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电子设计训练题汇总
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本帖最后由 paulhyde 于
09:39 编辑 电子设计竞赛题目“电子密码锁”(A题)
在日常生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用机械式钥匙开锁,人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展, 人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求,增加其安全性, 用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。
设计一个电子密码锁，具有如下功能：
基本要求：
(1) 设置4位密码, 密码通过键盘输入,若密码正确, 则将锁打开。
(2) 密码可由用户自己修改设定, 锁打开后才能修改密码。
(3) 现场报警功能。密码输入错误3次, 则报警。现场报警由扬声器发出双频报警声实现。
发挥部分：
(1) 将密码扩充至8位。
(2) 实现远程报警功能。
1．电子密码锁控制电路可以用单片机实现，也可以用EDA技术实现。
2．对部分电路或对全部电路进行计算机仿真（采用Max+plusⅡ）。
3．进行PCB板的设计与制作（自动布线或人工布线均可，实验室有制作PCB板的条件。如果工作量太大，可以考虑采用万能板焊接或采用面包板插接的方式）。
4．完成电路的制作与调试。
5．参数计算——列元器件明细表。
6．撰写设计说明书。
7．列出参考资料目录。
8. 准备对所设计和制作的装置进行实验演示和答辩。
1．密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、激活、更改及电锁解除功能。
(1) 数码输入:按下一个数字键,其对应的数字就显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有数字向左移动一位。
(2) 数码清除:当按下清除键时,清除前面输入的所有值,并显示为“0000”。
(3) 密码激活:按下密码激活键,将前面输入的四位数字设为密码,密码锁上锁。
(4) 密码更改:将输入的值作为新的密码。
(5) 电锁解除:按下电锁解除键,系统将输入与密码进行检查核对,如果正确,电锁开启,否则打不开锁。
2. 电子密码锁的设计一般由三部分组成:
(1) 4 ×4 矩阵键盘接口电路的设计(内容包括:时序产生电路,键盘扫描电路,弹跳消除电路,键盘译码电路,按键存储电路);
(2) 密码锁的控制电路设计(内容包括:数字按键的数字输入、存储及清除,功能按键的功能设计,移位寄存器的设计与控制,密码清除、变更、存储电路,密码核对、激活及解除电锁电路);
(3) 输出七段显示电路的设计(内容包括:数据选择电路,BCD 对七段显示器译码电路,七段显示器扫描电路)。
3. 若采用EDA技术实现，电工电子实验教学中心可提供EDA 实验开发系统,主要用于提供可编程逻辑器件的下载电路及EDA 实验开发的外围资源,供硬件验证用。主要包括: ①实验或开发所需的各类基本信号发生模块; ②FPGA/ CPLD 输出信息显示模块; ③监控程序模块;④目标芯片适配座以及上面的FPGA/ CPLD 目标芯片和编程下载电路。电子密码锁的主要功能用VHDL语言编程实现。先对程序进行编译、仿真验证，然后安排芯片管脚位置、下载程序,完成电子密码锁的设计任务。
4. 现场报警功能的实现方法：由扬声器发出双频报警声实现。
5．远程报警功能的实现方法：通过将该系统与电话机连接, 在发出报警信号的同时拨通事先存在电话机内的电话号码, 通知外出的主人来实现。
6. 实验室可以提供所需要的基本条件(元器件、实验设备、工具等)。
电子设计竞赛题目“数字电子秤”（B题）
秤是重量的计量器具，不仅是商业部门的基本工具，在各种生产领域和人民日常生活中也得到广泛应用。数字电子秤用数字直接显示被秤物体的重量，具有精度高、性能稳定、测量准确及使用方便等优点。
1．设计一个数字电子秤，测量范围分成四档，0～1.999Kg、0～19.99Kg、0～199.9Kg、0～1999Kg。
2．用数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示。
3．具有量程自动切换功能。
1．用单片机实现量程的自动切换（编程及外围电路设计）。
2．对部分电路或对全部电路的计算机仿真（采用multisim或Max+plusⅡ）。
3．也可以通过VHDL语言进行编程设计。
4．进行PCB板的设计与制作（自动布线或人工布线均可，实验室有制作PCB板的条件。如果工作量太大，可以考虑采用万能板焊接或采用面包板插接的方式）。
5．电路的制作与调试（只制作最低量程一档或全部电路均可，测试时只须测试最低量程档）。
6．参数计算——列元器件明细表。
7．撰写设计说明书。
8．列出参考资料目录。
9. 准备对所设计和制作的装置进行实验演示和答辩。
1．设计思路 ：用电子秤称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。由于这一信号通常都很小，需要进行放大，放大后的模拟信号经模/数变换转换成数字量，再通过译码显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差较大，根据不同的测量范围要求，可由电路自动切换量程，同时显示器的小数点数位对应不同量程而变化，即可实现电子秤的要求。
2．参考框图见图。
电子秤参考框图
3．传感器测量电路通常使用电桥测量电路，应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡，有相应电压输出。此信号经放大器放大后输出应满足模数转换的要求。实验室提供电子秤传感器（详见传感器说明书）。
4. 实验室可以提供所需要的基本条件（元器件、实验设备、工具等）。
电子设计竞赛题目“数字电子钟”（C题）
时钟是时间的计量工具，在各种生产领域和人民日常生活中得到广泛应用。数字电子钟利用数字计数和显示的原理，将人们所关心的时间显示出来，为人类的生产和生活带来了无比的方便，具有直观，准确和使用方便等优点。
1．具有时、分、秒计数显示功能，以二十四小时循环计时。
2．具有清零，调节小时，分钟的功能。
3．具有整点报时同时LED灯花样显示的功能。
1．用分立元件或者CPLD芯片实现该功能。
2．对全部电路采用Max+plusⅡ进行计算机仿真。
3．可以通过VHDL或VerilogHDL语言进行编程设计。
4．进行PCB板的设计与制作（自动布线或人工布线均可，实验室有制作PCB板的条件。如果工作量太大，可以考虑采用万能板焊接或采用面包板插接的方式）。
5．电路的制作与调试。
6．参数计算——列元器件明细表。
7．撰写设计说明书。
8．列出参考资料目录。
9. 准备对所设计和制作的装置进行实验演示和答辩。
1．设计思路 ：将某一时钟频率（例如：1kHz）进行分频得到1Hz的计时脉冲，由此分别得到分针和时针的脉冲，将获得的这些时间信息通过显示模块，报时模块和LED花样显示模块等输送出来，其间必须考虑电源和时间的修改问题。
2．参考框图见图。
电子钟参考框图
3．实验室可以提供所需要的基本条件（元器件、实验设备、工具等）。
电子设计竞赛题目“数字频率计”（D题）
一、题目概述
频率的定义是单位时间（1s）内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为
据此，设计方案框图如图1所示。
图1 数字频率计组成框图
其基本原理是，被测信号ux首先经整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，频率与被测信号的频率fx相同。时钟电路产生时间基准信号，分频后控制计数与保持状态。当其高电平时，计数器计数；低电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。然后对计数器清零，准备下一次计数。
二、设计任务
1、基本任务
（1）频率测量
测量范围：1HZ~1MHZ，信号为方波、正弦波；幅度为0.1V~5V；
测量误差： 0.1%（以实验室标准频率计为准）。
（2）周期测量
测量范围：1HZ~1MHZ，信号为方波、正弦波；幅度为0.1V~5V；
测量误差：， 0.1%（以实验室标准频率计为准）。
（3）脉冲宽度测量：
测量范围：脉冲宽度不超过100μS，信号为脉冲波，幅度为0.1V~5V；
测量误差： 0.1%。
（4）显示器
十进制数字显示，显示刷新时间1S~10S连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
（5）具有自校功能，时标信号频率为1MHZ。
（6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。
2、发挥部分
（1）扩展频率测量范围；
（2）测量并显示周期脉冲信号（频率1HZ~10KHZ，幅度0.1V~5V）的占空比，占空比变化范围为（10%~90%），占空比测量误差 0.1%；
（3）在1HZ~1MHZ范围内及误差 0.1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施，提高灵敏度。
三、设计要求
1．用单片机实现量程的自动切换（编程及外围电路设计）。
2．对部分电路或对全部电路的计算机仿真（采用multisim或Max+plusⅡ）。
3．也可以通过VHDL语言进行编程设计。
4．进行PCB板的设计与制作（自动布线或人工布线均可，实验室有制作PCB板的条件。如果工作量太大，可以考虑采用万能板焊接或采用面包板插接的方式）。
5．电路的制作与调试（只制作最低量程一档或全部电路均可，测试时只须测试最低量程档）。
6．参数计算——列元器件明细表。
7．撰写设计说明书。
8．列出参考资料目录。
9. 准备对所设计和制作的装置进行实验演示和答辩。
电子设计竞赛题目“电子万年历”（E题）
万年历是生活常见的器具。电子万年历具有显示直观、查询方便等优点。
1．设计一个电子万年历，能显示阳历年、月、日、星期、［小］时、分、秒和阴历月、日，在显示阴历时间时能标明是否为闰年。
2．显示模块采用普通的共阳数码管，采用动态扫描，以简化硬件电路。
3．要求能用按键调整时间。
1．可以用单片机实现，也可以用EDA技术实现。
2．对部分电路或对全部电路的计算机仿真（采用multisim或Max+plusⅡ）。
3．进行PCB板的设计与制作（自动布线或人工布线均可，实验室有制作PCB板的条件。如果工作量太大，可以考虑采用万能板焊接或采用面包板插接的方式）。
4．完成电路制作与调试。
5．参数计算——列元器件明细表。
6．撰写设计说明书。
7．列出参考资料目录。
8. 准备对所设计和制作的装置进行实验演示和答辩。
1．设计思路 ：设计电子万年历时，最主要是选好时钟芯片。时钟芯片应有提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31天的月和月末的日期就胡自动进行调整，并应提供闰年校正功能。为了简化硬件电路，最好选用带串行I/O的时钟芯片。另外，时钟芯片还应有主电源/后备电源双电源引脚。
2．电子万年历参考框图见下图。
电子万年历参考框图
3．显示模块采用普通的共阳数码管，采用动态扫描，以简化硬件电路。
4．按键应尽可能少。一般用3个按键即可，1个作为移位、控制用，另外2个作为加和减用，分别定义为控制按键、加按键、减按键。在调整时间过程中，要调整的位与别的位应该有区别，一般是调整的位一直在闪烁，直到调整下一位。
5．阳历信息一般可从时钟芯片直接取得，但阴历信息一般是根据阳历日期来推算，有关算法可查相关资料。
6．实验室可以提供所需要的基本条件（元器件、实验设备、工具等）。
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Re: [分享] 电子设计训练题汇总
本帖最后由 paulhyde 于
09:39 编辑 歇息而楼主啊
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Re: [分享] 电子设计训练题汇总
本帖最后由 paulhyde 于
09:39 编辑 我正在找万年历方面的，谢谢
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近年来，随着生活水平的不断改善，个人财富日益增长，人们对安全防盗的要求也逐渐提高。安全可靠、使用方便的电子密码锁成了人们防盗的首选。以Max+PlusⅡ(多阵列矩阵及可编程逻辑用户系统Ⅱ)为工作平台，使用PLD可编程器件和VHDL语言设计的带音乐的电子密码锁具有密码预置，误码锁死及开锁音乐提示等功能。这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠和保密性。
&&& 近年来，随着生活水平的不断改善，个人财富日益增长，人们对安全防盗的要求也逐渐提高。安全可靠、使用方便的电子密码锁成了人们防盗的首选。以Max+PlusⅡ(Multiple Array Matrix and ProgrammingLogic User SystemⅡ，多阵列矩阵及可编程逻辑用户系统Ⅱ)为工作平台，使用PLD可编程器件和VHDL语言设计的带音乐的电子密码锁具有密码预置，误码锁死及开锁音乐提示等功能。这种设计不仅简化了系统结构，降低了成本，更提高了系统的可靠和保密性。采用PLD可编程逻辑器件开发的数字系统，可以方便地升级和改进。 &&& 1 设计思路 &&& 密码锁电路由键盘控制、密码设置和音乐演奏三大功能模块组成，原理如图1所示。Count，Keyvalue，Contrl，Smdisplay构成键盘控制模块，Songer是音乐演奏模块，Set是密码设置模块。
& 图1 电子密码锁原理图 &&& 1.1 键盘控制 &&& 键盘主要完成向系统输入数据，传送命令等功能。它是一个机械弹性按键开关的集合，利用机械触点的合、断作用产生高、低电平。通过对电平高低状态的检测，以确认按键按下与否。一个电压信号通过机械触点的断开、闭合过程的波形如图2所示。
图2 按键按下前后的波形图 &&& 在该键盘电路中，Count模块提供键盘的行扫描信号Q[3..0]。在没有按键按下时，信号EN为高电平，行扫描输出信号Q[3..0]的循环变化顺序为0 (依次扫描4行按键)；当有按键按下时，信号EN为低电平，行扫描输出信号Q[3..0]停止扫描，并锁存当前的行扫描值。例如按下第一行的按键，那么Q[3..0]=0001。 &&& Keyvalue模块的主要功能是对输入按键的行信号Q[3..0]和列信号14[3..0]的当前组合值进行判断来确定输入按键的键值。
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