63子系統(tǒng)的設(shè)計制作步驟631單片機(jī)與可編程邏輯器件子系統(tǒng)設(shè)計步驟在電子設(shè)計競賽中，作為控制器，單片機(jī)與可編程邏輯器件應(yīng)用非常普遍，其設(shè)計過程如圖631所示，可以分為明確設(shè)計要求、系統(tǒng)設(shè)計、硬件設(shè)計與調(diào)試、軟件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)集成等步驟。圖631單片機(jī)與可編程邏輯器件設(shè)計過程設(shè)計的第1步是明確設(shè)計要求，確定系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)。一般情況下，單片機(jī)與可編程邏輯器件最小系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，需要確定最小系統(tǒng)板的功能、輸入輸出信號特征等；需要考慮與信號輸入電路、控制電路、顯示電路、鍵盤等電路的接口和信號關(guān)系。最小系統(tǒng)板在競賽中可以采用成品，但接口電路，功率控制電路，A/D與D/A電路，信號調(diào)理等電路需要自己設(shè)計制作。為了使作品的整體性更好一點，建議將控制器與外圍電路設(shè)計在一塊電路板上，這一部分內(nèi)容可以在競賽前進(jìn)行設(shè)計與制作，在競賽中根據(jù)需要進(jìn)行修改。軟件開發(fā)工具需要與所選擇的硬件配套，軟件設(shè)計需要對軟件功能進(jìn)行劃分，需要確定數(shù)學(xué)模型，算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、子程序等程序模塊。軟件開發(fā)工具的使用需要在競賽前進(jìn)行培訓(xùn)。常用的一些程序如系統(tǒng)檢測、顯示器驅(qū)動、A/D、D/A、接口通信、延時等程序，明確設(shè)計要求，確定系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計（器件選型，軟件/硬件任務(wù)分配）軟件設(shè)計與調(diào)試（選擇與硬件配套的軟件開發(fā)工具，確定數(shù)學(xué)模型，算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，軟件功能劃分，子程序、程序模塊設(shè)計與調(diào)試，模塊聯(lián)調(diào)）硬件設(shè)計與調(diào)試（最小系統(tǒng)板，接口電路，顯示與鍵盤電路，功率控制電路，A/D與D/A電路，信號調(diào)理等電路設(shè)計制作與調(diào)試）注最小系統(tǒng)板在競賽中可以采用成品。系統(tǒng)集成（軟件與硬件聯(lián)調(diào)與修改）可以在競賽前進(jìn)行編程和調(diào)試，在競賽中根據(jù)需要進(jìn)行修改。系統(tǒng)集成完成軟件與硬件聯(lián)調(diào)與修改。在軟件與硬件聯(lián)調(diào)過程中，需要認(rèn)真分析出現(xiàn)的問題，軟件設(shè)計人員與硬件設(shè)計人員需要進(jìn)行良好的溝通，一些問題如非線性補(bǔ)償、數(shù)據(jù)計算、碼型變換等用軟件解決問題會容易很多。采用不同的硬件電路，軟件編程將會完全不同，在軟件設(shè)計與硬件設(shè)計之間需要尋找一個平衡點。632數(shù)字/模擬子系統(tǒng)設(shè)計步驟數(shù)字/模擬子系統(tǒng)的設(shè)計過程其步驟大致分為明確設(shè)計要求，確定設(shè)計方案和進(jìn)行電路設(shè)計制作、調(diào)試等步驟。在電子設(shè)計競賽中，數(shù)字子系統(tǒng)多采用單片機(jī)或者大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)，但也可以74/40等系列的數(shù)字集成電路實現(xiàn)，本節(jié)討論的數(shù)字子系統(tǒng)是基于74/40等系列數(shù)字集成電路的。從第1章的題目分析可見，模擬與數(shù)字混合的題目占多數(shù)。模擬子系統(tǒng)也是作品的重要組成部分，設(shè)計制作通常包含有模擬輸入信號的處理，模擬輸出信號、與數(shù)字子系統(tǒng)、單片機(jī)、可編程器件子系統(tǒng)之間的接口等電路。1明確設(shè)計要求（1）對于數(shù)字子系統(tǒng)，需要明確的設(shè)計要求有A子系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)量B信號形式模擬TTLCMOSC負(fù)載微控制器可編程器件功率驅(qū)動輸出電流D時鐘毛刺冒險競爭E實現(xiàn)器件（2）對于模擬子系統(tǒng)，需要明確的設(shè)計要求有A輸入信號的波形和幅度、頻率等參數(shù)B輸出信號的波形和幅度、頻率等參數(shù)C系統(tǒng)的功能和各項性能指標(biāo)如增益、頻帶、寬度、信噪比、失真度等D技術(shù)指標(biāo)的精度、穩(wěn)定性E測量儀器F調(diào)試方法G實現(xiàn)器件2確定設(shè)計方案對于數(shù)字電路占主體的系統(tǒng)，我們的建議是采用單片機(jī)或者可編程邏輯器件，不要大量的采用中、小規(guī)模的數(shù)字集成電路，中、小規(guī)模數(shù)字集成電路制作作品時非常麻煩，可靠性也差。模擬子系統(tǒng)的設(shè)計方案與所選擇的元器件有很大關(guān)系。我們的建議是A根據(jù)技術(shù)性能指標(biāo)、輸入輸出信號關(guān)系等確定系統(tǒng)方框圖；B在子系統(tǒng)中，合理的分配技術(shù)指標(biāo)，如增益、噪聲、非線性等。將指標(biāo)分配到方框圖中的各模塊，技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要定性和定量。C要注意各功能單元的靜態(tài)指標(biāo)與動態(tài)指標(biāo)、精度及其穩(wěn)定性，應(yīng)充分考慮元器件的溫度特性、電源電壓波動、負(fù)載變化及干擾等因素的影響。D要注意各模塊之間的耦合形式、級間的阻抗匹配、反饋類型、負(fù)載效應(yīng)及電源內(nèi)阻、地線電阻、溫度等對系統(tǒng)指標(biāo)的影響。E合理的選擇元器件，應(yīng)盡量選擇通用、新型、熟悉的元器件。應(yīng)注意元器件參數(shù)的分散性，設(shè)計時應(yīng)留有余地。F要事先確定參數(shù)調(diào)試與測試方法、儀器儀表、調(diào)試與測試點，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄與處理方法。3設(shè)計制作設(shè)計主要包括電路設(shè)計與印制板設(shè)計。（1）電路設(shè)計電路設(shè)計建議根據(jù)所確定的設(shè)計方案，選擇好元器件，按照技術(shù)指標(biāo)要求，參考元器件廠商提供的設(shè)計參考（評估板）以及參考資料提供的電路，完成設(shè)計。（2）印制板設(shè)計PCB設(shè)計時應(yīng)遵守PCB設(shè)計的基本規(guī)則，注意數(shù)字電路與模擬電路的分隔、高頻電路與低頻電路的分隔、電源線與接地板的設(shè)計等問題。元器件布置不以好看為要求，而以滿足性能指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，特別是在高頻電路設(shè)計時要注意。為了方便測試，PCB設(shè)計時應(yīng)設(shè)置相關(guān)的測試點。（3）EDA工具的使用在設(shè)計過程中，EDA工具是必不可少的。A對于數(shù)字子系統(tǒng)，采用單片機(jī)或者可編程邏輯器件，配套的開發(fā)工具是不可缺少的。B對于模擬子系統(tǒng)，仿真軟件可以選擇MULTISIM（或EWB）、PSPICE、SYSTEMVIEW等。C如果設(shè)計中用到了在系統(tǒng)可編程模擬器件（ISPPAC），配套的開發(fā)工具也是不可缺少的，如PACDESIGNER。D印制板設(shè)計可以采用