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2009电子设计竞赛第二阶段培训计划---原作者:郭万有教授
电子工程学院2009’电子设计竞赛
第二阶段培训方案(草稿)2009.4.16
一、培训目标
设计单片机小系统,应用单片机小系统实现物理量采集、显示、处理控制、报警系统。
1. 单片机小系统硬件组成
人机通道:16-20键,8位LED数码或16x1字符液晶,4-8只LED状态显示,蜂鸣器1只
存储器:32K x 8B SRAM,256B 非易失性存储器,实时日历钟。
前向模拟通道:2CH,增益、偏置均可调,带低通滤波,8bit A/D
后向模拟通道:2CH,8bit D/A, 带平滑滤波及功率输出。
通讯接口:三线制TTL电平,经驱动后支持RS232,SPI,I2C,CAN等。
扩展电路:centronics并行打印口,总线扩展口,8bit I/O口
2. 单片机最小系统基本软件设计要求
程序设计模块化:即功能相互独立、具有可移植性
键盘管理:软件削抖、功能键功能、编辑键功能
显示:显示提示,滚动显示,编辑操作与显示功能,菜单操作与显示功能
采集与控制:采集,处理,存储,模拟输出
数据处理:基本算法库、软件曲线拟和与插值功能、数字滤波、谱分析
通讯:I2C、RS232、打印
3. 物理量采集、显示、处理控制、报警系统(以温度测量为例)
假定温度传感器分别为热电阻、热电偶、电压/电流型IC、数字温度IC,并且都呈分段非线性,要求能够记录24小时内每间隔6分钟及最近6分钟内每间隔2秒钟的4只传感器的温度值。
用数码管实时显示选定的传感器号及相应的温度值,用双通道示波器实时显示24小时及6分钟的温度变化曲线。能够用数码管回调选定时刻的温度值,打印选定时段的温度记录曲线。
计算并用数码管实时显示选定的传感器24小时内的平均温度、温度最大值、最小值、最大温差、积温;设立系统自动校准功能。
用水泥电阻作为控温元件,将其置于数字温度IC上,分别采用模拟线性功控及PWM功控方法将水泥电阻温度控制在设定的温度值附近。
为每一路温度传感器设计越限报警功能。当某路传感器温度超越设定的温度上下阀值时,即产生相应的声光报警信号并显示该传感器的温度值,直至温度回到门限内或通过用控制键解除警报。
设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
二、进度安排
1.印制版设计阶段 (三:2、3、4、5)
2.小系统调试阶段 (三:1、7、8、9)
3.应用系统设计与调试阶段 (三:6、10、11、12)
三、培训指导内容 (60课时)
1、仪器原理与使用 4+4
① ② ③模拟及数字存储示波器
基本原理,主要性能指标,自动设置,触发(方式、源、条件、电平),垂直(灵敏度、偏移、耦合方式、带宽、通道数学合成、反相功能),水平(扫速/时基、位移、扫描方式、释抑调整、主时基与时基拓展),冻结与拓展(水平、垂直)、测量(幅度、时频),光标功能,显示格式(YT、XY),存储与比较,显示方式(点阵、矢量),显示调整(余灰、对比度),探头匹配与使用 ,打印、存盘,逻辑分析仪功能。
④信号源
性能指标,信号类型,幅度(量程,微调,偏置),频率(量程,微调),占空比,扫频范围,测频。
⑤ 电源
⑥ 三用表
⑦ 仿真器
⑧ 编程器
2、常用工具软件使用 4+4+4+4
① 仿真器开发软件的安装与使用
② Mulitesim2001仿真软件使用
④ Altium designer使用
⑤ QuartusII使用
⑥ C51原理, keilC51使用
3、常用元器件与电路 4
① 电阻、电容、电感、二极管、三极管、可控硅、继电器的分类、型号规格与识别、用途、封装
② 标准数字逻辑集成电路分类、规格、型号、封装
③ 运算放大器分类、规格、型号、用途、封装
④ A/D、D/A转换
⑤ 可编程逻辑器件的印制版设计与编程下载
⑥ 缓冲驱动与接收、功率驱动、差分驱动与接收,光耦接口电路()
⑦ V/F、F/V、I/V、V/I转换、PWM、PFM、滤波、PLL、VCO、555等特殊功能电路
4、单片机小系统组成原理与硬件设计 4
5、单片机小系统软件设计 4
6、单片机应用系统设计-温度采集、显示、控制、报警系统的设计与实现 4
7、模拟通道设计 4
① 放大调理(增益、偏置、频响、带宽、极性)
② 滤波调理
③ 电源(单/双、模拟/数字地、虚地发生)
④ 功率驱动
⑤ A/D、D/A设计
8、接口扩展与通讯 4
① 总线式、串行、并行
② I/O扩展、存储器扩展
③ 常用通讯接口
④ 无线通讯:射频、红外、激光
9、电子系统测量原理与方法 4+4
① 电阻、输入阻抗、输出阻抗、 电容、电感 (恒流、恒压、电桥法)
② 电压、电流
③ 传输特性 (幅频、相频)
④ 频率、周期测量
10、将示波器作为显示终端 2
11、
12、电子设计竞赛文档整理 2
13、信息获取 2
① 推荐书籍与杂志
② 资料与开发技术网站
③ 器件供应商
④ 样片索要
四、其他工作
1、器件资料、工具软件、应用技术、往届搜集、汇总、刻录与打印
2、参考书订购
3、元器件采购
4、印制版加工
5、小组工具准备与钳工桌工具准备
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