全国大学生电子设计竞赛是一项旨在培养大学生创新思维、提高实践能力的高水平比赛,它鼓励学生将理论知识应用于实际问题解决。2013年的竞赛中,G题为“手写绘图板”的设计与实现,这涉及到电子工程领域的多个重要知识点。
手写绘图板的核心是信号采集和处理系统。参赛队伍需要设计一个能够捕捉手写笔在平面上的运动轨迹,并将其转化为数字信号的装置。这通常涉及到电磁感应技术,如电容式或电阻式触摸传感器。电容式传感器利用人体作为电容器的一极,当笔靠近时,会改变电容值,通过检测这一变化可以确定笔的位置。而电阻式传感器则是通过压力感应来确定位置,笔压在屏幕上时,两个导电层接触,形成通路,从而读取坐标。
信号调理电路是关键环节。手写笔产生的原始信号往往是微弱的模拟信号,需要经过放大、滤波等处理,以确保数据的准确性和稳定性。放大器的选择和设计直接影响到系统的灵敏度和噪声性能,而滤波器则用于去除高频干扰,保持信号的纯净。
再者,嵌入式系统在其中扮演了重要角色。这些传感器的数据需要被实时处理并存储,这就需要用到微控制器或者嵌入式处理器。例如,常见的8位或32位微控制器,如AVR或ARM系列,它们可以运行控制软件,处理传感器数据,并可能通过串行通信接口(如UART或SPI)与外部设备交换数据。
此外,软件开发也是竞赛的重要组成部分。这包括编写控制程序,实现数据采集、解析、显示等功能,以及可能的用户界面设计。参赛者可能需要掌握C/C++、汇编语言或其他嵌入式编程语言,同时理解实时操作系统的工作原理。
在硬件设计上,电路板布局布线(PCB Layout)也是一项挑战。良好的布局能保证信号传输的完整性,减少电磁干扰,同时考虑散热和成本等因素。参赛团队还需要撰写论文,详述他们的设计方案、实施过程、遇到的问题及解决方案,这既是对设计思路的梳理,也是展示团队能力的重要方式。
2013年全国大学生电子设计竞赛G题“手写绘图板”涵盖的知识点广泛,包括电子传感器技术、信号处理、嵌入式系统设计、软件编程、硬件电路设计以及工程文档编写,充分锻炼了参赛者的综合技能和创新能力。通过这次比赛,参与者不仅能提升专业知识,还能增强团队协作和项目管理能力。