电子设计竞赛入门的学习方法

一．学习硬件部分

1．制板软件和仿真软件。

制板软件主要是将电路图和PCB图在电脑上绘制，PCB图是我们使用制板设备进行电路板制作的必须图纸。制板软件包括Protel99、Protel DXP、Pads等，只要求掌握一种。其中Protel99功能较为简单，学习资料很多，容易上手，基本能满足比赛要求。

仿真软件可学习Multisim8或Proteus7.1，一般仿真纯模拟和数字器件使用Multisim8，仿真单片机等可编程器件的综合型电路采用Proteus7.1。

2．模拟、数字电路基础学习。

此部分可通过学习模电、数电教材，结合模电、数电基础实验，同时上网搜索一些模拟电路和数字电路自己理解后制作成实物，并通过调试积累模拟、数字电路的基本设计和调试经验。

3．外围芯片及外围接口电路设计。

此部分大家可通过分析与理解别人的设计电路进行学习。学习的过程中有问题要多查资料，多利用网络。初学者可从51单片机入手，借阅有关51单片机应用方面的书籍。很多不懂的问题只要往百度一搜，答案就有一大堆可供大家参考。

4．电路调试

电路的调试在于多动手。前期的学习大家可在书本上或网络上找到相应的电路原理图，基本看懂后自己用电路板制作成实物，再通过实物的调试达到实验现象与理论分析一致。大家也可制作某一个电路模块，通过可拔插的导线（杜邦线或排线）连接到购买的单片机开发板上，再通过编程控制自制模块的工作。总之，电路调试只有多动手制作才会发现问题，只有发现问题和解决问题才能不断提高电路制作和调试的能力，积累相关的经验。也只有通过制作实物你才能从中体会到成功的喜悦，从而激励你不断奋斗！

5．学习资料

图书馆7楼有关模电、数电教材、Protel99软件、制板软件、仿真软件、单片机、EDA、DSP、电路设计等方面的书籍。

上网搜索有关制板软件、仿真软件学习的电子书和视频学习资料并下载相关软件。进入51单片机论坛可搜到大量电子版本的接口电路（或51单片机外围电路及其应用）学习资料和视频录像。

二．学习软件部分

软件学习首先必须找准一种想学的可编程器件。可编程器件种类很多，有单片机、ARM、DSP、FPGA等，但其各有千秋。

1.      单片机

单片机相当于一台内存和硬盘较小、缺乏键盘和显示器的小计算机，通过单片机C语言或汇编语言编写不同的程序，下载到单片机中便能让单片机去实现一些功能。比如，要制作一串彩灯（假设为8个），当硬件制作完后，我们给单片机编写不同的程序便能控制这8个灯从左至右循环点亮、从右至左循环点亮、每隔一个点亮一个灯、每隔一定的时间让灯闪烁等。同样的一个电路，只需改变程序便能实现各种不同的功能，非常方便。

（1）单片机种类

市场主流的单片机包括AT89C51/C52、AT89S51/52、STC89C51/52、STC12C5A60S2、STC12XX系列、AVR系列、PIC系列等，其中红色部分标注的单片机内核完全一样（均采用51内核）、开发语言和开发工具基本兼容，只是他们自身所包括的资源有差别（类似于电脑的CPU速度、内存、硬盘大小不一样）。初学者建议从AT89S52、STC89C52或STC12C5A60S2入手（STC12C5A60S2是51内核单片机中资源最为丰富、性能最优越的单片机之一）。

飞思卡尔单片机大部分是16位总线。该单片机性能好，价格也不算太贵，公司每年8月左右还会举办全国性的智能车竞赛，要求参赛者的智能车都必须使用飞思卡尔公司的单片机作为控制器。有兴趣的同学也可学习该单片机。

凌阳单片机具有很强的语音功能，单片机内置了采集语音的AD，可以用来直接做语音识别。并且，公司推行“大学计划”，产品配套的资料和源代码较多，可直接移植。相关信息大家可上网查询。

（2）单片机开发工具

学习51单片机编程开发软件（Keil C51）、仿真软件Proteus7.1（在仿真软件上绘制原理图、程序可虚拟加载到原理图的单片机进行仿真，观看结果）或购买单片机开发板（包含单片机和部分外围电路的系统板）。一般来说，各类低端单片机价格相对都比较便宜（几元至几十元不等），其开发板也较为便宜（200元左右）。

（3）51单片机资料获取

图书馆7楼有关51单片机C语言方面的书籍。网络上51单片机C语言学习的电子书、视频学习资料等，上网搜索并下载Keil C51单片机开发软件及其使用方法介绍的相关电子书）。

2．ARM

ARM是一种较为高端的单片机，他的发展经历了ARM7、ARM9……到目前，市场上ARM10都随即可见。他数据总线较多，目前最高已达32位。其外部时钟高，可达60MHz，许多ARM芯片还内置倍频功能，可大大提高其工作主频，加快运算速度。其内部的RAM和Flash较51系列单片机和其他低端单片机都大得多，控制非常方便。同时，其开发语言也可使用ARM专用的C语言，从而使用户开发更为方便。ARM可根据其内部资源的不同嵌入不同的操作系统，组成嵌入式系统的操作平台（例如，手机里运行的各种版本的操作系统等。其实，手机内部的核心控制器就是一片ARM和DSP组合的芯片），能够方便用户的二次开发，方便进行产品的升级。目前，市场上主流的ARM芯片为三星和飞利浦的。周立功公司开发了大量采用飞利浦ARM芯片的开发板，其所附学习资料也较为详细，大家可根据实际情况选择一款中高端ARM入手（学习ARM原则上可以不再学习比他低端的单片机）。一般来说，ARM的价格相对低端单片机来说也要高上好几倍（几十元至上百元），其开发板价格就更贵（中端开发板在600元左右）。

ARM学习资料来源：1，图书馆7楼有关ARM嵌入式系统的学习资料。2，购买ARM开发板时所附资料。3，网上搜索ARM的学习资料。4，网上搜索不同公司的ARM开发软件。

3.   DSP

DSP可视为更高端的单片机（资源丰富、主频率高、速度快）。其突出的优势在于他的结构决定了DSP在进行信号处理时的速度非常快，并且，他在控制方面用户使用起来同样也很方便。前面提到的单片机和ARM主要还是适合于控制，而DSP则集控制和数据高速处理于一体，是一款非常不错的可编程器件。据往年竞赛情况来看，DSP在电源类题、控制类题中都很有优势。当然，在信号类题型中其优势也不小。往年的部分竞赛题可以说不使用DSP或FPGA这类高速处理器的话非常困难或无法完成其所有功能。这足见高速控制器在竞赛中的作用。DSP同样可采用其专用的C语言及专用开发软件进行开发。其价格较高（几十元至百元），开发板的价格视具体芯片而言差别较大。有兴趣的同学建议从中端DSP芯片（54系列，如5410等）入手。

DSP学习资料来源：1，图书馆7楼与DSP型号相关的学习资料。2，购买DSP开发板时所附资料。3，网上搜索DSP的学习资料。4，网上搜索DSP开发软件。

4.   FPGA

FPGA是一种具有大量可编程逻辑门电路的芯片，通过相关的开发软件和开发工具我们可将设计思想用程序（VHDL语言或Verilog语言，建议学习Verilog语言）进行描述并编译后下载到FPGA芯片中去运行。FPGA最大的优点就是速度快，各模块之间是并行的关系，模块内部的执行时间极短，主频率较高。并且其端口大多为通用IO，编写程序时基本不需事先指定端口，只需在与外部器件相连时将信号端口在程序中进行定义即可，非常方便。目前，市场主流的FPGA为Altera和Xilinx公司生产，其价格较高，中端芯片一般在百元左右，开发板价格也达到了几百元（400元左右）。为能低价购买方便开发的USB开发工具，建议大家从Altera公司的FPGA入手。

FPGA学习资料来源：1，图书馆7楼有关FPGA方面的书籍，包括Verilog语言学习。2，图书馆7楼有关QuartusII（Altera公司FPGA开发软件）开发软件的学习资料和ISE开发软件（Xilinx公司FPGA开发软件）的学习资料。3，网络上可搜索大量的相关学习资源。

三．报告撰写

竞赛前期，书写报告的同学要适当的从网络上多找找往年的设计报告进行阅读。阅读的过程中多学习其书写格式（包括报告的结构和内容的完整性、字体格式及标题、段落等格式）。同时建议大家上全国大学生电子设计竞赛网上下载相应的论文格式。当然，负责报告的同学还要多学习软硬件知识，多与组内软硬件成员交流，多从组员中获取和积累写报告的有用资料。对于某一道赛题，在网络上找到的相关资料可能对写报告都有用，一定要分类及时保存。总之，写报告的同学任务也很艰巨，必须不断学习软硬件知识，尽可能多的去掌握软硬件知识，协调和分配组内成员的工作。

四．电子设计的一般步骤

1. 拿到题目后三个组员分头阅读，理解清楚题意，查阅资料，各自提出自己的设计方案。

2. 共同讨论设计方案，通过理论计算，仿真，查阅资料等确定最终方案。确定的方案应简洁、可靠、顾全大局，在确保基础部分或基本功能能完成的情况下，如需继续完成发挥部分应尽量做到硬件部分只需进行较少的改动或不需改动，而软件的改动则相对简单（能用软件完成的功能应尽量考虑用软件来实现）。确定方案要慎重，题目开始后一般没有时间允许你更换方案。

3. 分工合作。负责软件的同学和负责硬件的同学将能确定的接口商定好，并分头编程和设计、制作电路板，调试电路。负责报告的同学前期可帮忙准备硬件和软件。

4. 电路和软件完成后进行联调，报告编写的同学也应抓紧编写设计报告。联调的过程中遇到问题组内成员应相互讨论（往往很多时候自己发现不了自己的问题），共同解决。

5. 包装，参数测量、记录、分析。作品自测后（完善设计报告）要统一评测，因此，电路连接必须可靠。每一个电子系统都是一个完整的整体，制作完成后应将许多电路模块固定于一个结实的绝缘基板上，确保系统的稳定性。