活动的目的:

  • 电赛做准备 - 训练的题目都与全国大学生电子设计竞赛考察的技能要点相关,这种基于项目的训练学习(PBL)能够最高效地在最短的时间掌握从模电到数电、控制等的技能知识
  • 毕业设计做准备,完成每个平台要求的综合性项目,相当于一个本科毕业设计的难度和工作量
  • 通过一系列动手编程的项目加强对书本知识/理论的理解、分析问题解决问题的能力、撰写文档报告/展示自己的能力
  • “一起练“ - 以目标为导向,围绕一个目标共同学习、共同交流,在给定的时间内完成任务

活动的方式:

  • 先根据自己的需要购买板卡,在指定的时间内完成项目并开源分享出来,通过审核即退换购买板卡的费用
  • 活动期间会针对每个平台做3次直播,包括平台介绍、基本入门以及问题答疑,并通过微信群或QQ群的方式“一起学习、一起交流”
  • 针对有些高校的“社会实践”、“生产实习”我们会提供更深层次的服务 - 系统性的直播培训、综合考试/评估、证书等(取决于平台)
  • 电子森林会将参加活动发布项目的学生按照“学校”来进行组织、展示,以便未来同企业项目的对接
  • 硬禾学堂会选出最优秀的50个项目给予一定的奖励,并向知名企业内推实习的机会(上海、苏州、深圳、北京)

其它:

  • 条件 - 在校的本科生皆可参加,有的平台的项目需要用到简单的测量仪器,建议在实验室完成验证,或通过口袋仪器来验证
  • 时间:
    • 7月15日前报名
    • 7月30日前收到套件
    • 8月31日完成项目并上传到电子森林项目网站
    • 9月15日前完成评价并对符合要求的同学退款
  • 评价 - 根据上传的项目报告做评价
    • 5分钟短视频,展示自己完成的项目
    • 至少2000字的项目总结报告,根据提供的格式要求
    • 提交可以验证的二进制代码,由硬禾学堂的工程师来验证其功能是否符合要求
    • 提交项目中用到的源代码,并开源发布在项目页面中

数量 - 500套

1 系统框图

基于小脚丫FPGA的综合技能训练板3D效果图

基于小脚丫FPGA的综合技能训练板的功能框图

2 功能介绍

  • 能够通过R-2R阶梯网络生成0 - 2MHz的任意波形,包括正弦波、三角波、锯齿波、方波等,信号幅度为3Vpp;
  • 能够通过PWM生成0-20KHz的任意波形;
  • 能够采集温度传感器的数据并显示出来
  • OLED显示;
  • 单路串行ADC;

3 提升的技能

  • FPGA编程
  • 协议原理 - SPI、I2C、UART
  • 图形化显示 - OLED
  • DDS产生任意波形、高速DAC的构成及使用
  • 串行ADC的应用及数据采集
  • 温度传感器数据采集及显示
  • PWM的工作原理,应用及音乐播放

4 题目,任选其中一个项目完成并按照要求开源、分享在电子森林的项目平台

项目1 - 利用ADC制作一个数字电压表
  1. 旋转电位计可以产生0-3.3V的电压
  2. 利用板上的串行ADC对电压进行转换
  3. 将电压值在板上的OLED屏幕上显示出来
项目2 - 利用PWM制作一个音乐播放器
  1. 通过PWM产生不同的音调,并驱动板上蜂鸣器将音调输出
  2. 能够播放三首不同的曲子,每个曲子的时间长度为1分钟,可以切换播放
  3. 曲子的切换使用小脚丫核心板上的按键,需要有按键消抖的功能
  4. 播放的曲子的名字在OLED屏幕上显示出来(汉字显示)
项目3 - 利用DAC制作一个可调波形、频率、幅度、直流偏移的DDS信号发生器
  1. 能够产生正弦波、三角波、方波,可以通过小脚丫上的拨码开关控制波形的切换
  2. 产生信号的幅度0-3Vpp之间可调,调节分辨率精确到10mV,可以通过电位计进行调节
  3. 产生信号的频率100Hz - 2MHz之间可调,频率调节分辨率可达10Hz
  4. 将1KHz - 10KHz频率范围的信号同时送到蜂鸣器,驱动蜂鸣器发出声音,调节频率和信号的幅度会改变蜂鸣器的声音输出
  5. 产生的波形、波形的幅度、波形的频率都实时显示在OLED屏幕上
综合性题目 - 制作一个可以上位机控制的可调波形、幅度、频率输出的信号发生器

  1. 能够产生正弦波、三角波、方波,可以通过小脚丫上的拨码开关控制波形的切换
  2. 产生信号的幅度0-3Vpp之间可调,调节分辨率精确到10mV,可以通过电位计进行调节
  3. 产生信号的频率100Hz - 2MHz之间可调,频率调节分辨率可达10Hz
  4. 将1KHz - 10KHz频率范围的信号同时送到蜂鸣器,驱动蜂鸣器发出声音,调节频率和信号的幅度会改变蜂鸣器的声音输出
  5. 产生的波形、波形的幅度、波形的频率都实时显示在OLED屏幕上
  6. 在PC上编写控制界面,可以采用LabView、Matlab或其它工具,在PC上通过界面改变波形、波形的幅度和频率参数,并通过UART将设置传输到FPGA板上对波形进行调节
  7. PC的控制和板卡上的控制可以同时有效

数量 - 300套

1 系统框图

pico_ext.png

2 功能介绍

  • PICO模块拥有264KB的SRAM(RP2040片内自带)和2MB的Flash(模块上外扩),存储空间比较大,适合于MicroPython编程学习
  • GPIO方面的优势,能够灵活配置,支持实时性比较强的应用
  • 内部ADC支持两路模拟信号的输入,采样率为500Kbps,并可以提供外部参考电压
  • 23数字GPIO + 3个模拟/数字复用的输入管脚,这3个管脚可以做为ADC的输入
  • 通过USB供电和程序配置

3 提升的技能

  • MicroPython或C/C++编程、Arm Cortex M0嵌入式系统
  • 总线访问 - SPI、I2C
  • 图形化信息显示 - 240 * 240 LCD
  • 按键和光电旋转编码器的输入控制
  • ADC数据采集及信息处理
  • DDS+PWM产生任意波形,并合成音频信号
  • 音频信号处理 - 模拟放大、滤波、采集、数字信号处理、输出
  • SD卡的文件管理及访问
  • 姿态传感器的使用

4 题目- 总计3个项目,任选其中一个项目完成并按照要求开源、分享在电子森林的项目平台

项目1 - 制作一个音频参数测试仪
  1. 通过PICO内部的ADC采集板上麦克风的音频信号
  2. 通过按键或光电旋转编码器能够左右、上下移动波形;左右、上下缩放波形,按键或旋转编码器的功能可以自己定义
  3. 通过ADC采集音频信号的电压峰峰值,并能够将音频信号的电压峰峰值显示在LCD屏幕上
  4. 对采集到的波形进行FFT变换,得到被测信号的频谱并在LCD上显示出来,并对单频信号显示其频率值
项目2 - 设计一个带有背景音乐的数码相框
  1. 将多张照片保存在SD卡中,能够在240*240的LCD屏幕上以至少3种不同的切换模式轮流播放照片,模式的切换由按键控制
  2. 播放照片的同时,播放背景音乐,通过蜂鸣器或耳机插孔输出
  3. 利用姿态传感器,旋转板卡,照片可以自动旋转,保证无论板卡是什么方向,照片的方向都是正的
项目3 - 设计/移植一款游戏
  1. 设计或移植一款经典的游戏,通过LCD屏显示,通过按键和旋转编码器控制
  2. 在游戏中要通过蜂鸣器播放背景音乐

以上的3个项目不限用MicroPython或C/C++语言编写。


数量 - 5000套

1 系统框图

esp32_radio.png

2 功能介绍:

  • 基于ESP32-S2 WiFi核心模块
  • 128*64 OLED显示,SPI接口,显示信息、参数、波形
  • 4个按键,用于参数控制、菜单选择
  • 1路Mic音频输入 - 模拟电路,通过电位计可以调节增益0-40dB调节范围,并有带通滤波器
  • 1路耳机插座音频输入 - 模拟电路,通过电位计可以调节增益 0-40dB调节范围,并有带通滤波器
  • 2路音频输出,并有功率放大,可以驱动喇叭和耳机插座
  • 一个FM接收模块,ESP32通过I2C接口对其进行参数设置,调节FM电台以及设置音量大小
  • 一个模拟开关切换来自ESP32产生的音频还是FM输出的音频,模块开关的输出送到喇叭或耳机输出

3 提升的技能:

  • 嵌入式系统/C编程或MicroPython编程
  • WiFi系统使用及编程
  • 嵌入式系统中总线的使用和编程 - SPI、I2C
  • 按键信息输入(包括消抖)和OLED参数显示、波形显示、菜单设计
  • 模拟电路 - 音频运算放大器的使用、模拟滤波器、模拟开关的使用
  • ADC、DAC的使用,PWM的使用
  • 数字信号处理 - 音频处理、FFT、数字滤波、音效合成等

4 题目 - 总计3个,任选其中一个项目完成并按照要求开源、分享在电子森林的项目平台

项目1 实现网络收音机的功能
  • 可以通过WiFi接收网络上的电台,也可以通过FM模块接收空中的电台,并可以通过按键进行切换、选台
  • 在OLED显示屏上显示网络电台的IP地址、节目名字等相关信息或FM信号的频段
  • 系统能够自动校时,开机后自动调节到准确的时间(年、月、日、时、分、秒)
项目2 音效处理和显示
  • 通过Mic或耳机插孔输入语音,ESP32对采集量化后的语音信号进行处理(处理的内容待定)
  • 处理前和处理后的语音信号(数字信号)在电脑显示屏上进行显示(通过WiFi连接电脑),要求显示波形和频谱,能够对处理前和处理后的音频信号在时域和频域进行对比
  • 处理后的信号通过DAC变换的到模拟信号,并通过喇叭或耳机进行音频播放
项目3 音频信号示波器/频谱仪:
  1. 将Mic或耳机插孔输入的语音信号进行ADC量化,并在OLED显示屏上将波形和频谱显示出来,并能够自动测量输入信号的参数 - 峰峰值、频率分量
  2. 通过DAC生成一个单频的模拟正弦波信号,将生成的波形连接到麦克风输入端,并进行ADC采集,再将采集到的波形显示在OLED屏上,并测量出其峰峰值、平均值、频率/周期

5 参考设计

数量 - 1000套,硬禾学堂会提供一套完整的、支持所有功能的程序

简易口袋仪器的图片 - 提供模具外壳

1 系统构成

mini_instru.png

2 功能介绍

  • 双路可调直流电压输出 - -4V -+4V,每路能够支持的电流为20mA
  • 双路示波器 - 1Msps采样率,100KHz模拟带宽,输入信号幅度最大10Vpp
  • 一路任意波形发生器 - 最高100KHz频率分量的任意波形,输出信号的幅度为-4V ~ 4V可调节,直流偏移可以调节
  • 一路数字波形发生器 - 可以调节频率和占空比,频率调节范围为1MHz
  • 带有1.54寸240*240彩色LCD显示,脱离PC也可以进行基本的测试
  • 能够通过USB连接PC,访问www.eetree.cn/wfl的在线测量仪器软件,通过WFL进行波形的显示和控制

3 能够提升的技能

  • 基于Arm Cortex M系列单片机的嵌入式系统编程(C)
  • 测试测量的基本原理 - 示波器、信号发生器、可调电源的硬件构成原理及软件实现
  • 微控制器的按键输入、显示(LCD)输出
  • 微控制器的ADC和DAC使用、DMA数据搬运、中断的使用等
  • 资源(时钟、总线速度、存储空间等)受限情况下的系统性能优化 - 采集、刷屏、通信、响应
  • 数字信号处理 - FFT、数字滤波
  • 模拟电路的实际应用 - 放大器、滤波器
  • 串行总线 - SPI、UART的使用
  • 用户体验至上的操作界面设计

4 项目要求,任选其中一个项目完成并按照要求开源、分享在电子森林的项目平台

项目1 制作双通道示波器
  1. 通过STM32F072的ADC采集外部模拟信号,信号范围最大10Vpp,频率为DC - 50KHz
  2. 将采集到的波形显示在240*240的LCD上,并以触发的方式显示波形
  3. 执行FFT并将频谱显示在LCD上
  4. 能够自动测量波形的参数 - 峰峰值、平均值、频率/周期
  5. 能够通过按键来对波形进行缩放查看
项目2 制作简易信号发生器
  1. 通过STM32F072的DAC产生正弦波、三角波等常用波形,输出到Wav管脚
  2. 通过STM32F072的内部定时器产生可调周期、可调占空比的PWM信号,输出到PWM管脚
  3. 可以通过按键改变Wav信号的波形、频率、幅度、直流偏移,改变PWM信号的频率和占空比
  4. 在LCD上显示波形信息以及当前的参数、控制菜单
项目3 制作双通道可调直流电压
  1. 通过STM32F072的内部定时器产生PWM,进而生成可调的直流电压,输出电压的变化范围为-4V到+4V
  2. 双路直流电压可以设置为独立模式调节,也可以设置成为跟踪模式调节,也就是DC1调节为2.5V的时候,DC2自动为-2.5V,当DC1调节为1.8V的时候,DC2自动为-1.8V
  3. 在LCD屏幕上显示两路DC当前的值,以及调节菜单
综合性项目 - 实现一个完整的口袋仪器的功能
  1. 双通道示波器:采集最大10Vpp、最高100KHz的模拟信号,FFT并频谱显示
  2. 波形发生器:正弦波、三角波、方波,频率可调,最高位100KHz,可调输出幅度,最大8Vpp,可调直流偏移,从-4V到+4V
  3. PWM发生器,可调频率和占空比
  4. 双路可编程直流电压源,-4V到+4V可调,可以设置为独立模式和跟踪模式
  5. 2个按键、一个波轮开关控制菜单的所有操作
  6. 240 * 240的LCD显示波形、参数、菜单