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FPGA在全国大学生电子设计大赛相关类别中的应用参考

FPGA在全国大学生电子设计大赛相关类别中的应用参考

大赛题目分类

全国大学生电子设计大赛,电赛题目主要分为七大类型,此外,我们也为您准备了已经整理好了[过去20多年全国大学生电子设计大赛题目](https://www.eetree.cn/wiki/nuedcprojects),并将其与FPGA相关的部分加以备注,供您查阅。下面为电赛七大题型简要介绍

电源类:简易数控直流电源、直流稳压电源
信号源类:实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC振荡器等
高频无线电类:简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等
放大器类:实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器等
仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪
数据采集与处理类:多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统
控制类:水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置
仪器仪表/测试测量题目
信号源
应用,生成如下波形
PWM:

通过GPIO生成不同占空比的数字脉冲波形,用于产生直流(DAC的功能)、控制LED等的亮度、驱动马达

驱动马达
产生直流信号
作为DAC用于数模转换
正弦波生成 - 可以调节频率、幅度
任意波形 - 正弦波、三角波、锯齿波、方波
正弦波 - 波表生成
三角波 - 地址计数器生成
锯齿波 - 地址计数器生成
方波 - 地址计数反转
调制波形
调幅
调频
调相
其它
时变波形:随时间改变相位、频率
数据采集与分析
器件参数测量
系统构成
电信号放大器
ADC
按键
显示(参数)
应用,可以测量以下参数
元器件参数 - 电阻、电容、运放
电气参数 - 工频、电压、电流、Q、功率因子
信号特征测量
系统构成
电信号放大器
滤波器
比较器
ADC
按键
显示(波形、参数)
应用
时域 - 频率、相位,用闸门计数器
时域波形 - 示波器、用触发
频域波形
音频信号分析
频率特性
幅频特性
FFT
数据域
传输时间
传输特性
相关分析
数字系统处理(信号处理)类题目
系统构成
方案1
ADC
FPGA也可以配制成8051、Arm、RISC-V控制器使用
按键
显示
DAC
方案2
ADC
MCU
此处的MCU也可以用FPGA来配置实现
按键
显示
DAC
应用
数据采集
自适应滤波器 - 用FPGA进行数字信号处理实现自适应数字滤波
数字滤波器
FIR滤波器
IIR滤波器
语音处理及回放

通过音频[Codec](https://en.wikipedia.org/wiki/Codec)

控制系统类题目
系统构成
传感器+FPGA+按键+显示+电机/继电器/开关
传感器+MCU+按键+显示+电机/继电器/开关,MCU也可以用FPGA来实现
应用场景,通过选用相应的传感器采集数据,通过算法对数据处理以后在通过执行机构控制外部设备
温度控制:温度传感器
速度控制:加速度传感器
角度控制:角度传感器
声音控制:Mic(可以是多通道)、超声
光线控制:光电传感器、红外传感器
图像控制:摄像头
平衡控制:姿态传感器/角度传感器/摄像头
电磁控制:电流、霍尔传感器
控制类题目比较大的挑战就是选择合适的传感器,传感器有很多中,如何快速、正确地选择,可以参照
通信类 - 走向数字化、软件化(SDR)
无线电发射机
系统构成:FPGA(DDS、时钟、本振、乘法器、数字滤波器)+ DAC+ 模拟滤波器+ 变频
应用领域
生成单一波形
生成调制波形
无线电接收机
系统构成:运放 + 模拟滤波器+ ADC+ FPGA(数字变频、数字滤波、本振、乘法器、时钟提取等)
应用领域
调制信号的解调、检波
编码信号的解码
时钟提取、数据成帧
无线电收发系统
系统构成:ADC+ DAC + FPGA+ 运放 + 模拟滤波器
应用领域:见上发射机+接收机部分,更多的是系统应用
麦克思维
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2019-07-19