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1、全国大学生电子设计全国大学生电子设计竞赛培训竞赛培训竞赛简介竞赛简介全国大学生电子设计竞赛是教育部高等教育司和信息全国大学生电子设计竞赛是教育部高等教育司和信息产业部人事司共同举办并与教学改革实践紧密结合的产业部人事司共同举办并与教学改革实践紧密结合的大型学科竞赛之一，其规模和影响力不断扩大，竞赛大型学科竞赛之一，其规模和影响力不断扩大，竞赛对教改的促进作用日渐显著。对教改的促进作用日渐显著。l电子设计竞赛对于将来励志搞电子的大学电子设计竞赛对于将来励志搞电子的大学生来说，确实是一个练兵的好机会，在这生来说，确实是一个练兵的好机会，在这短短的短短的4天中天中(其实不止这几天，很多大学生其实不止
2、这几天，很多大学生都会在暑假集中训练都会在暑假集中训练)，大家将学到很多的，大家将学到很多的东西，这些东西就使大家受益无穷。东西，这些东西就使大家受益无穷。2009全国大学生电子设计竞赛培训情况全国大学生电子设计竞赛培训情况l今年暑假的培训安排今年暑假的培训安排l第一阶段：第一阶段：6月到月到8月月5日；日；l第二阶段：第二阶段：8月月5日到赛前三天。日到赛前三天。l休息时间可请一个星期假，休息前两天先休息时间可请一个星期假，休息前两天先申请，批准后方可离校。当然有能力并希申请，批准后方可离校。当然有能力并希望取得好的名次的同学可能整个暑假都要望取得好的名次的同学可能整个暑假都要努力了。努力了
3、。参赛形式参赛形式ll、全国大学生电子设计竞赛原则上安排在单数年的、全国大学生电子设计竞赛原则上安排在单数年的9月月3号开始，为期号开始，为期4天。竞赛以赛区为单位统一组织报名、竞天。竞赛以赛区为单位统一组织报名、竞赛、评审和评奖工作。赛、评审和评奖工作。l2、鼓励设有信息与电子学科及相关专业或已开展电子设、鼓励设有信息与电子学科及相关专业或已开展电子设计科技活动的高等学校，积极组织学生参加全国大学生电计科技活动的高等学校，积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛。子设计竞赛。l3、学生自愿组合，三人一队，由所在学校统一向赛区组、学生自愿组合，三人一队，由所在学校统一向赛区组委会报名。参赛队数由
4、学校自行确定。委会报名。参赛队数由学校自行确定。l4、为鼓励不同类型的高校和不同专业或专业方向的学生、为鼓励不同类型的高校和不同专业或专业方向的学生都能参加竞赛，全国竞赛专家组根据命题原则，将统一编都能参加竞赛，全国竞赛专家组根据命题原则，将统一编制若干个竞赛题目，供参赛学生选用。制若干个竞赛题目，供参赛学生选用。l5、竞赛所需场地、仪器设备、元器件或耗材原则上由参、竞赛所需场地、仪器设备、元器件或耗材原则上由参赛学校负责提供。赛学校负责提供。竞赛规则竞赛规则ll、参赛学生应是高等学校中具有正式学籍的全日制在校本、参赛学生应是高等学校中具有正式学籍的全日制在校本科或专科学生。科或专科学生。l2
5、、参赛学生必须按统一时间参加竞赛，按时开赛，准时、参赛学生必须按统一时间参加竞赛，按时开赛，准时交卷。各赛区组委会须按时收回学生的答卷交卷。各赛区组委会须按时收回学生的答卷(报告和制作报告和制作实物实物)并及时封存，然后按规定交赛区专家组评审。并及时封存，然后按规定交赛区专家组评审。l3、竞赛期间，参赛学生可以使用各种图书资料和计算机，、竞赛期间，参赛学生可以使用各种图书资料和计算机，但不得与队外人员讨论，教师必须回避。但不得与队外人员讨论，教师必须回避。l4、竞赛期间，各赛区组委会要组织巡视检查，以保证竞、竞赛期间，各赛区组委会要组织巡视检查，以保证竞赛活动正常进行。赛活动正常进行。l5、在
6、竞赛中，如发现辅导教师参与、队与队之间讨论，、在竞赛中，如发现辅导教师参与、队与队之间讨论，队员与队外人员讨论、不按规定时间发题和收卷，以及赛队员与队外人员讨论、不按规定时间发题和收卷，以及赛前泄题等违纪现象，将取消获奖名次，并通报批评。前泄题等违纪现象，将取消获奖名次，并通报批评。竞赛评奖竞赛评奖l全国大学生电子设计竞赛采取全国大学生电子设计竞赛采取“一次竞赛、两级评一次竞赛、两级评奖奖”方式，评奖等级分为方式，评奖等级分为“赛区奖赛区奖”和和“全国奖全国奖”两种两种形式。形式。l1、各赛区负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖、各赛区负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各奖项获奖比例由各赛
7、区根据实际情况自等级及各奖项获奖比例由各赛区根据实际情况自行确定。行确定。l2、赛区评审结束后，各赛区组委会将本赛区竞赛、赛区评审结束后，各赛区组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设计报告及有关评审材料报送全国优秀参赛队的设计报告及有关评审材料报送全国组委会，报送的优秀参赛队数应严格控制在本赛组委会，报送的优秀参赛队数应严格控制在本赛区参赛队总数的区参赛队总数的12%之内。全国组委会根据全国之内。全国组委会根据全国专家组的评审结果确定全国一、二等奖，获奖总专家组的评审结果确定全国一、二等奖，获奖总数原则上不超过全国参赛队总数的数原则上不超过全国参赛队总数的10%。竞赛内容竞赛内容ll、以电子电路（含
8、模拟和数字电路）应用设计为主要内容，、以电子电路（含模拟和数字电路）应用设计为主要内容，可以涉及模可以涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、数混合电路、单片机、可编程器件、EDA软软件工具和件工具和PC机（主要用于开发）的应用。题目包括机（主要用于开发）的应用。题目包括“理论理论设计设计”和和“实际制作与调试实际制作与调试”两部分。竞赛题目应具有实际两部分。竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势，同时对教学内容和课程体系改革起一定的引的应用趋势，同时对教学内容和课程体系改革起一定的引导作用。导作用。l2
9、、题目着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的、题目着重考核学生综合运用基础知识进行理论设计的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的能力，考核学生的创新精神和独立工作能力，考核学生的实验技能实验技能(制作、调试制作、调试)。l3、题目在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在、题目在难易程度方面，既要考虑使一般参赛学生能在规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创规定的时间内完成基本要求，又能使优秀学生有发挥与创新的余地。新的余地。题目分类题目分类竞赛题目主要可以划分为竞赛题目主要可以划分为4类：类：1.信号源类信号源类2.仪器仪表类仪器仪表类3.高频类高频类4.控制类控
10、制类信号源类信号源类波形发生器（第五届波形发生器（第五届2001年年A题）题）电压控制电压控制LC振荡器（第振荡器（第6届届2003年年A题）题）正弦信号发生器（第正弦信号发生器（第7届届2005年年A题）题）数控恒流源（第数控恒流源（第7届届2005年年F题）题）三相正弦波变频电源（第三相正弦波变频电源（第7届届2005年年G题）题）开关稳压电源（第开关稳压电源（第8届届2007年年E题）题）仪器仪表类仪器仪表类简易数字存储示波器（第五届简易数字存储示波器（第五届2001年年B题）题）高效率音频功率放大器（第五届高效率音频功率放大器（第五届2001年年D题）题）数据采集与传输系统（第五届数据
11、采集与传输系统（第五届2001年年E题）题）宽带放大器（第宽带放大器（第6届届2003年年B题）题）低频数字式相位测量仪（第低频数字式相位测量仪（第6届届2003年年C题）题）简易逻辑分析仪（第简易逻辑分析仪（第6届届2003年年D题）题）集成运放测试仪（第集成运放测试仪（第7届届2005年年B题）题）简易频谱分析仪（第简易频谱分析仪（第7届届2005年年C题）题）音频信号分析仪（第音频信号分析仪（第8届届2007年年A题）题）数字示波器数字示波器（第（第8届届2007年年C题）题）程控滤波器（第程控滤波器（第8届届2007年年D题）题）高频类高频类调频收音机（第五届调频收音机（第五届2001
12、年年F题）题）单工无线呼叫系统（第单工无线呼叫系统（第7届届2005年年D题）题）无线识别装置（第无线识别装置（第8届届2007年年B题）题）控制类控制类自动往返电动小汽车（第五届自动往返电动小汽车（第五届2001年年C题）题）简易智能电动车（第简易智能电动车（第6届届2003年年E题）题）液体点滴速度监控装置（第液体点滴速度监控装置（第6届届2003年年F题）题）悬挂运动控制系统（第悬挂运动控制系统（第7届届2005年年E题）题）电动车跷跷板（第电动车跷跷板（第8届届2007年年F题）题）2009全国大学生电子设计竞赛试题全国大学生电子设计竞赛试题l建议为了夺奖的朋友专注自己的强项，做建议为
13、了夺奖的朋友专注自己的强项，做仪器的做作仪器，做通信的做通信，做控仪器的做作仪器，做通信的做通信，做控制的做控制。相信制的做控制。相信2009年的电子竞赛题目年的电子竞赛题目绝对会有这些，也许今年的题目会更多，绝对会有这些，也许今年的题目会更多，大概应该在大概应该在68个题目，这样大家的可选个题目，这样大家的可选择性就更多了。择性就更多了。如何准备如何准备2007全国大学生电子设计竞赛全国大学生电子设计竞赛l如果你没有准备就参加电子竞赛，那么你如果你没有准备就参加电子竞赛，那么你简直就是在浪费学校的资源、糟蹋你自己。简直就是在浪费学校的资源、糟蹋你自己。每年都能在网上听到很多同学抱怨自己学每年
14、都能在网上听到很多同学抱怨自己学校有些没有怎么准备就参加的同学，这些校有些没有怎么准备就参加的同学，这些学生只是为了将来找工作时在自己的简历学生只是为了将来找工作时在自己的简历上填上这个经历，其实这些人这种做法是上填上这个经历，其实这些人这种做法是不可取的。那么我们该如何准备呢不可取的。那么我们该如何准备呢?我认为我认为需要分为这么几个部分：需要分为这么几个部分：1.团队的选择团队的选择l古人云：古人云：“三个臭皮匠抵过一个诸葛亮三个臭皮匠抵过一个诸葛亮”l也有人云，一个中国人一条龙，三个中国也有人云，一个中国人一条龙，三个中国人三条虫人三条虫l一个能在全国大学生电子竞赛中得奖的团队必须具备这
15、样一个能在全国大学生电子竞赛中得奖的团队必须具备这样几个特征几个特征:l绝对喜欢电子开发。在软件、硬件、论文写作中各有所长。绝对喜欢电子开发。在软件、硬件、论文写作中各有所长。你想想你想想3个只会个只会C语言的家伙合一起能干什么。语言的家伙合一起能干什么。l要有充足的时间，暑假的时间本来就很短，如果大家不好要有充足的时间，暑假的时间本来就很短，如果大家不好好利用的话，培训就没有效果。好利用的话，培训就没有效果。l有一个核心人物，他的话在非常时期大家必须绝对服从，有一个核心人物，他的话在非常时期大家必须绝对服从，大部分时间大家可以商量干，但是起争执了，他说了算。大部分时间大家可以商量干，但是起争
16、执了，他说了算。相信这个核心人物很容易体现出来。相信这个核心人物很容易体现出来。l身体要好，病殃殃的样子不适合干这个，身体要好，病殃殃的样子不适合干这个，4天天3夜是个什么夜是个什么概念大家心里要很清楚。概念大家心里要很清楚。l要有坚定的信念，要有获奖的信心。要有坚定的信念，要有获奖的信心。l也许参加完电子竞赛，你们三人将成为一辈子的朋友。也许参加完电子竞赛，你们三人将成为一辈子的朋友。2.CPU(单片机单片机)选型选型l有人说：有人说：l男人选择东西只选贵的，不选对的；男人选择东西只选贵的，不选对的；l女人选东西只选好看的，不选实用的。女人选东西只选好看的，不选实用的。l假如你想在假如你想在
17、2009年的全国大学生电子竞赛中年的全国大学生电子竞赛中得奖，你一定要选择对的，也就是你最熟悉得奖，你一定要选择对的，也就是你最熟悉的，而不要选择贵的，要选择实用的，而不的，而不要选择贵的，要选择实用的，而不是功能天花乱坠的。是功能天花乱坠的。lCPU是电子设计竞赛的核心器件。现在的是电子设计竞赛的核心器件。现在的微处理器很多，如微处理器很多，如8051单片机，单片机，AVR单片单片机，机，PIC单片机，单片机，MSP430单片机。但是主单片机。但是主流还是流还是8051单片机，倒不是说单片机，倒不是说8051单片机单片机有多好，而是说它有很多的参考资料、价有多好，而是说它有很多的参考资料、价
18、格便宜、容易买、强大的开发系统格便宜、容易买、强大的开发系统Keil支持。支持。l现在也出了很多的现在也出了很多的8051增强型单片机，如增强型单片机，如新华龙的新华龙的8051C系列的单片机，这类单片机系列的单片机，这类单片机含有很多的扩充资源，如大量的含有很多的扩充资源，如大量的FLASH(这这些些FLASH对对LCD字库很有帮助字库很有帮助)、中速、中速AD,DA、多定时器、多定时器、PWM等等，这些资源等等，这些资源会给开发带来很多的方便。会给开发带来很多的方便。l假如你选择假如你选择8051单片机作为单片机作为CPU，建议选，建议选择择C8051FXXX,它还有一个特点，速度快，它还
19、有一个特点，速度快，比传统比传统8051单片机快很多倍！假如你擅长单片机快很多倍！假如你擅长AVR单片机，单片机，PIC单片机，单片机，MSP430单片机单片机等单片机，也没关系，它们也有各自的优等单片机，也没关系，它们也有各自的优点，他们只所以存在，肯定有一定的合理点，他们只所以存在，肯定有一定的合理性，前提是你一定要对他们的资源了如指性，前提是你一定要对他们的资源了如指掌掌(如如RAM,FLASH大少，大少，DA,A/D精度、速精度、速度，定时器个数度，定时器个数),对他们的软件开发环境绝对他们的软件开发环境绝对熟悉。对熟悉。l时代是变化，技术是进步的！时代是变化，技术是进步的！l现在很多
20、人都对现在很多人都对ARM,DSP比较感兴趣。利用比较感兴趣。利用ARM与与DSP参加电子竞赛也会逐渐提到日程上来，估计参加电子竞赛也会逐渐提到日程上来，估计今年应该会有一道关于高速数据处理的的题目，比今年应该会有一道关于高速数据处理的的题目，比如高速数据采集，高速数据传输等等，这样这两个如高速数据采集，高速数据传输等等，这样这两个东西会有用到的。东西会有用到的。所以今年准备上所以今年准备上ARM7，2011年年上上DSP。lCPLD/FPGA这两个关于高速数字逻辑处理的工具，这两个关于高速数字逻辑处理的工具，今年肯定会派上用场，但是它必须和单片机（或今年肯定会派上用场，但是它必须和单片机（或
21、ARM7）配合起来使用。）配合起来使用。3.基本技能准备基本技能准备l磨刀不误砍材功磨刀不误砍材功l根基不牢就不要往上爬，爬得越高，摔得越重。根基不牢就不要往上爬，爬得越高，摔得越重。l这个方面，你需要连接常用的电路，如这个方面，你需要连接常用的电路，如高增益放高增益放大电路，跟随电路，滤波电路的设计，学习大电路，跟随电路，滤波电路的设计，学习protel制图软件，会画电路原理图，会制图软件，会画电路原理图，会PCB制板。制板。在准备期间一定要会用万用板焊接电路，或者用在准备期间一定要会用万用板焊接电路，或者用三氯化铁或双氧水腐蚀电路，这个效果非常好。三氯化铁或双氧水腐蚀电路，这个效果非常好。
22、在正式比赛前，一定要团队在在正式比赛前，一定要团队在4天内练习做完至少天内练习做完至少一个完整的电子系统，不要以为你能做好各个模一个完整的电子系统，不要以为你能做好各个模块，但是联机调试你就不一定成功，总是会缺点块，但是联机调试你就不一定成功，总是会缺点什么，事实证明，大部分的竞赛队失败就失败在什么，事实证明，大部分的竞赛队失败就失败在最后的联机上。最后的联机上。4.基本模块的准备基本模块的准备l参加电子设计竞赛，离不开一些基本模块。参加电子设计竞赛，离不开一些基本模块。像单片机最小系统版、像单片机最小系统版、LED,LCD子电路，子电路，子程序。子程序。A/D，D/A电路，搞控制的总得选电路
23、，搞控制的总得选好步进电机的型号，驱动电路，驱动程序好步进电机的型号，驱动电路，驱动程序吧，那搞无线的应该准备一些常用的通信吧，那搞无线的应该准备一些常用的通信模块，红外收发模块等等。模块，红外收发模块等等。l程序设计一定最好要用程序设计一定最好要用C语言，准备一定要语言，准备一定要充分、比赛一定要坚持到最后充分、比赛一定要坚持到最后(好得创意会好得创意会在最后一天产生在最后一天产生)、一定要相信自己的团队，、一定要相信自己的团队，相信自己、一定要在比赛前几天保证好睡相信自己、一定要在比赛前几天保证好睡眠，体力。眠，体力。5.需要大量的精力和财力需要大量的精力和财力l几年的经验下来，我们发现做
24、电子设计竞几年的经验下来，我们发现做电子设计竞赛实际上对于每个同学来说都是一笔比较赛实际上对于每个同学来说都是一笔比较大的花费，至于是不是物有所值，就要看大的花费，至于是不是物有所值，就要看大家自己的看法了。大家自己的看法了。l先祝福大家通过培训能在在先祝福大家通过培训能在在2009全国大学全国大学生电子设计竞赛增长知识，取得好成绩。生电子设计竞赛增长知识，取得好成绩。2007全国大学生电子设计竞赛培训全国大学生电子设计竞赛培训第二讲：电子设计竞赛赛题分析第二讲：电子设计竞赛赛题分析l纵观历届赛题，大致可分为以下四类：纵观历届赛题，大致可分为以下四类：l(1)基本电路基本电路l此类赛题有：此类
25、赛题有：“简易数控直流电源简易数控直流电源”“测量放大器测量放大器”，“高效率音频功率放大器高效率音频功率放大器”。l(2)测量仪器测量仪器l此类赛题有：此类赛题有：“实用信号源的设计与制作实用信号源的设计与制作”，“简易简易电阻、电容、电感测试仪电阻、电容、电感测试仪”，“简易数字频率计简易数字频率计”，“数字式工频有效值多用表数字式工频有效值多用表”，“频率特性测试仪频率特性测试仪”，“波形发生器波形发生器”，“简易数字存储示波器简易数字存储示波器”。l(3)通信设备通信设备l此类赛题有：此类赛题有：“简易无线电遥控系统简易无线电遥控系统”“调幅调幅广播接收机广播接收机”，“短波调频接收机
26、短波调频接收机”，“调频调频收音机收音机”、“数据采集与传输系统数据采集与传输系统”l(4)其他其他l如如“水温控制系统水温控制系统”，“自动往返电动小汽车自动往返电动小汽车”，“数字化语音存储与回放系统数字化语音存储与回放系统”，“多路多路数据采集系统数据采集系统”。l不难看出，后三类的赛题都届于电子系统不难看出，后三类的赛题都届于电子系统设计的课题。即使是基本电路类赛题，例设计的课题。即使是基本电路类赛题，例如测量放大器，其控制功能亦相当复杂，如测量放大器，其控制功能亦相当复杂，设计时候也应按系统设计的方法完成。所设计时候也应按系统设计的方法完成。所以有必要先对电子系统的设计方法做一个以有
27、必要先对电子系统的设计方法做一个简要的介绍。简要的介绍。电子系统设计的基本方法电子系统设计的基本方法l电子系统的设计方法有自顶向下、自底向上以及电子系统的设计方法有自顶向下、自底向上以及自顶向下与自底向上相结合的设计方法。自顶向下与自底向上相结合的设计方法。l自顶向下方法的特点是将系统按自顶向下方法的特点是将系统按“系统系统子系统子系统功能模块功能模块(或称部件或称部件)单元电路单元电路元、器元、器件件版图版图”这样的过程来设计。如下图中左边箭这样的过程来设计。如下图中左边箭头所示。自底向上的方法则相反，按头所示。自底向上的方法则相反，按“元器件元器件(版版图图)单元电路单元电路功能模块功能模
28、块子系统子系统系系统统”这样的过程来设计。这样的过程来设计。l自顶向下法从系统级设计开始，首先根据设计课自顶向下法从系统级设计开始，首先根据设计课题中对系统的指标要求，将系统的行为题中对系统的指标要求，将系统的行为(功能功能)全面全面、准确地描述出来，然后根据该系统应具备的各、准确地描述出来，然后根据该系统应具备的各项功能将系统划分和定义为若干个适当规模的、项功能将系统划分和定义为若干个适当规模的、能够实现某一功能且相对独立的子系统，全面、能够实现某一功能且相对独立的子系统，全面、准确地描述它们的功能准确地描述它们的功能(即输入、输出关系即输入、输出关系)及相互及相互之间的联系，这项任务完成之
29、后、就设计或选用之间的联系，这项任务完成之后、就设计或选用一些部件去组成实现这些既定功能的子系统。最一些部件去组成实现这些既定功能的子系统。最后进行元件级的设计，即选用适当的元件去实现后进行元件级的设计，即选用适当的元件去实现前面所设计的各个部件。前面所设计的各个部件。l自顶向下法是一种概念驱动的设计方法，自顶向下法是一种概念驱动的设计方法，该方法要求在整个设计中尽量运用概念该方法要求在整个设计中尽量运用概念(即即抽象抽象)去描述和分析设计对象，而不要过早去描述和分析设计对象，而不要过早地考虑实现该设计的具体电路、元器件和地考虑实现该设计的具体电路、元器件和工艺。以便抓住主要矛盾，避免纠缠在具
30、工艺。以便抓住主要矛盾，避免纠缠在具体细节上，这样才能控制住设计的复杂性。体细节上，这样才能控制住设计的复杂性。l自底向上的方法与其相反，它是根据要实自底向上的方法与其相反，它是根据要实现的系统的各个功能的要求，先从可用的现的系统的各个功能的要求，先从可用的元件中选出合用的，设计成一个个部件，元件中选出合用的，设计成一个个部件，当一个部件不能直接实现系统的某个功能当一个部件不能直接实现系统的某个功能时，就须由多个部件组成子系统去实现该时，就须由多个部件组成子系统去实现该功能，直至系统所要求的全部功能都能实功能，直至系统所要求的全部功能都能实现为止。现为止。l显然，由于在设计过程中，部件设计在先
31、，设计显然，由于在设计过程中，部件设计在先，设计人员的思想将受限于这些所设计出的或选用的现人员的思想将受限于这些所设计出的或选用的现成部件，便不容易实现系统化的、清晰易懂以及成部件，便不容易实现系统化的、清晰易懂以及可靠性高、可维护性好的设计。可靠性高、可维护性好的设计。l因此在现代设计中普遍采用自顶向下法。但自底因此在现代设计中普遍采用自顶向下法。但自底向上法也并非完全无用武之地，它在系统的组装向上法也并非完全无用武之地，它在系统的组装和测试过程中却是行之有效的。此外、在以和测试过程中却是行之有效的。此外、在以IP核核为基础的为基础的VLSI片上系统的设计中也得到重视和采片上系统的设计中也得
32、到重视和采用。用。l自顶向下法的要领在于整个设计件概念上自顶向下法的要领在于整个设计件概念上的演化从顶层到底层应当逐步由概括到展的演化从顶层到底层应当逐步由概括到展开，由粗略到精细。只有当整个设计在概开，由粗略到精细。只有当整个设计在概念上得到验证与优化后，才能考虑念上得到验证与优化后，才能考虑“采用什采用什么电路、元器件和工艺去实现该设计么电路、元器件和工艺去实现该设计”这类这类具体问题。具体问题。l此外，设计人员在运用该方法时还必须遵此外，设计人员在运用该方法时还必须遵循下列原则，方能得到一个系统化的、清循下列原则，方能得到一个系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设晰易懂的以及可
33、靠性高、可维护性好的设计：计：l(1)正确性和完备性原则正确性和完备性原则l该方法要求在每一级该方法要求在每一级(层层)的设计完成后。都的设计完成后。都必须对设计的正确性和完备性进行反复的必须对设计的正确性和完备性进行反复的过细检查、即俭查指标所要求的各项功能过细检查、即俭查指标所要求的各项功能是否都实现了，且留有必要的余地，最后是否都实现了，且留有必要的余地，最后还要对设计进行适当的优化。还要对设计进行适当的优化。l(2)模块化、结构化原则模块化、结构化原则l每个子系统、部件或子部件应设计成在功每个子系统、部件或子部件应设计成在功能上相对独立的模块，即每个模块均有明能上相对独立的模块，即每个
34、模块均有明确的可独立完成的功能，而且对整个模块确的可独立完成的功能，而且对整个模块内部进行修改时不应影响其他的模块。子内部进行修改时不应影响其他的模块。子系统之间、部件之间或者子部件之间的联系统之间、部件之间或者子部件之间的联系形式应当与结构化程序设计中模块间的系形式应当与结构化程序设计中模块间的联系形式相仿。联系形式相仿。ll(3)问题不下放原则问题不下放原则l在某一级的设计中如果遇到问题时，必须在某一级的设计中如果遇到问题时，必须将其解决了才能进行下一级将其解决了才能进行下一级(层层)的设计，切的设计，切不可把上一级不可把上一级(层层)的问题留到下一级的问题留到下一级(层层)去去解决。解决
35、。l(4)高层主导原则高层主导原则l在底层遇到的问题找不到解决办法时，必在底层遇到的问题找不到解决办法时，必须退回到它的上一级须退回到它的上一级(层层)去甚至再上一级去，去甚至再上一级去，通过修改上一级的设计来减轻下一级设计通过修改上一级的设计来减轻下一级设计的困难或找出上一级设计中未发现的错误的困难或找出上一级设计中未发现的错误并将其解决，才是正确的解决问题的策略。并将其解决，才是正确的解决问题的策略。l(5)直观性、清晰性原则直观性、清晰性原则l设计上不主张采用那些使人难以理解的诀窍和技设计上不主张采用那些使人难以理解的诀窍和技巧，应当在实际的设计中和文档中直观、清晰地巧，应当在实际的设计
36、中和文档中直观、清晰地反映出设计者的思路。设计文档的组织与表达应反映出设计者的思路。设计文档的组织与表达应当具有高度的条理性与简洁明了性。一个可懂性当具有高度的条理性与简洁明了性。一个可懂性好的设计，不仅使得同一项目组的设计人员之间好的设计，不仅使得同一项目组的设计人员之间的交流方便、高效，而且使今后系统的修改、升的交流方便、高效，而且使今后系统的修改、升级和维修大为方便，即达到可维护性好的目的。级和维修大为方便，即达到可维护性好的目的。l综上所述，进行一项大型、复杂系统设计综上所述，进行一项大型、复杂系统设计的过程，实际上是一个在自顶向下的过程的过程，实际上是一个在自顶向下的过程中还包括了由
37、底层回到上层进行修改的多中还包括了由底层回到上层进行修改的多次反复的过程，如下图所示。次反复的过程，如下图所示。l实际上，为了节约设计时间，保证设计质量，元实际上，为了节约设计时间，保证设计质量，元器件、单元电路、模块甚至功能块都不必由系统器件、单元电路、模块甚至功能块都不必由系统设计者一一进行设计，而可以利用某些成熟的、设计者一一进行设计，而可以利用某些成熟的、经过考验的设计。经过考验的设计。因此，对一般现代化的系统设因此，对一般现代化的系统设计，设计者采用自顶向下的设计方法，只需设计计，设计者采用自顶向下的设计方法，只需设计到模块或功能块为止，尤其是到模块或功能块为止，尤其是IP技术的发展
38、，某技术的发展，某些成熟的子系统也可在系统设计时选用。换言之，些成熟的子系统也可在系统设计时选用。换言之，这是一种自顶向下自底向上相结合的设计方法，这是一种自顶向下自底向上相结合的设计方法，或者说是一种基子模块或或者说是一种基子模块或IP技术的自顶向下的设技术的自顶向下的设计方法。计方法。电子系统设计的一般步骤电子系统设计的一般步骤l一般情况下，电子系统设计约需经过以下一般情况下，电子系统设计约需经过以下五步：审题，方案论证，单元设计，组装五步：审题，方案论证，单元设计，组装调测和总结报告。调测和总结报告。审题审题l无论采用自顶向下还是自顶向下与自底向无论采用自顶向下还是自顶向下与自底向上相结
39、合的设计方法，设计的第一步总是上相结合的设计方法，设计的第一步总是审题，即对设计课题作认真的分析，而在审题，即对设计课题作认真的分析，而在未将竞赛题充分未将竞赛题充分“吃透吃透”以前，千万不要匆以前，千万不要匆匆动手设计。特别要注意不要选取与自己匆动手设计。特别要注意不要选取与自己的背景知识相差太远的赛题，因为竞赛只的背景知识相差太远的赛题，因为竞赛只有有4天时间，每一分钟都十分宝贵，是轻易天时间，每一分钟都十分宝贵，是轻易返工不得的。返工不得的。l必须将题意理解清楚，明确题目要求我们必须将题意理解清楚，明确题目要求我们“做什么做什么?”以及以及“做到何种程度做到何种程度?”，即明确所，即明确
40、所要设计的系统的功能、性能、技术指标及要设计的系统的功能、性能、技术指标及要求。对赛题中每一个细节都不能放过，要求。对赛题中每一个细节都不能放过，来不得半点含糊，否则将有偏题或漏题的来不得半点含糊，否则将有偏题或漏题的危险。危险。l例如例如1999年年A题题“测量放大器测量放大器”中要求其增益中要求其增益的步进为的步进为1，有人为了使电路简单，将其设，有人为了使电路简单，将其设计为增益在计为增益在19范围内步进为范围内步进为1、在、在l09l)范围内步进为范围内步进为l0，在，在l00900范围内步进为范围内步进为100，这种设计的考虑有其合理的地方，但，这种设计的考虑有其合理的地方，但与题目
41、的要求不符；与题目的要求不符；l再如再如2001年年B题题“简易数字序储示波器简易数字序储示波器”发挥发挥部分的要求中，要求显示存储的波形时能部分的要求中，要求显示存储的波形时能在屏幕上移动，原意是指将存储器的存储在屏幕上移动，原意是指将存储器的存储深度加大一倍，但只显示其小的一半，通深度加大一倍，但只显示其小的一半，通过改变显示的首地址实现波形移动的功能，过改变显示的首地址实现波形移动的功能，有的同学采用改变采样速率，在不增加存有的同学采用改变采样速率，在不增加存储深度的前提下，改变所显示的波形的宽储深度的前提下，改变所显示的波形的宽度的方法实现此功能，虽然这种方法有一度的方法实现此功能，虽
42、然这种方法有一定创意，但对题意的理解却是错误。定创意，但对题意的理解却是错误。方案论证方案论证l弄清弄清“做什么做什么?”以及以及“做到何种程度做到何种程度?”后，就要考虑后，就要考虑怎样做了？这需要对完成该任务的方法充分地调研，怎样做了？这需要对完成该任务的方法充分地调研，查阅有关资料：一般而言，光光参考教科书是不够查阅有关资料：一般而言，光光参考教科书是不够的，因为教科书上所介绍的通常只是一些基本原理，的，因为教科书上所介绍的通常只是一些基本原理，与实际使用的电路和系统还有一些差别，而且常常与实际使用的电路和系统还有一些差别，而且常常不能反映最新的科技成果。所以建议到文献资料中不能反映最新
43、的科技成果。所以建议到文献资料中去查找，最好能通过网络来检索，可以参照一些与去查找，最好能通过网络来检索，可以参照一些与设计题目相同或相近的产品或以往赛题所使用的方设计题目相同或相近的产品或以往赛题所使用的方法，但要注意这些方法的使用条件与赛题是否相符，法，但要注意这些方法的使用条件与赛题是否相符，赛题所要求的性能指标是否能达到，对于可以采用赛题所要求的性能指标是否能达到，对于可以采用的各种方法，须认真比较它们的忧缺点，特别要注的各种方法，须认真比较它们的忧缺点，特别要注意讨论设计的可行性。意讨论设计的可行性。l这里所说的可行性包括这样几方面：这里所说的可行性包括这样几方面：l(1)所使用的器
44、件能否保证供应，价格如何？所使用的器件能否保证供应，价格如何？l(2)设计的难度如何？自己的知识与能力能否设计的难度如何？自己的知识与能力能否能胜任？能胜任？l(3)工作量如何？工作量如何？4天时间能否完成？天时间能否完成？l(4)有无进一步发挥的余地？有无进一步发挥的余地？l对上述问题经过充分、细致的年虑和分析比对上述问题经过充分、细致的年虑和分析比较后，拟订较切实可行的方案。较后，拟订较切实可行的方案。初步方案应包含内容初步方案应包含内容l(1)系统的外部特性系统的外部特性系统有哪些主要功系统有哪些主要功能以及输入和输出能以及输入和输出?它们各是什么物理量？它们各是什么物理量？有何特征有何
45、特征?相互之间是什么关系：其来源或相互之间是什么关系：其来源或负载是什么负载是什么?对系统的信号源和负载有何要对系统的信号源和负载有何要求求?以以“简易数字频率计简易数字频率计”的设计为例，根据的设计为例，根据题目给定的技术要求，将被测信号幅度确题目给定的技术要求，将被测信号幅度确定为定为0.02v，频率为，频率为0.1Hz10MHz的正弦的正弦信号，分析可知，这是一个适中的、比较信号，分析可知，这是一个适中的、比较容易实现的指标。容易实现的指标。l请注意，该题的多项要求中。被测信号的幅度为请注意，该题的多项要求中。被测信号的幅度为0.55v，这里选择，这里选择0.02v是考虑了对灵敏度的发是
46、考虑了对灵敏度的发挥。如果竞赛时先不考虑发挥的要求仅就基本要挥。如果竞赛时先不考虑发挥的要求仅就基本要求来设计，待基本要求实现后再考虑发挥的要求，求来设计，待基本要求实现后再考虑发挥的要求，则则4天的时间通常是不够的，尤其像该指标是影响天的时间通常是不够的，尤其像该指标是影响输入通道放大器增益和噪声系数的参数，如果改输入通道放大器增益和噪声系数的参数，如果改变，一切又将重新设计。所以在竞赛时宜将基本变，一切又将重新设计。所以在竞赛时宜将基本要求和发挥要求一并考虑。但若参赛者能力不够，要求和发挥要求一并考虑。但若参赛者能力不够，仅将自己的目标锁定在基本要求上，则应将被测仅将自己的目标锁定在基本要
47、求上，则应将被测信号的幅度确定为信号的幅度确定为0.55V，这样，设计的难度将，这样，设计的难度将减少很多。减少很多。l以上这一步可以称之为系统级设计中的行为以上这一步可以称之为系统级设计中的行为描述与设计，它是系统级设计的第一步。描述与设计，它是系统级设计的第一步。l(2)系统的内部特性系统的内部特性实现系统功能的基本原理、实现系统功能的基本原理、基本框图、系统的基本控制流程。注意此时的方基本框图、系统的基本控制流程。注意此时的方框图通常只要画出一些子系统，以及各子系统之框图通常只要画出一些子系统，以及各子系统之间的接口要求。例如间的接口要求。例如“简易数字频率计简易数字频率计”的设计中的设
48、计中就将系统划分为输入通道、多周期同步等精度测就将系统划分为输入通道、多周期同步等精度测量频率计的核心结构、键盘开关旋扭以及量频率计的核心结构、键盘开关旋扭以及LED数数码显示器一般说来，这些子系统有数字子系统、码显示器一般说来，这些子系统有数字子系统、模拟子系统、计算机模拟子系统、计算机(单片机、单片机、DSP)子系统、电子系统、电源子系统、时钟子系统等类型。这是系统级设计源子系统、时钟子系统等类型。这是系统级设计中的第二步：结构描述与设计。中的第二步：结构描述与设计。l这一步中最关键之处是确定系统的实现技这一步中最关键之处是确定系统的实现技术。术。l一个系统可以用模拟技术完成，也可以用数字
49、技一个系统可以用模拟技术完成，也可以用数字技术完成，一般说来，用数字技术实现有以下优点：术完成，一般说来，用数字技术实现有以下优点：l数字系统对元器件参数的依赖较少，系统的数字系统对元器件参数的依赖较少，系统的抗干扰性较强，一般情况下，只要设计的逻辑正抗干扰性较强，一般情况下，只要设计的逻辑正确，成功的可能性较大；而模拟系统对元器件的确，成功的可能性较大；而模拟系统对元器件的要求较高，且影响系统性能的因素很多，虽然通要求较高，且影响系统性能的因素很多，虽然通常所使用的器件量较少，但调试比较困难，设计常所使用的器件量较少，但调试比较困难，设计人员如无较丰富的实践经验，很难设计出指标完人员如无较丰
50、富的实践经验，很难设计出指标完善且稳定可靠的系统；善且稳定可靠的系统；ll目前数字电路的集成工艺已经相当的成目前数字电路的集成工艺已经相当的成熟、集成规模已达每片数十万门、熟、集成规模已达每片数十万门、100万门万门的超大规模集成芯片也已问世，各种可编的超大规模集成芯片也已问世，各种可编程逻辑器件以及单片机的应用已很普遍，程逻辑器件以及单片机的应用已很普遍，这样就使得系统的器件量大大减少，而模这样就使得系统的器件量大大减少，而模拟集成电路还远达不到此水平；拟集成电路还远达不到此水平；l现代的复杂系统几乎都离不开用计算机处现代的复杂系统几乎都离不开用计算机处理、而用计算机处理的只能是数字信号，理