前 言

本书是“全国大学生电子设计竞赛训练教程”的修订版。本教程从2005 年出版以来已多次印刷，一直是全国各大专院校大学生电子设计竞赛训练的首选教材之一。随着全国大学生电子设计竞赛的深入和发展，近几年来，特别是从2005 年至2007 年，电子设计竞赛从题目要求的深度和难度都有很大的提高。2009 年对于竞赛规则与要求也出现了一些变化，如对“最小系统”的定义，以及对“性价比”与“系统功耗”的指标要求等。为适应新形势下全国大学生电子设计竞赛的要求与特点，需要对学生的训练方法与要求进行调整。

本书是针对新形势下全国大学生电子设计竞赛的特点和需要，为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化和电气控制类专业学生编写的电子设计竞赛培训教材。本书详细介绍了全国大学生电子设计竞赛的组织与培训方法，仔细分析了往届赛题与设计方案，全面探讨了微控制器选型与最小系统、微控制器外围电路、主要单元电路、传感器电路的设计与制作，以及电子设计竞赛设计总结报告写作训练要求。

本书的特点是以全国大学生电子设计竞赛所涉及的知识点为基础，内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，突出了设计与制作电子设计竞赛作品的基本方法，注重培养学生综合分析、开发创新、竞赛设计与制作的能力。本书还可以作为参加各类电子制作、课程设计和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7 章，第1 章为电子设计竞赛的组织与培训，介绍了电子设计竞赛章程、命题原则和要求，以及赛题类型、赛前培训的整体安排、理论课程培训、制作技能培训、系统设计与制作训练的基本要求、赛前赛题分析、元器件准备等方法，还包括竞赛过程中应注意的一些问题。

第2章为往届赛题分析与方案设计训练，介绍了电子设计竞赛系统设计基础，以及电源类赛题、信号源类赛题、无线电类赛题、放大器类赛题、仪器仪表类赛题、数据采集与处理类赛题和控制类赛题的分析与设计方案实例。

第3章为微控制器选型与最小系统制作训练，介绍了单片机的最小系统选型，以及C8051F330/1、ATmega128、P89V51RB2/RC2/RD2单片机最小系统设计与制作，还包括微控制器电路PCB设计的一般原则；介绍了FPGA的选型以及选型时应注意的一些问题，介绍了基于EP2C5Q208C8N的最小系统，EasyFPGA030 FPGA开发平台；介绍了ARM选型以及选型时应注意的一些问题，介绍了LPC2141/42/44/46/48 ARM7最小系统，以及LM3S896232位微控制器最小系统设计与制作；介绍了DSP的选型，TMS320F2812 DSP开发模板，以及TMS320F2812 DSP最小系统设计与制作。

第4章为微控制器外围电路设计与制作训练，介绍了键盘及LED显示器、字符型液晶显示器模块、汉字图形液晶显示器模块、触摸屏模块的功能、与微控制器连接电路以及编程；介绍了E2 PROM器件CAT24C02电路设计以及编程；介绍了ADC的分类和主要技术指标，ADC及其相应接口电路选择原则，基准电压源和输入网络的选择，介绍了AD87610 bit20 MSPS160 mW ADC电路，TLC55408 bit40 MSPS ADC电路，以及高性能、多通道、同时采样ADC电路的设计与制作；介绍了DAC分类和主要技术指标，AD975212 bit100 MSPS TxDAC®数/模转换器，THS566112 bit125 MSPS DAC电路的设计与制作。

第5 章为主要单元电路设计与制作训练，介绍了竞赛作品中常用的一些运算放大器芯片，运算放大器的基本特性，选用运算放大器时的一些注意事项，运算放大器构成的信号运算与处理电路、信号产生电路和信号变换电路，运算放大器的一些抗干扰措施。介绍了滤波器的基本结构和特性及基本参数，集成的滤波器电路芯片，利用数字电位器实现数控的低通滤波器，基于LTC1068 的滤波器电路的设计与制作。介绍了电流检测电路、真有效值检测电路、射频功率检测电路，以及阻抗测量电路的设计与制作。介绍了DDS系列芯片的选择，基于AD9852的300MSPS DDS电路设计与制作，Xilinx DDS v5.0 IP核及其应用，Altera的DDS IP核及其应用。介绍了基于SPGT62C19B的直流电机/步进电机驱动与控制电路，基于L297+L298步进电机驱动与控制电路的设计与制作。介绍了射频电路和数字电路的区别，射频电路的阻抗匹配，集成RF器件构造的无线收发系统的基本结构，基于MC2833 的调频发射机电路，基于MC13135/MC13136 单片窄带调频接收电路的设计与制作。

第6 章为传感器电路设计与制作训练，介绍了光电传感器选型，反射式和透射式光电传感器的应用（检测转速、光源、物体），线性型和开关型霍尔传感器的应用，超声波传感器的基本特性、选型与应用（障碍物检测与测距），图像识别模组内部结构、电路与应用，以及色彩传感器TSLB257/TSLG257/TSLR257、TCS230、TCS3404CS/TCS3414CS及其应用。

第7 章为电子设计竞赛设计总结报告写作训练，介绍了设计总结报告的评分标准，设计总结报告的组成，前置部分写作、主体部分写作和附录部分写作的基本要求。介绍了设计总结报告中图、表、数字、数学、物理和化学式、量与单位写作应注意的一些问题，以及装订格式及打印规范。

本书在编写过程中，参考了大量的国内外著作和资料，得到了许多专家和学者的大力支持，听取了多方面的意见和建议。李富英高级工程师对本书进行了审阅，南华大学王彦副教授、朱卫华副教授、陈文光副教授、李圣老师、湖南师范大学邓月明老师、张翼、李军、戴焕昌、欧科军、张强、税梦玲、汤玉平、金海锋、李林春、谭仲书、彭湃、尹晶晶、周望、黄政中、李扬宗、肖志刚、刘聪、汤柯夫、樊亮、曾力、潘策荣、赵俊、王永栋等人为本书的编写也做了大量工作，在此一并表示衷心的感谢。

由于我们的水平有限，不足之处在所难免，敬请各位读者批评斧正。

黄智伟 于南华大学

2010.1.9