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竞赛题涉及的知识点及应用详解

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:随着新技术新器件的出现,2009年全国大学生电子设计竞赛全国专家组讨论认为竞赛涉及的“最小系统”内涵应随着技术发展而变化,对于这个问题要本着与时俱进的原则,可以通过竞赛命题具体的约束条件予以调控。在命题要求中引入“性价比”指标要求,这项建议对于调控“最小系统”使用具有积极作用。

竞赛题涉及的知识点及应用详解

随着全国大学生电子设计竞赛的深入发展,电子设计竞赛从题目要求的深度、难度都有很大的提高,在竞赛规则中对微控制器选型、电路模块采用的限制、“最小系统”的定义、“性价比”与“系统功耗”指标要求等也出现了一些变化。如第11届(F题)红外光通信装置中要求“低功耗设计,功耗越低得分越高,功耗等于或小于1.5W”;第10届(H题)波形采集、存储与回放系统中要求“系统功耗≤50mW,尽量降低系统功耗,系统内不允许使用电池”。

在两年一度的全国大学生电子竞赛中,处理器最小系统是竞赛作品设计与制作的基础,其设计方法、电路制作是学生赛前训练和竞赛设计最重要的内容之一。全国大学生电子竞赛中需要的最小系统已经超过了最初单片机最小系统的范畴,一方面是处理器本身从最基本的单片机C51发展到含义更广泛的微控制器、嵌入式系统微处理器,甚至数字信号处理器DSP;另一方面是最小系统的功能,也从仅包括扩展的显示系统、键控系统、ROM/RAM存储系统、高频时钟系统、A-D转换系统和D-A转换电路,扩展到包括复杂模拟电路、射频电路和基于EDA开发的FPGA或CPLD可编程高速数字电路等。

从历届的赛题来看,对微控制器需要了解和掌握以下几点:

1)系统控制方案和算法设计。对于不同的赛题,控制目的和要求都是不相同的,其“系统控制方案和算法设计”也都是不相同的。而“系统控制方案和算法设计”往往是决定该赛题成功的关键之一。

2)微控制器电路模块制作和编程:如AT89S52、MSP430F2274、PIC16F628A、ADuC841、Atmega128、C8051F022、W78E51B、STM32F103VET6等。

3)微控制器外围电路模块制作。如键盘及LED数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC模块、DAC模块等。

4)传感器电路模块制作:如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等。(www.xing528.com)

5)电机控制电路模块制作。如直流电机驱动模块(L298N)、步进电机驱动模块(L297+L298N,TA8435H)、舵机控制模块、光电隔离模块等。

6)放大器电路模块制作:小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器

7)电源电路模块制作。

8)电动小车制作。

根据竞赛要求,单片机(包括FPGA、ARM、DSP)最小系统是可以采用成品板的,通常在赛题要求中会对其提出一些限制性的要求,如“最小系统”主要包含单片机、ADC、DAC、存储器等。随着新技术新器件的出现,2009年全国大学生电子设计竞赛全国专家组讨论认为竞赛涉及的“最小系统”内涵应随着技术发展而变化,对于这个问题要本着与时俱进的原则,可以通过竞赛命题具体的约束条件予以调控。专家们建议不宜统一给出明确的“最小系统”定义,这样可能会限制学生、束缚命题,但也必须以合适的方式及早向社会表明专家组的基本态度,如竞赛命题对今后的竞赛作品将增加“性价比”与“系统功耗”指标要求,以此方式间接调控参赛学校对准备“万能化”竞赛装置的攀比追逐。在命题要求中引入“性价比”指标要求,这项建议对于调控“最小系统”使用具有积极作用。本着节能原则,专家提出设计作品应有“系统功耗”的指标要求。“系统功耗”是“性价比”的某一量化评测指标,增加这两项指标的要求得到了专家们的普遍赞同。根据增加的“性价比”与“系统功耗”这两个指标的要求,设计时应根据赛题需要选择合适的单片机(包括FPGA、ARM、DSP)最小系统,采用不同的最小系统满足设计要求。

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