1硬件課程設計華中科技大學電子與信息工程系簡介具體安排“TI杯”華中科技大學電子設計競賽開發過程3課程安排簡介必修的實踐性教學環節。培養計劃學時：2W(19~20周)總學分：24課程任務與目的硬件課程設計應使學生較系統地完成針對小型實用電子系統的選題、方案論證、電路設計、電路實現、裝配調試、系統測試、到總結報告的完整過程，通過針對系統設計要求對模擬電路、數字邏輯電路、通信電子電路、微機原理等相關課程理論知識的綜合運用，掌握硬件系統設計與實現的方法，培養學生主動實踐能力與創新思維意識，培養學生的團隊合作精神，為后續發展打下堅固的基礎。

5目標合格的專業工作者卓越工程師相關課程理論知識的綜合運用，掌握硬件系統設計與實現的方法，培養學生主動實踐能力與創新思維意識，培養學生的團隊合作精神，為后續發展打下堅固的基礎。

6完整過程選題需求分析

系統設計

系統實現

裝配調試

系統測試

總結報告7先修課程《模擬電路》、《數字電路與邏輯設計》、《通信電子電路》、《微機原理》、《微機原理實驗》、《電子線路設計?測試?實驗》及其他相關課程與知識考核方式與評分方式

學生必須在規定的時間內完成其設計內容，并以報告和實物運行參加課程考核，考核按完成質量以及創新性表現綜合給分。評分為優、良、中、通過、不通過五個等級。具體安排1、第8周硬件課程設計緒論課。2、第8周課題雙向選擇。3、第9周確定名單。4、第10周開題課---課題背景與要求介紹5、第14周設計方案檢查與論證-元件清單。6、第19-20周進實驗室，調試、驗收。9選題---可行性論證可行性研究的主要任務是“了解客戶的要求及現實環境，從技術、經濟和社會因素等三方面研究并論證本軟件項目的可行性，編寫可行性研究報告，制定初步項目開發計劃。”選題采用適當難度與份量要求的指定課題與自選課題，鼓勵使用結合實際應用的最新芯片與開發工具，使學生在規定的時間內工作量飽滿，經努力能完成任務，有利于進行創新設計與實現。指定課題多路搶答器 王德勝基于FPGA實現健身游戲機控制

楊小獻鎖相環頻率合成器 楊健/陽浩數字溫度計 龔軍線性穩壓電源 吳建新數字電壓表 秦臻/羅杰基于FPGA實現DDS信號源 羅杰 TI硬件設計競賽 曾喻江、陳林、汪小燕溫度測量與多路無線巡檢裝置波形發生器自選題目自選題目可以自選題目，但須將選題的設計內容與系統設計框圖寫成書面文檔在首次課（第9周）間與老師討論，經過老師同意后，作為本次課程設計。“TI杯”華中科技大學電子設計競賽

競賽采取統一命題方式，不超過5名學生為一隊，以隊為單位選題報名參賽，參賽隊限選一道賽題參賽。參賽學生包括“數理提高班”三年級的全體學生和在電信專業做硬件課程設計的優秀在校本科生（《電子線路設計與測試》與微機原理課程成績需在85分以上）。競賽成績作為學生的硬件課程設計成績。TI杯”華中科技大學電子設計競賽（續）競賽采取開放式的方式，在硬件課程設計限定的時間范圍內由學生自己獨立完成整個作品設計與制作。競賽要求作品采用2片及2片以上的TI公司生產的模擬器件或者一片MSP430單片機。在競賽中如發現用他人作品冒充自己的作品，將取消評獎資格并且硬件課程設計做不合格處理。TI杯”華中科技大學電子設計競賽（續）課程設計最后一次課進行統一測試、答辯，根據參賽隊作品的測試、答辯情況予以評獎。開發過程瀑布模型原型模型演化模型1.瀑布模型

(WaterfallModel)可行性研究與計劃需求分析設計編碼運行維護測試定義階段開發階段維護階段

2.

原型模型（快速原型模型

RapidPrototypeModel）建造/修改原型用戶測試運行原型

聽取用戶意見原型范型增量模型(IncrementalModel)螺旋模型(SprialModel)3.演化模型增量模型(IncrementalModel)螺旋模型(SprialModel)分析增量模型設計實現測試分析設計實現測試分析設計實現測試分析設計實現測試增量1增量2增量3增量n

增量1交付客戶

增量2交付客戶

增量3交付客戶增量n交付客戶日歷時間…..3.2螺旋模型風險分析工程實施用戶通信用戶評估產品維護項目產品增強項目新產品開發項目概念開發項目計劃建造及發布23完整過程選題

需求分析

系統設計

系統實現

系統測試

總結報告需求分析準確地定義未來系統的目標，確定為了滿足用戶的需求系統必須做什么。用<需求規格說明書>規范的形式準確地表達用戶的需求。需求分析功能性需求定義了系統做什么（描述系統必須支持的功能和過程）性能需求技術性指標其他要求明確系統的設計任務要求對系統的設計任務進行具體分析，充分了解系統的性能、指標、內容及要求，明確系統應完成的任務。

需求分析的步驟當前系統目標系統物理模型邏輯模型邏輯模型物理模型模型化抽象化具體化實例化怎么做做什么當前系統目標系統需求定義28系統設計把系統要完成的任務分配給若干個單元電路，畫出一個能表示各單元功能和關系的整機原理框圖。

29系統設計針對系統提出的任務、要求和條件，查閱資料，廣開思路，提出盡量多的不同方案，仔細分析每個方案的可行性和優缺點，加以比較，從中選取合適的方案。

30單元電路的設計、參數計算與器件選擇根據系統指標和功能框圖，明確任務，進行各單元電路的設計、參數計算和元器件選擇。31（1）.單元電路設計每個單元電路設計前都需明確本單元電路的任務，詳細擬定出單元電路的功能與性能指標。注意需要明確各單元電路之間的相互配合和前后級之間的關系，盡量簡化電路結構。注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關系。選擇單元電路的設計方案，可以模仿成熟的先進的電路，也可以進行創新或改進，但都必須保證性能要求。32（2）.方案及元器件選擇選擇單元電路的設計方案，可以模仿成熟的先進的電路，也可以進行創新或改進，但都必須保證性能要求。需要注意系統的性能指標與特殊要求如：功耗、容量、頻率和耐壓范圍、成本是否滿足要求。一般優先選集成電路；注意技術可實現性；33（3）.參數計算理解電路的工作原理，正確利用計算公式，滿足設計要求。（1）元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數應能滿足電路指標的要求。（2）元器件的極限參數必須留有足夠裕量，一般應大于額定值的1.5倍。（3）電阻器和電容器的參數應選計算值附近的標稱值。34（4）.系統方案的仿真與驗證使用各種EDA工具描繪并驗證系統方案，如PROTEL,ORCAD,Quartus,proteus。亦可用電子工作平臺multisim。35系統實現電路板布局設計-電子電路的組裝電子電路的調試1、電子電路的組裝

（1）元器件的焊接技術（2）在面包板上的插接技術組裝電路時要注意，電路之間要共地。正確的組裝方法和合理的布局，不僅使電路整齊美觀，而且能夠提高電路工作的可靠性，便于檢查和排除故障。2、電子電路的調試邊安裝邊調試。把一個總電路按框圖上的功能分成若干單元電路，分別進行安裝和調試，在完成各單元電路調試的基礎上逐步擴大安裝和調試的范圍，最后完成整機調試。對于新設計的電路，此方法既便于調試，又可及時發現和解決問題。該方法適于課程設計中采用。整個電路安裝完畢，實行一次性調試。這種方法適于定型產品。調試時應注意做好調試記錄，準確記錄電路各部分的測試數據和波形，以便于分析和運行時參考。性能指標測試以系統的設計任務與要求為依據，應用電子儀器進行各項指標測試，觀察是否達到要求。記錄測試條件，測試方法，詳細測試數據及波形文檔整理和總結報告電子系統設計文檔整理和總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告的能力訓練。通過寫報告，不僅對設計、組裝、調試、測試的內容進行全面總結，而且把實踐內容上升到理論高度。課程設計報告內容要求（1）課題名稱。（2）內容摘要。（3）設計內容及要求。（4）系統方案：系統方案的比較和選擇系統框圖與系統方案描述。課程設計報告內容要求（續）（5）單元模塊電路設計、參數計算和工作原理說明。（6）系統設計仿真驗證結果完整的電路圖；元件清單；電路工作原理說明。仿真驗證結果必要波形與頻譜特性；重要參數的仿真驗證課程設計報告內容要求（續）（7）組裝調試的內容。包括：①使用的主要儀器和儀表；②調試電路的方法和技巧；③測試的數據和波形并與計算結果比較分析；④調試中出現的故障、原因及排除方法。（8）總結設計電路和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，提出改進意見和展望。（9）列出系統需要的元器件。（10）收獲、體會。（11）參考文獻。祝各位同學學習順利事業有成“TI杯”華中科技大學電子設計競賽溫度測量與多路無線巡檢裝置指導教師： 汪小燕Email:wxyhust@波形發生器指導教師： 陳林Email: lchen@

自選課題指導教師： 曾喻江Email:zengyj@競賽規則1．成立競賽工作組，由擔任“數理提高班”硬件課程設計的3名指導教師組成。競賽工作組全面負責競賽的組織、命題、器件、指導、評審及頒獎等工作。2．競賽采取統一命題與自選課題相結合的方式進行，自選課題需經向“TI杯”競賽指導教師組提交課題論證方案并經答辯由指導教師組認可后進行。參賽隊限選一道賽題參賽。3．不超過5名學生為一隊，以隊為單位選題報名參賽。4．參賽學生包括“數理提高班”三年級的全體學生和電信專業做硬件課程設計的優秀在校本科生。競賽規則(續1)5．“數理提高班”三年級的全部學生必須參賽，以競賽方式完成硬件課程設計，競賽成績作為學生的硬件課程設計成績。6．電信專業做硬件課程設計的優秀在校本科生可自由參賽，其自由參賽人數不多于提高班人數，參賽條件是其《電子線路設計與測試》課程成績需在85分以上，參與該競賽后不再參與原硬件課程設計，競賽成績作為硬件課程設計的成績。7．競賽采取開放式的方式，在硬件課程設計限定的時間范圍內由學生自己獨立完成整個作品設計與制作。競賽規則(續2)8．競賽要求作品采用2片及2片以上的TI公司生產的模擬器件或者一片MSP430單片機。9．在競賽中如發現用他人作品冒充自己的作品，將取消評獎資格并且硬件課程設計做不合格處理。10．競賽工作組對每道賽題進行獨立評審評獎，每道賽題設置一等獎1項，二等獎若干項，“TI”杯從一等獎中評選產生。時間安排1．4月22日前（第9周周五），各參賽隊填寫好報名表與導師討論，確定自選課題與系統方案。包括：電路圖與器件清單。2．5月27日前（第14周周五），通過項目評估，與器件到位狀態。3．7月5日前（第20周周二），實驗系統功能與性能初次展示（系統聯調完畢）。4.7月8日（第19周周五），統一安排競賽測試、答辯及評審，同時提交課程設計報告（個人為單位，聲明個人工作與貢獻）與文檔（電路圖，源碼，照片，錄像）。溫度測量與多路無線巡檢裝置-任務設計并制作一個溫度測量與多路無線巡檢裝置，可測量傳感器感知的接觸表面溫度并進行諸如巡檢等功能擴展。溫度測量與巡檢裝置-基本要求溫度測量范圍為0℃～45℃，具有溫度數碼顯示功能，分辨率為0.1℃。具有輸入控制功能，可由外界輸入溫度超限報警門限。具有溫度超限報警功能，當溫度超出指定溫度，必須給出聲或光提示信號。進行多路溫度巡檢，顯示當前巡檢傳感器的溫度測量值；可根據輸入選擇工作在巡檢或指定傳感器測量模式。能夠實現多路溫度巡檢數據的無線傳送以及接收無線控制指令進行溫度測量并回送測量數據。溫度測量與巡檢裝置-發揮部分

能記錄并實時顯示溫度調節過程的曲線,顯示的誤差絕對值小于2℃。進行溫度的自動調節控制，可調節范圍為5℃～35℃，最小設定分度為1℃。溫度控制范圍可由外界輸入，當溫度達到某一設定值并穩定后，裝置接觸表面的溫度波動范圍控制在±5℃以內。要求溫度調控達到穩定狀態時，必須給出聲或光提示信號。其他功能波形發生器-任務設計并制作一個波形發生器，該波形發生器能產生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定波形，并根據用戶輸入選擇產生指定類型與參數的波形，同時在必要的輔助輸出顯示設備上顯示產生波形的類型與參數。波形發生器-基本要求①具有產生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能