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  • 2021 年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明

    千次阅读 多人点赞 2021-07-22 09:39:35
    2021 年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明 文章目录2021 年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明一、 竞赛组织与规则1.学校组织2.参赛报名3.竞赛组织方式4.巡视员选派及其职责5.公布竞赛器件仪器清单6.开赛...

    2021 年全国大学生电子设计竞赛实施过程说明

    在这里插入图片描述

    受教育部高等教育司、工业和信息化部人事教育司委托,全国大学生电子设计竞赛组委会组织实施 2021 年 8 月 4 日(周三)8:00 至 7 日(周六)20:00 举行的 2021 年全国大学生电子设计竞赛(含本科、高职高专)。为做好竞赛组织工作,特制定竞赛实施过程说明如下:

    一、 竞赛组织与规则

    1.学校组织

    各参赛学校的竞赛组织工作由各校指定的部门(如教务处)负责,应指定一名学校竞赛负责人。参赛学校自行解决本校参赛队所需竞赛设备、元器件、耗材等。

    2.参赛报名

    参赛队员必须是普通高等学校、军队院校、高等专科学校和高等职业学校具有正式学籍的全日制本科生或专科生。参赛学校可在广泛开展校内赛前培训与校级竞赛的基础上选拔出适当数量的优秀参赛队报名参赛。正式进入赛场的每支参赛队应由三名学生组成,参赛队的正式队员以开赛时填写的《2021 年全国大学生电子设计竞赛登记表》中的三名队员姓名为准。 参赛队员进入赛场时,应向赛场巡视员交验本人学生证,竞赛期间不得更换参赛队员。

    3.竞赛组织方式

    全国大学生电子设计竞赛采用“半封闭,相对集中”的组织方式。“半封闭”是指赛期内,各参赛队必须独立完成竞赛题目的各项要求,不得与他人商量和交流,任何教师不得介入,但学生可离开赛场查阅各种有关资料,可在规定时间内用餐和休息;“相对集中”是指参赛学校安排本校参赛队集中在不超过三个实验室内完成竞赛,便于巡视员检查。建议有条件的赛区,今年增加赛区一级的网络在线监控,赛区组委会可对赛区内各个竞赛场地全景实施实时在线监控,作为对已有巡视检查制度的有效补充。赛区组委会监控是否录 屏及录屏存留时间由赛区组委会决定。

    4.巡视员选派及其职责

    竞赛期间,各赛区竞赛组委会应组织检查巡视员工作和赛场纪律,需向本赛区所有参赛学校派出巡视员。巡视员由各参赛学校推荐一名同志担任。巡视员对其巡视工作必须认真负责、恪尽职守、善始善终,严格执行竞赛规则和赛场纪律,发现违规行为及时上报赛区组委会。派遣巡视员不得采用两校之间互派的方式。巡视职责包括:

    • (1)8 月 4 日 8:00 开赛,巡视员和参赛学校竞赛负责人必须在开赛前半小时到竞赛

    场地,共同核查参赛队员的学生证,检查参赛队数、各队人数。

    • (2)指导参赛学生填写纸质《2021 年全国大学生电子设计竞赛登记表》(全国竞赛组

    委会网站下载),该表填写内容不得涂改,表格填写完毕后由巡视员收齐负责暂存,待竞

    赛结束时再次填写使用。

    • (3)竞赛于 8 月 7 日 20:00 准时结束,巡视员需会同参赛学校竞赛负责人共同收齐所

    有参赛队的设计报告和制作实物后进行封存,并按规定填写完《2021 年全国大学生电子设

    计竞赛登记表》。巡视员应将巡视过程中发现的有关问题填在“竞赛期间有关情况记录”

    一栏内并签字。

    5.公布竞赛器件仪器清单

    7 月 28 日,全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站公布今年竞赛的主要元器件和仪器设备清单。

    6.开赛发题时间与方式

    2021 年全国大学生电子设计竞赛将于 8 月 4 日 8:00 至 8 月 7 日 20:00 举行。8 月 4 日7:30 网上发题,网上发题原则上依托 15 个网站(以全国组委会网站开赛前的通知为准)同时进行竞赛题目下载,同时通过电子邮件发至各赛区组委会。今年竞赛网上发题仍将依托全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站、全国大学生电子设计竞赛培训网站(TI 培训网站)及有关赛区组委会指定网站进行(题目为 rar 压缩文件)。下载竞赛题目的网址如下:

    1. 全国竞赛组委会官方网站: http://nuedc.xjtu.edu.cn/

    2. 全国大学生电子设计竞赛培训网站:http://www.nuedc-training.com.cn

    3. 北京赛区组委会指定网站: http://jw.beijing.gov.cn/gjc/

    4. 上海赛区组委会指定网站: http://nuedc-sh.sjtu.edu.cn/

    5. 陕西赛区组委会指定网站: http://nuedc.xidian.edu.cn/

    6. 海南赛区组委会指定网站: http://www.hnuedc.com/

    7. 福建赛区组委会指定网站: http://fjuedc.fzu.edu.cn/

    8. 湖北赛区组委会指定网站: http://210.42.121.231:8080/edc/

    9. 四川赛区组委会指定网站: http://www.scnuedc.uestc.edu.cn/

    10. 河北赛区组委会指定网站: http://nuedc.acmclub.cn/

    11. 山东赛区组委会指定网站: http://www.dxsjs.sdu.edu.cn/

    12. 江苏赛区组委会指定网站: http://www.jsuedc.net/

    13. 安徽赛区组委会指定网站: http://www.ahedc.net/

    14. 广东赛区组委会指定网站: http://www2.scut.edu.cn/gduedc/

    15. 浙江赛区组委会指定网站: http:// zjedc.hdu.edu.cn/

    最终确定的下载竞赛题目的网址于赛前通知各赛区组委会,并公布在全国竞赛组委会网站上。为避免开赛时竞赛题目下载阻塞,请各参赛学校及参赛队选择一个网站下载,避免从数个网站同时进行多线程下载,尽量减少同时下载用户数量,下载题目后采取复制方式进行选题。

    7.参赛选题

    2021 年全国竞赛采用“本科组”和“高职高专组”两套竞赛题目。参赛的本科生必须选择“本科组”题目;高职高专学生原则上选择“高职高专组”题目,但也可选择“本科组”题目,并严格按“本科组”题目的标准进行评审。只要参赛队中有本科生(含已专升本的学生),该队只能选择“本科组”题目。每支报名参赛队必须在赛区报名时按照规则确定本队参赛选题的组别(本科组/高职高专组),开始竞赛后组别不得更改。凡不符合上述选题规定的作品均视为无效,赛区不予以评审。

    8.《设计报告》写作装订

    参赛学生在撰写《设计报告》时应注意,报告封面及每页纸上均不得出现参赛队的学校、代码、姓名等文字,否则取消评审资格。报告正文长度严格限制为 A4 纸 8 页以内,首页另附 300 字以内的设计报告中文摘要,正文采用小四号宋体字,行距固定值 22 磅,标题字号自定,纵向打印。《设计报告》每页上方必须留出 3cm 以上空白,空白区域内不得有任何文字,每页右下端注明页码。

    9.《设计报告》密封

    竞赛结束之际,各参赛队应将设计报告密封纸(空白 A4 纸)在距设计报告上端约 2cm处装订,然后将参赛队的代码(代码由赛区组委会统一编制,开赛前通知各队)写在设计报告密封纸(空白 A4 纸)距离上纸边约 1cm 居中处,掀起密封纸折向设计报告背面,用胶水粘在背面。

    10.竞赛作品上交及密封

    8 月 7 日 20:00 竞赛结束时,各参赛队应将:①《设计报告》、②制作实物、③《2021年全国大学生电子设计竞赛登记表》全部封入本校自备纸箱内,纸箱封条由赛区组委会统一制备。密封后的纸箱内部所有物品及纸箱外部不得出现任何校名、参赛队代号、参赛队员姓名及其它暗记(否则视为无效),并按赛区组委会指定的时间、地点上交。

    二、 竞赛纪律与规定

    • 1.参赛学生必须按统一时间开始、结束竞赛。竞赛期间,参赛学生可使用各种图书资料和计算机网络资源,但不得以任何方式与队外人员进行讨论交流,教师和其他非参赛队员必须迴避。如发现教师参与、他人代做、抄袭及被抄袭、队与队之间交流、不按规定时间结束竞赛封存设计作品的,将取消其评奖资格。

    • 2.竞赛结束时,各赛区竞赛组委会派遣的巡视员应监督各参赛队将其设计报告、制作实物、登记表一并装箱,确保贴上赛区统一制作的封条。赛区组委会负责集中保存各参赛学校上交的作品,供赛区专家组开箱评审。

    • 3.在赛区和全国评审测试中,除题目特殊要求以外,参赛队的个人计算机、移动式存储介质、开发装置或仿真器等不得带入测试现场(实际制作实物中凡需软件编程的芯片必须事先下载脱机工作),竞赛实物制作所使用的“单片机最小系统板”应仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A,否则取消测试资格。

    三、 关于评审工作

    1.《测评表》下发赛区

    8 月 7 日当晚,全国竞赛组委会秘书处通过电子邮件向各赛区专家组长发送今年竞赛各题目的《测评表》。各赛区专家组可根据赛区实际情况,基于全国竞赛组委会下发的评分标准和原则,制定本赛区的评审工作细则。

    2.赛后实际参赛队统计

    赛区和全国对参赛规模进行统计时,一律以“实际参赛队”数量为准。实际参赛队是指已经正式报名并按时向赛区组委会上交参赛作品(含制作实物和设计报告)的参赛队。各赛区应在竞赛结束时准确统计本赛区的实际参赛队数量,按照《2021 年全国大学生电子设计竞赛赛区实际参赛队汇总表》的格式填写表格(从全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站下载),并于 8 月 16 日前用电子邮件传至全国竞赛组委会秘书处(Email: nuedc@mail.xjtu.edu.cn),推荐申报全国奖的优秀参赛队信息按照《2021 年全国大学生电子设计竞赛赛区推荐优秀队汇总表》的格式填写表格(从全国大学生电子设计竞赛组委会官方网站下载),两表格文件须在 8 月 18 日之前传至全国竞赛组委会秘书处,全国竞赛组委会网站将公布各赛区实际参赛队名单。

    3.赛区评审工作

    各赛区专家组的评审工作应按以下要求进行:

    • 1)8 月 8 日至 8 月 14 日,各赛区组织测试评审工作。在赛区测试过程中,每个测试组的专家人数不得少于 3 位,每位测试专家 1 份评测表。

    • 2)赛区测试专家应如实完备地填写《测评表》中的各测试记录项,并按规则打分。全国评审时,对于《测评表》中的仅有评分没有测试记录等缺项或填写不明的不完备项按 0 分计,每张《测评表》需每位测试专家分别独立记录和签字,否则视为无效。

    • 3)根据全国竞赛组委会的要求,将不超过本赛区“实际参赛队”总数 10%的优秀参赛队材料上报全国竞赛组委会秘书处参加全国评审,不得超比例上报。

    4.赛区优秀参赛队材料寄送

    1)评审材料装订

    为保证评审公正性,全国评审采用“盲评”方式进行。赛区组委会上报材料时,测评表(至少 3 份)与总评表需按以下规则密封:测评表在上、总评表在下,上面附一张 A4 空白纸,在“测评表”页眉内的“第一装订折叠线”两个[ ·①· ]位置处分别钉 2 个订书钉,然后将空白纸折向表格背面,在“第二装订线”三个[ ·②· ]的位置分别再钉 3 个订书钉(共用 5 个书钉)。“测评表”页眉示意图如下:

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    推荐优秀参赛队的登记表、推荐表、学籍证明按序合订在一起,无需密封,以便全国评审时核对优秀参赛队身份。

    2)赛区上报优秀参赛队材料

    各优秀参赛队的上报材料包括:

    • ①密封的《设计报告》1 份(赛区上报前负责检查其是否符合密封要求)。

    • ②密封合订的测评表 3 份及总评表 1 份(赛区上报前负责检查其是否符合密封要求)。赛区测试专家 3 人一组,每位专家需独立打分并在测评表上签字。

    • ③2021 年全国大学生电子设计竞赛赛区优秀代表队推荐表 1 份。其中,推荐表要有赛区专家组评语、专家组长签字、赛区教育主管部门该项竞赛的领导签字并加盖公章;

    • ④2021 年全国大学生电子设计竞赛登记表 1 份。

    • ⑤推荐队每位队员的书面学籍证明 1 份。证明需由参赛学校教务处开据,内容应包括推荐队 3 名队员的姓名、性别、学籍(本科或专科生),负责人签字并加盖教务处公章。

    上报材料需严格按照“一队一袋”方式分装,纸袋上要写明(或打印后粘贴)袋内优秀参赛队的选题、赛区代码、学校、3 名队员姓名,以便全国竞赛组委会重新匿名装袋时准确核对。特别提醒赛区在分装材料时,务必确保每队装袋无误,每份设计报告的内外、密封合订的测评表及总评表都不得有看得见的参赛队学校、代码和姓名等字迹。赛区寄送上报材料时,应附一份赛区优秀参赛队的报奖顺序名单,该名单应同时发给全国竞赛组委会秘书处。逾期上报和上报材料不全者,全国专家组不受理评奖。各赛区须集中封存全部上报全国评审优秀参赛队的制作实物,以备全国专家组复测时调用。

    5.关于综合测评

    8 月 16 日 8:00 至 15:00,各赛区统一安排在一所学校封闭进行“综合测评”。当日早7:30 将综合测评题目和记录表通过电子邮件发给各赛区专家组长或指定人。综合测评对象为本赛区所有推荐上报全国评奖的优秀参赛队的全体队员,赛区组委会负责组织实施。综合测评的题目由全国专家组负责统一制定,在全国评审时根据赛区的测试记录打分,成绩计入全国评审总分。综合测评需要的物品由全国竞赛组委会提前寄给各赛区组委会,所寄物品必须在综合测试前 1 小时拆封,拆封前需由全国专家组派遣的专家负责查验。8 月 16 日 15:00 综合测评结束后,立即组织本赛区专家进行测试与记录。各队的测评记录表上需 3 名测试记录专家同时签字。今年综合测评记录表统一为 3 名测试记录专家在同一张表上签名。综合测评实施办法详见附件一。8 月 17 日(以邮戳为准),各赛区必须将各队的综合测评记录表用快递寄送全国竞赛组委会秘书处,寄送地址和收件人同上。

    6.全国竞赛评审

    全国评审包括综合测评、初评和复测三个阶段。其中综合测评由全国专家组负责、赛区负责在本赛区组织实施,初评和复测均在广州进行。逾期上报或上报材料不全者,全国专家组不受理评奖。从赛区评审结束到全国评审初评结束期间,各赛区必须集中封存全部上报全国评审的优秀参赛队的制作实物,以备全国专家组复测调用。全国复测中一旦发现不按规定在赛区集中封存的制作实物,取消该队的评奖资格。学籍证明不清楚、不完备的,取消该队的评奖资格。

    对各赛区按比例推荐上报的优秀参赛队的作品,按照命题时制定的全国统一评分及测试标准,参考赛区评审时的原始记录进行初评。全国一等奖候选队及有关被抽调队将按题目分配在华南理工大学五山校区参加复测。

    原则上 8 月 25 日前全国竞赛组委会将在其网站上公布复测队名单、复测时间地点和具体要求等信息。被通知到的复测队应于出发前一天到本赛区组委会领取制作实物封箱。

    原则上 8 月 27 日下午前复测队到其相应的地点报到并领取复测资格证,进入复测场地前不得自行拆开所携封箱。如遇到机场或高铁站安检不得不开箱的特殊情况,可在开箱前后分别以安检装置为背景拍摄照片存证,报到时经认证重新封箱。

    原则上 8 月 28 日上午前,开始复测。

    四、 关于评奖工作

    全国竞赛评奖采用“校为基础、一次竞赛、二级评奖”的方式,即竞赛建立在学校广泛开展课外科技活动的基础上,积极组织学生参加全国竞赛活动。每次全国竞赛后,经各赛区评奖(第一级评奖)后推荐出赛区优秀参赛队参加全国评奖(第二级评奖),即:

    • 1.各赛区负责本赛区的评奖工作,赛区奖的评奖等级及奖项可由各赛区根据实际情况自行确定。建议赛区组委会聘请专家组成赛区评委会,评选本赛区的一、二、三等奖,获奖比例一般不超过总参赛队数的三分之一。此外,对达到基本要求的参赛队赛区可酌情颁发“成功参赛证书”。

    • 2.全国奖只设一、二等奖,获奖队数量不超过全国实际参赛队总数的 8%,其中一等奖和二等奖的比例采取“三七开”,即全国一等奖数量不超过全国实际参赛队总数的 2.4%,全国二等奖数量不超过全国实际参赛队总数的 5.6%。对于同一竞赛题目,规定同一所学校获全国一、二等奖的总队数合计不超过 4 个,其中一等奖队数不超过 2 个。

    • 3.原则上 8 月 29 日召开全国竞赛组委会会议,审批全国专家组评审的初评结果。当日在全国竞赛组委会网站公示 2021 年竞赛全国奖的初评结果。初评获奖名单每页均加盖全国大学生电子设计竞赛组织委员会公章。

    • 4.按教育部、工业和信息化部的指示精神,竞赛颁发全国统一的获奖证书,竞赛成绩记入学生档案,对成绩优秀的参赛学生,各校根据实际情况在评选优秀学生、奖学金及推荐免试研究生时予以适当考虑。对于赛前辅导教师的辛勤工作应予以一定形式的承认,但辅导教师的工作应纳入学校教改和教学基础建设的整体中予以考虑。

    • 5.继续执行全国评奖的异议制度,初评结果异议期为 2021 年 8 月 29 日至 9 月 12 日,期间全国竞赛组委会只受理实名违规举报。9 月 13 日在全国竞赛组委会网站上公布 2021年竞赛的正式获奖名单。年终颁奖大会上颁发全国统一格式的获奖证书。

    五、 关于获奖作品征文

    全国竞赛组委会继续出版《全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2021)》。凡有参赛队获全国一等奖的学校,其教学主管部门的竞赛负责同志应组织本校获全国一等奖代表队的同学整理撰写其参赛时的《设计报告》。要求在忠实于原作设计方案的基础上,对原设计报告重点在科学性和行文两个方面进行整理。有关获奖学校应于 9 月中旬前,将其征稿交赛区组委会。9 月底前,赛区组委会组织赛区专家组完成这些征文稿件的初审,并按惯例签署意见后返给有关获奖队,并提前把电子稿发邮件到全国竞赛组委会秘书处。召开颁奖大会时,由获奖队代表直接将其整理好的征文稿件纸质版(打印稿)交给全国竞赛组委会秘书处。全国竞赛组委会将聘请有关专家择时完成审稿工作。作品征文格式要求等具体规定参见以往的征文通知要求执行。

    六、 关于赛区优秀组织奖评审

    为鼓励各赛区积极开展竞赛组织工作,全国竞赛组委会继续开展“赛区优秀组织奖”

    的评审工作,具体要求如下:

    1.赛区优秀组织奖申报基本条件

    • (1)领导重视,当地教育行政部门和各高校专人负责,赛区竞赛组织委员会、专家组、学校竞赛领导小组等机构健全;

    • (2)正确理解教育部、工业和信息化部开展本项竞赛的指导思想,认真实践竞赛宗旨,发动广泛,群众基础好,推动信息与电子类学科教学内容和课程体系改革,促进教育教学改革,效果明显;

    • (3)非全国竞赛期间,赛区、高校能广泛开展信息与电子类专业综合性或单项群众性课外科技活动及竞赛活动,受益面大,并取得明显效果;

    • (4)有信息与电子类专业的学校参赛比例大,信息与电子类专业学生参赛比例高,竞赛成绩良好;

    • (5)组织严密,严格执行全国组委会关于竞赛的规则和纪律,及时查处赛区内的竞赛违纪现象。

    • (6)赛区评审工作科学规范,严格执行全国专家组关于竞赛评审工作的有关规定和注意事项;

    • (7)竞赛组织工作有创新,竞赛组织过程严格遵守全国组委会的时间安排,并及时上报有关材料。

    2.赛区优秀组织奖评审程序

    • (1)各赛区自愿申报,并按《全国大学生电子设计竞赛赛区优秀组织奖申报条件》向全国组委会秘书处报送书面申报材料,截止日期:2021 年 10 月 15 日;

    • (2)凡申报者,在 2021 年全国大学生电子设计竞赛颁奖大会前的组织工作总结会期间,参加全国竞赛组委会安排的优秀赛区组织奖申报答辩,答辩时间不超过 10 分钟;

    • (3)全国竞赛组委会成员采用无记名投票方式,按不超过赛区数量 25%的比例评出优秀组织奖;

    • (4)2021 年全国竞赛颁奖大会上宣布获奖赛区名单、颁布获奖证书,会后颁发赛区优秀组织奖的奖牌和奖金。

    七、 疫情防控预案

    全国竞赛组委会制定 2021 年期间的疫情防控总原则为:疫情防控第一,公平、公正、公开。全国竞赛组委会、各赛区竞赛组委会、各有关高等学校均须遵守国家、地方及各自学校对疫情防控的相关要求。全国竞赛组委会将视疫情防控需要适时进行竞赛工作调整。

    1.赛区评审工作

    各赛区根据疫情变化,制定本赛区的疫情防控预案,并上报全国竞赛组委会备案。对中高风险城市的比赛队伍可采用全场全程监控并录像,替代巡视员工作。如果赛区组委会处于中高风险城市,赛区组委会可根据具体情况制定评审规则,并报全国组委会批准。

    2.综合测评工作

    分赛区组委会根据疫情情况,可申请对中高风险地区参赛队取消综合测评,并上报全国组委会。

    3.全国评审工作

    • (1)中高风险地区专家不邀请。 无论专家或参测学生, 到达测评地后若变码, 遵守国家和当地有关疫情防控规定流程。

    • (2)中高风险地区的参赛队不现场复测, 复测采用线上线下相结合的方式进行。

    • (3)如华南理工大学届时条件不允许进行全国评审, 由西安交通大学组织全国评审工作,评审时只做初评,并以初评成绩为基础,确定获奖名单。

    八、 其他

    以上涉及的有关文件规定和通知,可在全国竞赛组委会官方网站上查阅,相关资料可以从全国竞赛组委会官方网站下载,网址为: http://nuedc.xjtu.edu.cn/

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    全书共13章,主要内容包括:Altium Designer 19软件及电子设计概述、原理图库设计、原理图设计、PCB库设计及3D库设计、PCB流程化设计、PCB的检查与生产Gerber输出、不错设计技巧及应用、设计实例及常见问题解答集锦等。书中配合大量图表以及实际操作视频,力图针对实际产品设计,以很直接简洁的方式,让读者更快掌握PCB设计的方法和技巧。本书提供了PCB设计日常计算工具、有效的表格、快速参考图及覆盖整个设计过程的完整流程,后期推出的一系列增值视频,会通过PCB联盟网论坛(www. pcbbar.com)的Altium版块,进行发布,读者可以自行下载学习和交流。

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    "目 录

    章 Altium Designer 19全新功能(1)

    1.1 全新功能概述(2)

    1.2 主题的切换(2)

    1.3 ActiveRoute的重大改进(3)

    1.3.1 扩展的PCB ActiveRoute面板(3)

    1.3.2 Route Guide中的线到线间距(4)

    1.3.3 Meander控制(4)

    1.3.4 长度调整(4)

    1.3.5 支持管脚交换(4)

    1.3.6 其他改进(4)

    1.4 焊盘或过孔连接方式的局部单独设置(5)

    1.5 布线的改进(5)

    1.5.1 主动防止出现锐角及避免环路(6)

    1.5.2 对差分对的走线优化(6)

    1.5.3 布线跟随模式(7)

    1.6 Draftsman功能的改进(7)

    1.7 无限制地增加机械层(8)

    1.8 微孔的设计(8)

    1.9 元器件的回溯功能(9)

    1.10 多板的PCB设计(9)

    1.10.1 多板设计2.0的特点(9)

    1.10.2 具体操作方法(9)

    1.11 不错的层叠管理器(10)

    1.12 本章小结(11)

    第2章 Altium Designer 19软件及电子设计概述(12)

    2.1 Altium Designer 19的系统配置要求及安装(12)

    2.1.1 系统配置要求(12)

    2.1.2 Altium Designer 19的安装(12)

    2.2 Altium Designer 19的激活(14)

    2.3 Altium Designer 19的操作环境(15)

    2.4 常用系统参数的设置(16)

    2.4.1 中英文版本切换(16)

    2.4.2 高亮方式及交叉选择模式设置(16)

    2.4.3 文件关联开关(17)

    2.4.4 软件的升级及插件的安装路径(17)

    2.4.5 自动备份设置(18)

    2.5 原理图系统参数的设置(18)

    2.5.1 General选项卡(18)

    2.5.2 Graphical Editing选项卡(20)

    2.5.3 Compiler选项卡(21)

    2.5.4 Grids选项卡(21)

    2.5.5 Break Wire选项卡(22)

    2.5.6 Defaults选项卡(22)

    2.6 PCB系统参数的设置(23)

    2.6.1 General选项卡(23)

    2.6.2 Display选项卡(24)

    2.6.3 Board Insight Display选项卡(24)

    2.6.4 Board Insight Modes选项卡(25)

    2.6.5 Board Insight Color Overrides选项卡(26)

    2.6.6 DRC Violations Display选项卡(26)

    2.6.7 Interactive Routing选项卡(27)

    2.6.8 True Type Fonts选项卡(28)

    2.6.9 Defaults选项卡(29)

    2.6.10 Layer Colors选项卡(30)

    2.7 系统参数的保存与调用(30)

    2.8 Altium Designer导入导出插件的安装(31)

    2.9 电子设计流程概述(32)

    2.10 本章小结(33)

    第3章 工程的组成及完整工程的创建(34)

    3.1 工程的组成(34)

    3.2 完整工程的创建(35)

    3.2.1 新建工程(35)

    3.2.2 已存在工程文件的打开与路径查找(36)

    3.2.3 新建或添加元件库(36)

    3.2.4 新建或添加原理图(37)

    3.2.5 新建或添加PCB库(38)

    3.2.6 新建或添加PCB(38)

    3.3 本章小结(38)

    第4章 元件库开发环境及设计(39)

    4.1 元件符号概述(39)

    4.2 元件库编辑器(39)

    4.2.1 元件库编辑器界面(39)

    4.2.2 元件库编辑器工作区参数(43)

    4.3 单部件元件的创建(43)

    4.4 多子件元件的创建(46)

    4.5 元件的检查与报告(47)

    4.6 元件库创建实例—电容的创建(48)

    4.7 元件库创建实例—ADC08200的创建(49)

    4.8 元件库创建实例—放大器的创建(50)

    4.9 元件库的自动生成(52)

    4.10 元件的复制(52)

    4.11 本章小结(53)

    第5章 原理图开发环境及设计(54)

    5.1 原理图编辑界面(54)

    5.2 原理图设计准备(55)

    5.2.1 原理图页大小的设置(55)

    5.2.2 原理图栅格的设置(56)

    5.2.3 原理图模板的应用(57)

    5.3 元件的放置(59)

    5.3.1 放置元件(59)

    5.3.2 元件属性的编辑(60)

    5.3.3 元件的选择、移动、旋转及镜像(61)

    5.3.4 元件的复制、剪切及粘贴(64)

    5.3.5 元件的排列与对齐(64)

    5.4 电气连接的放置(65)

    5.4.1 绘制导线及导线属性设置(65)

    5.4.2 放置网络标签(66)

    5.4.3 放置电源及接地(67)

    5.4.4 放置网络标识符(68)

    5.4.5 总线的放置(69)

    5.4.6 放置差分标识(72)

    5.4.7 放置No ERC检查点(72)

    5.5 非电气对象的放置(73)

    5.5.1 放置辅助线(73)

    5.5.2 放置字符标注、文本框、注释及图片(75)

    5.6 原理图的全局编辑(77)

    5.6.1 元件的重新编号(77)

    5.6.2 元件属性的更改(79)

    5.6.3 原理图的跳转与查找(80)

    5.7 层次原理图的设计(81)

    5.7.1 层次原理图的定义及结构(81)

    5.7.2 自上而下的层次原理图设计(81)

    5.7.3 自下而上的层次原理图设计(84)

    5.8 原理图的编译与检查(85)

    5.8.1 原理图编译的设置(85)

    5.8.2 原理图的编译(86)

    5.9 BOM表(87)

    5.10 原理图的打印输出(89)

    5.11 常用设计快捷命令汇总(90)

    5.11.1 常用鼠标命令(90)

    5.11.2 常用视图快捷命令(91)

    5.11.3 常用排列与对齐快捷命令(91)

    5.11.4 其他常用快捷命令(91)

    5.12 原理图设计实例—AT89C51(92)

    5.12.1 工程的创建(92)

    5.12.2 元件库的创建(92)

    5.12.3 原理图的设计(93)

    5.13 本章小结(95)

    第6章 PCB库开发环境及设计(96)

    6.1 PCB封装的组成(96)

    6.2 PCB库编辑界面(97)

    6.3 2D标准封装创建(99)

    6.3.1 向导创建法(99)

    6.3.2 手工创建法(101)

    6.4 异形焊盘封装创建(105)

    6.5 PCB文件生成PCB库(106)

    6.6 PCB封装的复制(107)

    6.7 PCB封装的检查与报告(107)

    6.8 常见PCB封装的设计规范及要求(108)

    6.8.1 SMD贴片封装设计(108)

    6.8.2 插件类型封装设计(111)

    6.8.3 沉板元件的特殊设计要求(112)

    6.8.4 阻焊层设计(112)

    6.8.5 丝印设计(113)

    6.8.6 元件1脚、极性及安装方向的设计(113)

    6.8.7 常用元件丝印图形式样(114)

    6.9 3D封装创建(115)

    6.9.1 常规3D模型绘制(116)

    6.9.2 异形3D模型绘制(118)

    6.9.3 3D STEP模型导入(120)

    6.10 集成库(122)

    6.10.1 集成库的创建(122)

    6.10.2 集成库的离散(123)

    6.10.3 集成库的安装与移除(124)

    6.11 本章小结(125)

    第7章 PCB设计开发环境及快捷键(126)

    7.1 PCB设计工作界面介绍(126)

    7.1.1 PCB设计交互界面(126)

    7.1.2 PCB对象编辑窗口(126)

    7.1.3 PCB设计常用面板(126)

    7.1.4 PCB设计工具栏(128)

    7.2 常用系统快捷键(129)

    7.3 快捷键的自定义(130)

    7.3.1 菜单选项设置法(131)

    7.3.2 Ctrl+左键单击设置法(132)

    7.4 本章小结(133)

    第8章  流程化设计—PCB前期处理(134)

    8.1 原理图封装完整性检查(134)

    8.1.1 封装的添加、删除与编辑(134)

    8.1.2 库路径的全局指定(136)

    8.2 网表及网表的生成(138)

    8.2.1 网表(138)

    8.2.2 Protel网表的生成(139)

    8.2.3 Altium网表的生成(140)

    8.3 PCB的导入(141)

    8.3.1 直接导入法(适用Altium Designer原理图)(141)

    8.3.2 网表对比导入法(适用Protel、OrCAD等第三方软件)(142)

    8.4 板框定义(143)

    8.4.1 DXF结构图的导入(144)

    8.4.2 自定义绘制板框(145)

    8.5 固定孔的放置(146)

    8.5.1 开发板类型固定孔的放置(146)

    8.5.2 导入型板框固"

    "前 言

    面对功能越来越复杂、速度越来越快、体积越做越小的电子产品,各种类型的电子设计需求大增,学习和投身电子产品设计的工程师也越来越多。但是,由于电子产品设计领域对工程师自身的知识和经验要求非常高,大部分工程师很难做到真正得心应手,在遇到速度较快、功能复杂的电子产品设计时,各类PCB设计问题涌现,造成很多项目在后期调试过多,甚至报废,浪费了人力、物力,延长了产品研发周期,从而影响产品的市场竞争力。

    作者通过大量调查和实际经验得出,电子工程师的设计难点有以下几种情况。

    (1)刚毕业没有实际经验,对软件工具也不是很熟,无从下手。

    (2)做过简单的电子设计,但是没有系统设计思路,造成设计后期无法及时、优质地完成。

    (3)有丰富的电路设计经验,但是无法契合设计工具,因而不能得心应手。

    以Altium Designer为工具进行原理图设计、PCB设计是电子信息类专业的一门实践课程,Altium Designer也是电子设计最常用的设计工具之一。

    传统的理论性教材注重系统性和全面性,但实用性效果并不是很好。本书基于实战案例的教学模式进行讲解,注重学生综合能力的培养,在教学过程中以读者未来职业角色为核心,以社会实际需求为导向,兼顾了理论内容与实践技术内容,形成了课内理论教学和课外实践活动的良性互动。教学实践表明,该种教学模式对培养学生的创新思维和提高学生的实践能力有很好的作用。

    本书由专业电子设计公司的一线设计总工程师和大学EDA教师联合编著,包含了作者对使用Altium Designer进行原理图设计、PCB设计的丰富实际经验及使用技巧。本书作者以职业岗位分析为依据,以读者学完就能用、学完就能有竞争力地上岗就业为目标,秉持“真实产品为载体”“实际项目流程为导向”的教学理念,将理论与实践相结合,由浅入深,从易到难,按照电子流程化设计的思路讲解软件的各类操作命令、操作方法及实战技巧,力求给各阶段的读者带来实实在在的干货。

    章 Altium Designer 19全新功能。本章主要对Altium Designer 19的全新功能进行介绍,方便读者了解新功能的应用及与老版本的区别。

    第2章 Altium Designer 19软件及电子设计概述。本章对Altium Designer 19进行基本概括,包括Altium Designer 19的安装、激活、操作环境及系统参数设置,旨在让读者搭建好设计的平台并高效地配置好平台的各项参数。本章还向读者概述电子设计流程,使读者从整体上熟悉电子设计,为接下来的学习打下基础。

    第3章 工程的组成及完整工程的创建。新一代Altium Designer集成了相当强大的开发管理环境,能够有效地对设计的各种文件进行分类及层次管理。本章通过图文的形式介绍工程的组成及完整工程的创建,有利于读者形成系统的文件管理概念。良好的工程文件管理,可以使工作效率得以提高,这是一名专业的电子设计工程师应有的素质。

    第4章 元件库开发环境及设计。本章主要讲述电子设计开头的元件库的设计,先对元件符号进行概述,然后介绍元件库编辑器,接着讲解单部件元件及多子件元件的创建方法,并通过3个由易到难的实例系统性地演示元件的创建过程,最后讲述元件库的自动生成和元件的复制。

    第5章 原理图开发环境及设计。本章介绍原理图编辑界面,并通过原理图设计流程化讲解的方式,对原理图设计的过程进行详细讲述,目的是让读者可以一步一步地根据本章所讲设计出自己需要的原理图,同时也对层次原理图的设计进行讲述,最后以一个实例教程结束,让读者可以结合实际练习,理论联系实际,融会贯通。

    第6章 PCB库开发环境及设计。本章主要讲述PCB库编辑界面、标准PCB封装与异形PCB封装的创建方法、PCB封装的设计规范及要求,还介绍3D封装的创建方法,最后概述集成库的创建、离散、安装、移除,方便后期元件及封装的调用,让读者充分理解元件库、PCB库及它们之间的相互关联性。

    第7章 PCB设计开发环境及快捷键。本章主要介绍Altium Designer的PCB设计工作界面、常用系统快捷键和自定义快捷键,让读者对各个面板及快捷键有一个初步的认识,为后面进行PCB设计及提高设计效率打下一定的基础。

    第8章 流程化设计—PCB前期处理。本章主要描述PCB设计开始的前期准备,包括原理图的检查、封装的检查、网表的生成、PCB的导入、层叠结构的设计等。只有把前期工作做好了,才能更好地把握好后面的设计,保证设计的准确性和完整性。

    第9章 流程化设计—PCB布局。PCB布局的好坏直接关系到板子的成败,根据基本原则并掌握快速布局的方法,有利于对整个产品的质量把控。本章讲解常见PCB布局约束原则、PCB模块化布局、固定元件的放置、原理图与PCB的交互设置及布局常用操作。

    0章 流程化设计—PCB布线。PCB布线是PCB设计当中比重优选的一个部分,是学习重点中的重点。读者需要掌握设计当中的各类技巧,这样可以有效地缩短设计周期,也可提高设计的质量。

    1章 PCB的DRC与生产输出。本章主要讲述PCB设计的一些后期处理,包括DRC、丝印的摆放、PDF文件的输出及生产文件的输出。读者应该全面掌握本章内容,将其应用到自己的设计当中。对于一些DRC检查项,可以直接忽略,但是对于书中提到的一些检查项,则应引起重视,着重检查,相信很多生产问题都可以在设计阶段规避。

    2章 Altium Designer不错设计技巧及应用。Altium Designer除了常用的基本操作之外,还存在各种各样的不错设计技巧等待我们挖掘,需要的时候我们可以关注它,并学会它,平时在工作中也要善于总结归纳,加深对软件的熟悉程度,使电子设计的效率得到提高。

    3章 入门实例:2层STM32开发板的设计。本章选取一个大学期间或者说入门阶段最常见的STM32开发板的实例,通过这个简单2层板全流程实战项目的演练,让Altium Designer初学者能将理论和实践相结合,从而掌握电子设计的最基本操作技巧及思路,全面提升其实际操作技能和学习积极性。

    4章 入门实例:4层核心板的PCB设计。很多读者只会绘制2层板,没有接触过4层板或者更多层数板的PCB设计,这对读者从事电子设计工作将是一个门槛。为了契合实际需要,本章介绍一个4层核心板的设计实例,让读者对多层板设计有一个概念。本章对4层核心板的PCB设计进行讲解,突出2层板和4层板的区别。不管是2层板还是多层板,其原理图设计都是一样的,对此不再进行详细讲解,本章主要讲解PCB设计。

    5章 进阶实例:RK3288平板电脑的设计。本章选取一个进阶实例,是为进一步学习PCB技术的读者准备的。一样的设计流程、一样的设计方法和分析方法,让读者明白,其实高速PCB设计并不难,只要分析弄懂每一个电路模块的设计,就可以像庖丁解牛一样,不管是什么产品、什么类型的PCB都可以按照“套路”设计好。

    6章 常见问题解答集锦。作者通过多年对网友问询的整理与搜集,重点列出设计中常见的42个问题,以问答的形式展现给读者,借此让读者更加形象和生动地理解本书内容。

    本书适合电子技术人员参考,也可作为电子信息工程、自动化、电气工程及其自动化等专业本科生和研究生的教学用书。如果条件允许,还可以开设相应的试验和观摩课程,以缩小书本知识与工程应用实践的差距。书中涉及电气和电子方面的名词术语、计量单位,力求与国际计量委员会、国家技术监督局颁发的文件相符。

    本书由郑振宇、黄勇、刘仁福共同编著,期间得到了湖南凡亿智邦电子科技有限公司郑振凡的大力支持,在此表示衷心的感谢。

    由于科学技术发展日新月异,作者水平有限,加上时间仓促,书中难免存在瑕疵,敬请读者予以批评指正。

    编著者"

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  • 全国大学生电子设计竞赛是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一,每一届都有非常多的大学生参加,但每届的比赛前夕,总会有很多同学并不清楚比赛的相关信息,流程以及如何去备战比赛,导致在比赛中...

    前言:

           全国大学生电子设计竞赛是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一,每一届都有非常多的大学生参加,但每届的比赛前夕,总会有很多同学并不清楚比赛的相关信息,流程以及如何去备战比赛,导致在比赛中出现准备不足或违法比赛规则等现象从而失去获奖资格,本文将从几个方面来让大家全方位了解全国大学生电子设计大赛。

    • 什么是全国大学生电子设计大赛

           全国大学生电子设计竞赛是教育部和工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动,目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革及其课程教学和实验室建设工作。自1994全国大学生电子设计竞赛创办以来,旨在推动中国产学研合作发展,培养优秀电子设计人才。参赛学生增长到每年的4万人左右,已成为中国规模最大、参赛范围最广、极具影响力的针对在校本专科大学生的电子设计竞赛。

            比赛含金量较高,如果在比赛中荣获国奖,这将大大增加了在校保研的机会,即使无法保研,但在参与考研面试的过程中,国奖将会给自己带来很大的优势。在找工作时,简历上有电赛的参经历以及奖项,也许就能帮你撬开一个优秀企业的大门所以这个比赛非常建议电子类的同学们参与,即使比赛不能获奖,但比赛的过程也能让你收获很多书本上不能获取的知识以及团队合作友谊经历。

    • 全国大学生电子设计大赛比赛制度与流程

     比赛制度

           电子设计大赛分为区级比赛和国家级比赛,偶数年为区级比赛(如广西赛区,河北赛区等),奇数年为国家级比赛(比如2015年,2017年为国家级比赛,2016年,2018年为区级比赛)。那么区级比赛和国家级比赛有什么区别呢?首先,偶数年区级比赛你的竞争对手只有区内高校,各个赛区的题目可能会有差异,比如你是广东赛区,那么你的竞争对手就是广东省内高校,评审也在广东省内,那么你的奖项最高则是获得区级一等奖。而国家级比赛,题目全国统一,最高奖项将是全国特等奖。

          无论是区赛和国赛,每年的比赛时间基本都在当年的7月-8月份,也就是暑假期间,所以参加的同学要做好比赛期间留校的准备。比赛必须是三人组队形式,比赛采用两套题目,即本科生组题目和高职高专学生组题目,参赛的本科生只能选本科生组题目;高职高专学生原则上选择高职高专学生组题目,但也可选择本科生组题目,并按本科生组题目的标准进行评审。只要参赛队中有本科生,该队只能选择本科生组题目,并按本科生组题目的标准进行评审。凡不符合上述选题规定的作品均视为无效,赛区不予以评审。

           试题类型基本以电源类,信号源类,高频类,放大类,仪器仪表类,控制类为主,题目将会在比赛开始当天公布,每个队伍只能选其中一道题目,然后开始为期四天三夜的作品制作,比赛地点在自己学校实验室内,比赛期间学生可以查阅有关纸质或网络技术资料,队内学生可以集体商讨设计思想,确定设计方案,分工负责、团结协作,以队为基本单位独立完成竞赛任务;竞赛期间不允许任何教师或其他人员进行任何形式的指导或引导;竞赛期间参赛队员不得与队外任何人员讨论商量。参赛学校应将参赛学生相对集中在实验室内进行竞赛,便于组织人员巡查。竞赛所需设备、元器件等均由各参赛学校负责提供四天三夜时间参赛的同学需要完成作品以及作品论文。

     竞赛流程: 

              我以自身当年的参赛经历来说一下电赛的整体流程:     

            3月份,学校举办校内电子设计大赛选拔赛,由校内出题,三人组队报名,一个月时间完成题目。

            4月份,校内电子设计大赛测评,第一天现场测评题目完成度,第二天进行队伍成员的软硬件综合水平测试,就是由老师当天现场出题,分为软件题目(单片机程序控制)与硬件题目(基本电路设计与焊接),队内负责软件的同学完成软件测试,负责硬件的同学完成硬件测试,最终根据两天的测评分数综合评出校内获奖者,根据老师的安排优秀的队伍可代表学校参与下一阶段的区级电赛。

            5月份,区级电赛报名,每个队伍要指派一名指导老师。

            5月份-7月底,这段时间则是各支队伍的备赛时间,期间大家都会寻找往年题目进行练手。

            我当年参加的时比赛时间是8月7日开始。在比赛开始的前一周,也就是7月31日,电赛官方会公布比赛使用到的一些元器件,我们就可以根据这些提示并结合往年做出一些猜题,购买器件做好准备。

            8月7日早上题目公布,为期四天三夜的比赛开始,自己一周来猜的题目被官方打了脸,7日早上与老师讨论题型,确定选题,之后时间开始和队友分工完成题目。

            8月10日晚比赛时间到,会有组委会人员来到学校监督封箱工作,所谓封箱,就是使用组委会封条将作品封在箱子里等待测评。

            接下来就是等待赛区评测,需要根据组委会安排等候,一般在两周内陆续测评完,测评需要去到负责此赛区的高校组委会处进行,比如广西,则是在桂林电子科技大学测评,广西赛区内的所有学校参数队伍都要去到桂林电子科技大学进行测评。

            等待测评以及测评结束这段时间,有信心拿赛区一等奖的队伍可以开始做综合测评的准备了,综合测评一般是在作品测评完后,赛区一等奖队伍才有资格参与综合测评,目的是从各赛区各题目一等奖中筛选出更优秀的队伍参与下一阶段的全国评奖,赛区奖分为赛区一等奖,赛区二等奖,赛区三等奖以及成功参赛奖,全国奖只分一等奖,二等奖,获奖队数量不超过全国实际参赛队总数的8%,其中一等奖和二等奖的比例采取“三七开”,即全国一等奖数量不超过全国实际参赛队总数的2.4%,全国二等奖数量不超过全国实际参赛队总数的5.6%赛区综合测评会统一时间在赛区组委会高校实验室进行,

            结合作品测评与综合测评成绩,表现不佳的队伍步伐将停止在赛区一等奖,优秀队伍将参与下一阶段的全国评奖,当然,如果你参加的是偶数年的区级赛事,比赛也在综合测评完成后结束了。2019年全国大学生电子设计大赛的总测评高校设在上海同济大学,各赛区优秀队伍前往同济大学进行最终测评,评出全国特等奖,全国一等奖,二等奖。

    • 如何备战全国大学生电子设计大赛

            以上关于比赛的内容说了这么多,下面说说如何备战电赛:

    1.具备良好的基础

            良好的基础必不可少,在参加校内电子设计大赛前,你就应该要具备基本电路,c语言以及51,stm32,arduino单片机的使用,最好能自己独自用单片机做过一些小设计,比如循迹小车,电子锁,定时器等,也许会有同学说老师还没教怎么办,对于这个问题,我只能说等老师教是完全没用的,大学排的专业课都比较靠后,而且老师教的也基本是理论,甚至理论都只是皮毛,真正在比赛时老师教的内容完全不够用,所以必须主动去学习,加入学校的实验室或着电子爱好者社团会拥有好的学习环境与资源,去网上买块开发板看视频就能开始自我学习了。

    2.选好队友

            电赛必须是三人组队,好的队友必不可少,找到技能互补、合作良好的队友,这直接影响了队伍在参赛时的方向、进度和成绩。

    3.赛前做好充分准备

            赛前有一段比较长的时间备赛,在这段时间里,最好能跟队友与指导老师商议自己队伍的做题方向,然后寻找往年的题目进行练习,在开赛前一周公布器件清单时,就要做好器件购买,不然比赛四天三夜紧迫的时间,根本来不及再购买新的比赛器件,而且那段时间比赛专用芯片可能会涨价,缺货等。

            我当年做的是控制题,在赛前做了平衡小车,倒立摆,风力摆,板球控制系统等往年控制类赛题,那段时间了对单片机编程,机械结构搭建,PID算法都有了很大程度的熟悉,为了减少开发时配置中遇到的坑,我们队伍在电赛中使用了arduino单片机,arduino的性能也很强,具有大量的库相比于C51,STM32等arduino硬件平台更加亲民,完全脱离了寄存器的配置,几乎所有功能都已经有了上层库调用,透明掉了大部分与硬件相关的操作,对于熟悉程序底层配置的的人来说,简直是电赛利器,所以使用arduino单片机在电赛中也是有一定优势的,另外,目前的电赛是德州仪器(TI)买断了赞助,所以在所有题目中会有一道题目必须限定TI的处理器,很大概率会是控制类型题中的一道,所以学有余力的同学也可以学习一下TI的板子,比如MSP430等,而且在比赛中使用TI处理器,测评同等分数下会更有优势,还有,目前的赛题是不能使用树莓派等高端处理器来做题,不然会当做违规处理。关于控制题,这里还有一篇博文也写得很好,做这方向的同学可以参考一下:

    如何准备全国大学生电子设计大赛控制题?

            以上就是我根据自身参加全国大学生电子设计大赛的经历分享,希望能够帮助到大家,在学校参加电赛的日子里,和队友一起学习,一起解决问题,一起实验室通宵,同甘共苦,基情满满,收获知识,收获荣誉,是一段大学里难以忘怀的时光。

    欢迎大家加入单片机/嵌入式学习交流qq群:867069452

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  • 电子设计大赛-室内可见光定位装置

    千次阅读 2021-02-23 19:24:53
    关注v-x-公-众-号:【嵌入式基地】 后-台-回-复:【电赛】 即可获...电子设计大赛资料分享: https://pan.baidu.com/s/14qxwGv7Sq6a_jcMT3mNwtw#list/path=%2F 提取码:jdxj 室内可见光定位装置 1.1 设计任务 设计并制

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    室内可见光定位装置


    1.1 设计任务

    设计并制作可见光室内定位装置,其构成示意图如图 1 所示。参赛者自行搭建不小于 80cm×80cm×80cm 的立方空间(包含顶部、底部和 3 个侧面)。顶部平面放置 3 个白光 LED,其位置和角度自行设置,由 LED 控制 电路进行控制和驱动;底部平面绘制纵横坐标线(间隔 5cm),并分为 A、B、C、D、E 五个区域,如图 2 所示。要求在 3 个 LED 正常照明(无明显闪烁)的情况下, 测量电路根据传感器检测的信号判定传感器的位置。
    在这里插入图片描述

    2.1 设计要求

    基本要求:

    (1)传感器位于 B、D 区域,测量电路能正确区分其位于横坐标轴的上、 下区域。
    (2)传感器位于 C、E 区域,测量电路能正确区分其位于纵坐标轴的左、 右区域。
    (3)传感器位于 A 区域,测量显示其位置坐标值,绝对误差不大于 10cm。
    (4)传感器位于 B、C、D、E 区域,测量显示其位置坐标值,绝对误差不 大于 10cm。
    (5)测量电路 LCD 显示坐标值,显示分辨率为 0.1cm。

    发挥部分:

    (1)传感器位于底部平面任意区域,测量显示其位置坐标值,绝对误差不 大于 3cm。
    (2)LED 控制电路可由键盘输入阿拉伯数字,在正常照明和定位(误差满 足基本要求(3)或(4))的情况下,测量电路能接收并显示 3 个 LED 发 送的数字信息。
    (3)LED 控制电路外接 3 路音频信号源,在正常照明和定位的情况下,测 量电路能从 3 个 LED 发送的语音信号中,选择任意一路进行播放,且 接收的语音信号均无明显失真。
    (4)LED 控制电路采用+12V 单电源供电,供电功率不大于 5W。
    (5)其他。

    3 系统方案

    本系统主要由电源模块 传感器检测模块 测量电路 显示模块,下面分别论证这几个模块的抉择。

    3.1 电源的论证与选择

    方案一:直接使用电池组供电,该电源随着使用电压不稳。
    方案二:采用开关电源效率高,但是需要购买,且比较贵。
    方案三:自行设计稳压电源模块给系统各部分供电,由于各稳压芯片不贵,而且电压可调,做好滤波设计,使用效果也不错。

    综合以上三种方案,选择方案三。

    3.2 光敏传感器模块的论证与选择

    光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。

    3.3 控制系统的论证与选择

    AT89C52这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间短。写入单片机内的程序还可以进行加密。再者AT89C52目前的售价比8031还低,市场供应也很充足。所以选用AT89C52为主控芯片。

    3.4 显示模块的论证与选择

    LED数码管显示实现原理简单,显示直观,编程简单,但显示内容单一,若要同时显示坐标轴,区域位置等诸多信息则需要大量的数码管,而且不能显示中文,由此增加了电路的复杂程度,也加大了编程的难度。

    LCD可以设置显示坐标轴等信息,它具有低功耗,可视面大,画面友好及抗干扰能力强等功能,其显示技术已经得到广泛的应用。
    综上所述,选用LCD1602液晶显示屏更优。
    在这里插入图片描述

    4 方案描述

    按照设计的基本要求,系统可分为三大模块,数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。其中数据采集模块由电阻应变片传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理,由控制器完成对该数字量的处理,驱动显示模块完成人机间的信息交换。
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    4.1 光源及探测器特性

    实验选用 3W 的大功率白光 LED 作为信号源,为在尽可能不影响光源正常工作的前提下实现稳定可靠的无线通信,实验选用略低于额定工作电流的 500mA 作为直流偏置点。图 2 所示为白光 LED 光源及光电探测器特性。由图 2 ( a )可知,在最大工作电流范围内,LED 光源功率与电流呈线性关系,光源具有良好的调制特性。图 2 ( b )为使用积分球测得的白光 LED发光光谱,可见白光 LED 光源发出的光谱主要包括峰值在 442nm 处由 LED 自身发出的蓝光和峰值在 561nm 处由荧光粉受激发产生的黄光。而实验选用的光电探测器的光谱最大响应灵敏度在516nm 处,如图 2 ( c )所示,位于蓝光和黄光的峰值波长之间,且光谱响应范围涵盖整个可见光波段。
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    4.2 驱动电路

    LED 驱动电路除了提供足够宽范围的开关电流以保证白光 LED 的正常工作外,还须提供合适的静态工作点,使光源能输出足够的功率并具有良好的线性度,确保信号经调制后能线性输出。设计的白光LED光源驱动电路经过处理器编码产生的传输信息作为驱动电路的输入,将输入信号进行放大的同时给予一定的偏置,确保LED 光源正常工作,该电路可根据所用光源的特性通过调节可变电阻值实现对输出量的改变,依据实际应用中的光源参数进行灵活调节。
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    4.3 数据编码

    数据传输的格式包括:起始码头、地址码、地址反码、指令码、指令反码和结束码。码头由一个连续的235φs的高低电平组成,结束码由一个150φs低电平组成。地址码、地址反码、指令码和指令反码均为8位数据格式,按照低位在前高位在后的顺序发送,增加地址反码和指令反码是为了提高信息传输过程中的准确性和可靠性。光源在循环发送位置信息的过程中,在空闲时隙系统向 LED 光源发送的均为高电平,以保证 LED 光源能正常提供照明服务。我们将一个逻辑1的传输设定为112φs(28φs高电平和84φs低电平),一个逻辑 0 的传输设定为56φs(28φs高电平和28φs低电平),具体数据编码格式如图3.3所示。图3.3反映位置信息的数据格式“ 0-256-34-221 ”,其中“ 0 ”字段即LED光源对应区域的地址坐标,“ 34 ”字段表示对当前坐标在室内环境中的一种具体提示指令。根据标签定位技术的特点,为避免在定位区域中出现待测目标同时接收多个信号源发来的位置信息而出现的混乱现象,系统在发射端会对多个 LED 光源进行分时发送信号。当传输信号的频率大于 60Hz 时,白光 LED 灯不会出现明显的闪烁现象,人眼也无法分辨 [11-12 ] ,但如果出现连续的逻辑 1 或连续的逻辑 0 时,将会导致 LED 光源发光亮度发生变化,影响照明效果。因此在系统中采用上述编码方式可保证序列中每一比特由两个变化脉冲组成,可以有效减少 LED 光源在发送定位信息时对照明产生的影响。
    在这里插入图片描述

    4.4 数据解码

    在接收端,光电探测器将接收到的位置信息传送给滤波放大电路,由于实验中选用的是反向放大电路,因此经过滤波放大处理后的信号与原始信号的相位相反,并且信号被整形为 TTL (晶体管 - 晶体管逻辑)电平的串行信息,利用STC89C52RC处理器的输入捕获功能对信号进行解码。由于数据在编码时将逻辑 1 设定为连续的 28 φ s 高电平和 84s低电平,逻辑0设定为 28φs高电平和28φs低电平,反向放大电路会使收发信号相位相反,因此接收端成功接收到的逻辑 1 应当为连续的28φs低电平和 84φs高电平,逻辑0应当为28φs低电平和28φs高电平。同时逻辑电平中的低电平持续时间均为 28φs,所以在数据解码时只需捕获高电平的持续时间即能判定出逻辑电平,进一步处理后即可解析出原始的位置信息,大大降低了解码的复杂度。具体解码过程为如下:将STC89C52RC处理器的输入捕获模式设置为上升沿捕获,当捕获到上升沿后,立即将输入捕获模式设置为下降沿捕获(即捕获高电平),随后清零定时器的计数器值,并标记捕获到上升沿。当下降沿到来时,立即更改输入捕获模式为上升沿捕获以便捕获下一次高电平,然后处理此次捕获到的高电平。每次从捕获起始码头开始,以此类推直到捕获到结束码则表示一组数据接收成功。如果在捕获过程中地址码与地址反码或者指令码与指令反码有差异,则放弃本次捕获,从新开始下一次捕获。

    4.5 识别映射

    系统对所有用于定位的 LED 光源进行标号,不同的标号对应室内环境中不同区域。每个 LED 光源都循环发送唯一的位置信息。当移动终端移动到指定区域时,通过探测器将采集到的可见光信号转换为电信号,经滤波放大后通过STC89C52RC处理器对信息进行解码。当系统解码出发射端所发送的位置信息后,通过 UART 模块将信息传送至 PC 终端,而室内环境中 LED 光源的实际位置信息预先存在数据库中,当 PC 终端收到解码后的位置信息时会通过查询数据库来进行比较和识别,只有比对一致的位置信息才会进一步被映射到地图上,否则系统将放弃本次位置识别。PC终端利用C高级语言编写并设计了室内可见光定位助手软件,不仅可以根据环境需要灵活地更换地图信息,还可以根据移动终端的位置变化来实时更新当前的位置信息。

    5 设计分析与计算
    5.1 检测XY轴坐标

    本系统由 STC89C52RC最小系统板为核心,光敏传感器根据光照强度分别检测XY轴坐标。光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,用来检测XY轴距离。

    5.2 A/D转换模块

    考虑到其他部分所带来的干扰,所以我们选择24位的A/D转换器。作为电子秤,系统对AD转换速度要求并不高,精度上24位的A/D足以满足要求。另外A/D转化器具有:抗干扰能力强和精确差分输入,低廉的价格等优势.综合分析,我们最终选择了精度为准确的HX711。

    5.3 键盘输入

    通过按键控制原点校正,按校正按键将当前的数字量记录下来并设为基准值,根据新检测的数字量相对基准值判断XY轴坐标。

    5.4 电源模块

    此次设计的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图
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    5.5 电路原理图
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