警电路与程序
3.6 传感器及其应用电路
3.6.1 传感器种类介绍
3.6.2 霍尔传感器与应用电路
3.6.3 金属传感器与应用电路
3.6.4 温度传感器与应用电路
3.6.5 光电传感器与应用电路
3.6.6 超声波传感器与应用电路
3.7 功率驱动电路
3.7.1 直流电动机驱动接口电路
3.7.2 步进电动机及驱动电路
3.7.3 继电器电路
3.7.4 固态继电器电路
3.8 显示电路
3.8.1 LED显示器接口电路
3.8.2 LCD显示器的控制
3.9 A/D转换器
3.9.1 A/D转换器的分类及简介
3.9.2 A/D转换器的主要技术指标
3.9.3 A/D转换器及其相应接口电路选择原则
3.9.4 常用的A/D转换器
3.9.5 A/D接口电路及程序设计
第4章 单片机最小系统设计制作训练
4.1 单片机最小系统设计制作
4.1.1 单片机最小系统电路板硬件设计
4.1.2 最小系统电路PCB印制板电路图
4.1.3 单片机最小系统电路板测试程序设计
4.2 通用键盘显示电路设计
4.2.1 通用可编程键盘和显示器的接口电路芯片8279
4.2.2 基于8279的通用键盘和显示电路硬件设计
4.2.3 8279与单片机最小系统电路板的连接
4.2.4 基于8279的通用键盘和显示电路程序设计
4.3 单片机与液晶显示电路接口电路设计
4.3.1 MDLS点阵字符型液晶显示模块及程序设计
4.3.2 LMA97S005AD点阵图形型液晶显示模块及程序设计
4.4 单片机与D/A及A/D转换电路制作
4.4.1 D/A转换电路及程序设计
4.4.2 A/D转换电路及程序设计
第5章 可编程逻辑器件系统设计制作训练
5.1 FPGA最小系统的设计制作
5.1.1 Xilinx公司的FPGA器件
5.1.2 FPGA最小系统电路设计
5.1.3 FPGA最小系统印制板设计
5.1.4 FPGA最小系统电源电路的设计
5.2 FPGA最小系统配置电路的设计
5.2.1 使用PC并行口配置FPGA
5.2.2 使用单片机配置FPGA
5.2.3 SpartanⅡ器件的配置
5.2.4 各种模式的配置方式
5.3 ModelSim仿真工具的使用
5.3.1 设计流程
5.3.2 功能仿真和时序仿真
5.3.3 功能仿真(Function Simulation)步骤
5.3.4 功能仿真(Function Simulation)查错分析
5.3.5 时序仿真(Timing Simulation)步骤
5.4 FPGA的最小系统板的下载
5.4.1 设计的实现过程
5.4.2 使用iMPACT配置FPGA最小系统板的过程
5.5 常见错误及其原因分析
5.5.1 避免语法错误
5.5.2 信号与变量
5.5.3 IF-ELSE语句
5.5.4 CASE语句
5.5.5 多时钟源的解决方案
5.5.6 仿真无波形
5.5.7 执行时端口丢失
5.6 编程技巧
5.6.1 程序优化
5.6.2 状态机优化
5.6.3 片内资源的开发利用
5.6.4 毛刺与抗干扰
5.6.5 宏功能模块和IP核复用
第6章 电子设计竞赛系统设计训练
6.1 电子系统设计的基本方法
6.1.1 概述
6.1.2 现代电子系统的设计方法
6.1.3 EDA技术
6.2 电子竞赛作品设计制作步骤
6.2.1 题目选择
6.2.2 系统方案论证
6.2.3 安装制作与调试
6.2.4 电子设计竞赛作品设计制作的全过程
6.3 子系统的设计制作步骤
6.3.1 单片机与可编程逻辑器件子系统设计步骤
6.3.2 数字/模拟子系统设计步骤
第7章 电子设计竞赛设计总结报告写作
7.1 设计总结报告写作基本要求
7.1.1 设计总结报告的评分标准分析
7.1.2 设计总结报告的内容、要求与应注意的一些问题
7.2 设计与总结报告示例
7.2.1 电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告示例
7.2.2 低频数字式相位测量仪（C题）设计与总结报告示例
7.2.3 简易智能电动车（E题）设计与总结报告示例
第8章 电子设计竞赛中应注意的一些问题
8.1 赛前的培训组织
8.1.1 参赛队员的挑选
8.1.2 理论课培训
8.1.3 实践课培训
8.1.4 强化训练
8.1.5 队员的组合与分工
8.2 赛前题目分析和准备
8.2.1 赛前公布的基本仪器和主要元器件清单
8.2.2 赛前题目分析
8.2.3 赛前准备
8.3 竞赛过程中应注意的一些问题
8.3.1 注意竞赛纪律
8.3.2 竞赛题目的分析
8.3.3 方案的设计
8.3.4 元器件的采购
8.3.5 设计装配制作
8.3.6 竞赛时间安排
8.3.7 注意休息和饮食
附录A 电压控制LC振荡器（A题）设计与总结报告
附录B 低频数字式相位测量仪(C题)设计与总结报告
附录C 简易智能电动车(E题)设计与总结报告
参考文献

前 言

本书是针对全国大学生电子设计竞赛的特点，为满足高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制类专业学生参加全国大学生电子设计竞赛的需要而编写的培训教材。本书详细分析了参加全国大学生电子设计竞赛题目的类型与特点，系统介绍了电子设计竞赛制作基础训练、单元电子电路训练、单片机最小系统训练、可编程逻辑器件系统训练、电子设计竞赛系统设计训练、电子设计竞赛设计总结报告写作的基本方法，以及电子设计竞赛中应注意的一些问题。

本书的特点是以全国大学生电子设计竞赛所需要的知识点为基础，内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，突出了设计制作竞赛作品的方法，注重培养学生综合分析、开发创新和竞赛设计制作的能力。本书也可以作为参加各类电子制作、课程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术人员进行电子电路设计与制作的参考书。

全书共分8章，第1章介绍了全国大学生电子设计竞赛命题原则及要求，电子设计竞赛的题目分析。第2章介绍了电子元器件的识别，装配工具及使用方法，印制电路板设计与制作。第3章介绍了集成直流稳压电源，信号放大电路，信号产生电路，信号处理电路，声音报警电路，传感器及其应用电路，功率驱动电路，显示电路，A/D及D/A转换器电路的设计与制作。第4章介绍了单片机最小系统，通用键盘显示电路，单片机与液晶显示电路接口电路，单片机与D/A及A/D转换电路设计制作与程序设计。第5章介绍了FPGA最小系统制作，FPGA最小系统配置电路的设计，ModelSim仿真工具的使用，可编程逻辑器件编程常见错误及其原因分析，编程技巧。第6章介绍了电子系统设计的基本方法，电子竞赛作品设计制作的步骤，单片机与可编程逻辑器件子系统设计步骤，数字/模拟子系统设计步骤。第7章介绍了电子设计竞赛设计总结报告写作基本要求，设计总结报告示例。第8章介绍了电子设计竞赛中应注意的一些问题，赛前的培训组织，队员的组合与分工，赛前题目分析和准备，竞赛过程中应注意的一些问题。书中所介绍的程序均通过运行，电路一般都实际制作通过。

本书由黄智伟拟订编写大纲和目录。黄智伟编写了第1章、第6章、第7章和第8章，陈文光编写了第2章、第3章，朱卫华编写了第4章，王彦编写了第5章，南华大学电气工程学院2000级电子竞赛参赛队员林杰文、田丹丹、方艾、余丽、张清明、申政琴、潘礼、田世颖、王凤玲、俞沛宙、裴霄光、熊卓、陈国强、贺康政、王亮、陈琼、曹学科、黄松、钟犹洪、王怀涛、张海军等参加了编写工作，全书由黄智伟统稿。

在本书的编写过程中，南华大学电气工程学院电子信息工程、通信工程、自动化、电气工程及自动化、电工电子、实验中心等教研室的老师，长沙科瑞特电子有限公司等，提出了很多宝贵的建议，并给予了大力的支持，李富英高级工程师对本书进行了审阅，在此一并表示感谢。

在本书的编写过程中，参考了大量的国内外著作和资料，在此向这些作者表示衷心的感谢。

由于我们水平有限，错误和不足在所难免，敬请各位读者批评斧正。



黄智伟 于南华大学

2004.11.18