【赛前准备】分析电子设计大赛

本文非原创，经验分享：

1. 历届的“电源类”赛题 在10届电子设计竞赛中，电源类赛题有8题[1]：① 简易数控直流电源（1994年A题）② 直流稳压电源（1997年A题）③ 数控直流电流源（2005年F题）④ 三相正弦波变频电源（2005年G题）⑤ 开关稳压电源（2007年E题）【本科组】⑥ 光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】⑦ 电能搜集充电器（2009年E题）【本科组】⑧ 开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）【本科组】比较历届赛题可以看到， “电源类”赛题从DC→AC，从单个电源到多个电源并联，而且设计要求是越来越高（例如，精度、效率 （≥80%）等）。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”赛题要求[1]：（1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；（2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；（3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；（4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%；（5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。2009年A题【本科组】“光伏并网发电模拟装置”赛题要求[1]：（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 ，相对偏差的绝对值不大于1%。（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。（3）DC-AC变换器的效率，使 ≥80%（RS=RL=30Ω时）。（4）具有输入欠压保护功能，具有输出过流保护功能。 2011年A 题【本科组】“开关电源模块并联供电系统”赛题要求[1]:赛题要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统。（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO 在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于2%。（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.5A 且按 I1:I2= 1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（5）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A 的偏差）。

2.1简易数控直流电源（1994年A题）赛题要求和设计方案

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案 一2.1简易数控直流电源（1994年A题）2.1.1简易数控直流电源赛题要求[1]赛题要求设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源（1）基本要求a. 输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；b. 输出电流：500mA；c. 输出电压值由数码管显示；d. 由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；e. 为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。（2）发挥部分a. 输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；b. 用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；c. 扩展输出电压种类（比如三角波等）。2.1.2简易数控直流电源系统设计方案[2,9~14]采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案如下所示：设计方案中采用AT89S52单片机完成系统的数控功能；采用8279作为键盘／显示器接口控制器，可简化接口引线，减少软件对键盘／显示器的查询时间，提高AT89S52单片机的利用率；输出部分采用DAC0832与运算放大器OP077， OP077输出电压波形与D／A变换输出波形相同，可以输出直流电平，和根据预先生成波形的量化数据产生多种波形输出；显示部分采用MXA136组成的三位半的数字电压表（DVM）直接显示输出电压值，一旦系统工作异常，出现预置值与输出值偏差过大，用户可根据该信息予以处理。采用带有ADC和DAC的微控制器系统（如STM32）系统结构会更简单。功率输出电路由运算放大器LF356和达林顿管TIP122与TIP127组成，LF356和达林顿管TIP122与TIP127构成闭环推挽输出电路形式，推挽功率放大器可以保证输出电压较好地跟踪D/A变换的输出。 过流保护电路由晶体管9015和9014组成，过流保护电路还采用了一个声音报警电路，当过流时产生声音报警。输出电压显示采用MAX136组成的数字电压表，MAX136的引脚端封装形式和MAX136构成的数字电压表电路如图1.4.20所示。单片机显示器可以显示设置的电压值，数字电压表显示器显示实际测量的电压值。电路正常工作时两者应相差很小。直流稳压电源电路采用三端稳压器芯片MC7815/7915和MC7805构成。 

2.2直流稳压电源（1997年A题）赛题要求和设计方案

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案 二2.2直流稳压电源（1997年A题）2.2.1直流稳定电源系统赛题要求[1]赛题要求设计并制作交流变换为直流的稳定电源。（1）基本要求　　①稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：　　a．输出电压可调范围为+9V～+12V；b．最大输出电流为1.5A；c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）；d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）；e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）；f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）；　　g．具有过流及短路保护功能。② 稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a． 输出电流：4～20mA可调；　　b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）。　　③ DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a． 输出电压为+100V，输出电流为10mA；b． 电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）；c． 负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）；d． 纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）。（2）发挥部分　　① 扩充功能a． 排除短路故障后，自动恢复为正常状态；b． 过热保护；c． 防止开、关机时产生的“过冲”。② 提高稳压电源的技术指标a． 提高电压调整率和负载调整率；b． 扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值。③ 改善DC-DC变换器a． 提高效率（在100V、100mA下）；b． 提高输出电压。　　④ 用数字显示输出电压和输出电流2.2.2 直流稳定电源系统设计方案[2,9~14]所设计的直流稳定电源系统由稳压电源、稳流电源、DC-DC变换器和显示模块四个模块电路构成。稳压电源采用两级稳压电路，前级为DC-DC开关稳压电源，后级为线性稳压电路。为进一步提高效率，两级间采用了恒压差控制技术。稳流电路采用由运算放大器构成的恒流源电路，或者利用3端稳压器LM317构成的恒流电路。DC-DC变换器采用降压型开关电源，具有效率高，输出电压范围宽，输出电流大的特点。显示模块由7107 A/D及显示译码芯片和LED数码管构成。1.稳压电源电路设计根据赛题要求，在线性稳压电路前端加入一个DC-DC变换器， 利用DC-DC变换器来完成从不稳定的直流电压到稳定的直流9～12V电压的转变。采用脉宽调制技术（PWM）和恒压差控制技术，使得线性稳压电路两端压差减小，电路消耗大幅度下降，以提高电源的效率。其次，使用脉宽调制技术，很容易进行过流、过热、自保恢复。此外，还可在DC-DC变换器中加入软启动电路，以抑制开关机时的“过冲”。以TL494芯片为控制核心的单端PWM降压型开关稳压电路，由TL494芯片、开关管TIP32A、二极管MR850和低通滤波器组成。2. 线性稳压电路采用线性稳压电路的目的是在降压型开关稳压电路的基础上实现线性高精度稳压，以降低纹波，提高电压调整率和负载调整率，最终达到设计的指标要求。线性稳压电路由稳压管TL431（2.5V）、比较器、达林顿管MJE3055和电阻反馈网络组成。 3. 恒流电路恒流电路可以采用一个由双运放构成的恒流电路。A1为深反馈同相放大器。A2为电压跟随器，将输出电压反馈回输入端。也可以利用LM317集成可调稳压器作为恒流电路，是由于其3端与1端之间存在1.35 V固定压降VZ，流经固定电阻后可产生恒定的电流。4. 显示电路设计显示电路由数字电压表芯片+显示译码芯片+LED数码管构成，各电压量程或者电流量程（电流测量，通过采样电阻上的压降）由拨钮开关选择，通过电阻网络分压后输入芯片。本系统使用两组电路分别显示电压和电流值。 

2.3 数控直流电流源（2005年F题）赛题要求和设计方案

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案 三2.3 数控直流电流源（2005年F题）2.3.1 数控直流电流源（2005年F题）赛题要求[1]赛题要求设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。（1）基本要求（50分）① 输出电流范围：200mA～2000mA；② 可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；③ 具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；④ 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA； ⑤ 纹波电流≤2mA；⑥ 自制电源。（2）发挥部分（50分）① 输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（4分）② 设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（20分）③ 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；（16分）④ 纹波电流≤0.2mA；（5分）⑤ 其他。（5分）2.3.1 数控直流电流源（2005年F题）设计方案[5,9~14]赛题要求制作一个数控直流电流源，好的恒流特性是赛题的核心要求，发挥部分要求制作一个精度优于0.1％的电流表。根据赛题要求，系统可分为电流源主电路、控制部分、人机界面（包括键盘输入与显示）和辅助电源四部分。系统实现方案有： 方案一：根据传统线性恒流源的原理，以集成稳压芯片（如LM338）与数字电位器构成电流源的主体部分，通过单片机改变数字电位器的阻值以实现对恒流源输出值的调整，并使用数码管LED显示其数值。该方案电路结构简单，容易实现，但由于目前数字电位器分度有限，市场上能找到的最高分度只有10比特，如MAXIM公司的MAX5484，难以实现发挥部分的功能，此外，由于流过的电流较大，需要并串多个数字电位器才能满足输出的电流要求，且系统为开环控制，稳定性差、精度较低。方案二：根据开关电源的原理，经AC/DC/DC变换过程来实现可调稳流的功能，主电路由整流滤波电路、斩波电路和恒流电路构成。其工作过程如下：市电经隔离变压器降压后，通过整流桥整流，电容器滤波，变成平稳的直流电，完成AC/DC的变换过程；通过由FPGA（可编程逻辑器件）产生PWM调制波控制开关管的通断构成斩波电路，输出高频的直流脉冲，经储能电感平波、电容高频滤波后，输出可调的直流电；使用HCPL7870光电隔离A/D转换芯片（转换精度达15位）对输出电流进行采集，构成闭环控制系统。由于FPGA的系统时钟频率高（一般使用50MHz），且以并行处理数据，所以该方案可靠性高、编程容易。但经仔细分析后发现，该方案由如下几个缺点：①系统成本较高；②由于使用的是离散数字PWM调制方式，当FPGA芯片使用50MHz的系统时钟时，若PWM的占空比要实现2000个分度时，PWM的最大频率只能达到25KHz，根据输出电流的纹波与输出的频率成反比的规律，在25KHz频带范围内，输出电流纹波较大，给后级的稳流滤波电路带来困难，影响输出的电流指标难以达到发挥部分的要求；（3）采用的是离散的数字信号反馈控制，对数字信号的量化精度要求较高。方案三：按照方案二AC/DC/DC的设计思路，再在斩波电路的前级增加一级稳压电路，使用集成稳压器来降低电网波动对斩波电路的影响。控制部分选用单片机与专用的PWM调制芯片相结合的方式，来控制MOSFET开关管的导通。其输出电流的大小通过隔离型电流传感器转换成对应的模拟信号。并将这一模拟量分为两路，一路直接反馈到PWM集成芯片的反馈输入端，构成连续的闭环控制系统；另一路经模数转换芯片变成数字信号传送给单片机处理，作为辅助的调节反馈量，使用软件算法来修正给定量，减小稳态误差。 方案三与前面的方案相比，具有以下特点：① 是系统为双环控制系统，动态响应快、超调量和稳态误差小；② 是成本较低、技术成熟；③ 是软硬件相结合，可靠性高、功能全、扩展余地大，理论上可以达到设计题目的所有性能指标。数控直流电流源主要单元器件的选择：① 开关管选择P沟道的MOSFET IRF5210其通断电流为20A，开关频率可达1MHz，通态电阻Rds=0.06Ω，能满足设计要求。 ② PWM芯片选择SG3525。 SG3525具有欠压保护和外部封锁功能，能方便实现过压过流保护，能输出两路波形一致、相位差为180°的PWM信号，结合双MOSFET管斩波电路的独特设计，能有效的减少输出电流的纹波。③ 电流传感器的选择：一是使用电量测量中常用的磁补偿式电流传感器，此种器件在mA级小电流检测时由于受漏磁等因素的影响，非线性失真明显。难以保证对mA级小电量的准确测量。且该类器件价格较昂贵。二是使用线性光电耦合器，如线性光电耦合器HCNR200，HCNR200输出电流 IPD2与LED发出的伺服光通量成线性比例，且其非线性度为0.01%，传输增益为100±15%；温度增益系数-65ppm/℃，带宽大于1MHz，耐压为直流1000V。具有精度较高、转换速度快、稳定性好的特点，能达到系统的设计要求。 ④ A/D和D/A芯片的选择：考虑到单片机的I/O接口资源。选用串行数据传送方式的ADS7841和DAC7512两款芯片转换精度均为12位的集成芯片，其量化精度能达到1/4096<1/2000，完全能达到设计的精度要求。⑤ 微控制器芯片采用ATMEL公司的AT89S8252 CMOS 8位单片机。 ⑥ 人机界面：采用LCD（液晶）显示。⑦ 辅助电源选择：辅助电源主要是为控制部分供电的，由于电流源的主电路有开关管在工作，噪声干扰大，所以为了确保控制部分的稳定性和可靠性，采用与主电路分离的电源电路供电。 

2.5开关稳压电源（2007年E题 本科组）赛题要求和设计方案

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案 五2.5开关稳压电源（2007年E题 本科组）2.5.1开关稳压电源（2007年E题）【本科组】赛题要求[1]赛题要求设计并制作一个开关稳压电源。在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：（1）基本要求（50分）① 输出电压UO可调范围：30V～36V；② 最大输出电流IOmax：2A；③ U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）；④ IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；⑤ 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；⑥ DC-DC变换器的效率 ≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；⑦ 具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A。（2）发挥部分（50分）① 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；（10分）② 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）；（10分）③ 进一步提高效率，使 ≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（15分）④ 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（4分）⑤ 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。（6分）⑥ 其他。（5分）2.5.2开关稳压电源（2007年E题）【本科组】赛题分析与设计方案例[6,9~14]分析赛题要求，是要制作一个DC-DC升压型的开关稳压电源，工作原理可以参考电力电子学中有关升压型DC-DC的基本原理，核心的电路结构是Boost电路。电压调整率、负载调整率、效率和过流保护是基本部分和发挥部分共同的要求，但要求效率 ≥85%，显然需要对这个系统电路的功耗进行控制。发挥部分还要求制作一个数字电压电流表，其他部分可以考虑增加与语音报数、报警等功能。在一个采用单片机与Boost斩波电路的开关稳压电源系统中，系统以Boost斩波电路为核心，以单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据负载反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。系统输出直流电压可以通过键盘设定和步进调整，并能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。本系统要求电源整体效率达到85 %，电源的额定功率为PO＝36V×2A＝72 W，则对应的输入功率为Pi＝PO/0. 85＝84. 7 W，即允许功耗为12. 7 W。电路的功耗与开关管的损耗（包括开关损耗和通态损耗），开关损耗与开关频率直接相关，通态损耗为Qon＝I2Ron（Ron为开关管导通电阻）。续流二极管损耗为QD＝ΔUI（ΔU为二极管导通压降）。例如选择IRF3205功率MOSFET，其导通电阻仅为8 mΩ；续流二极管选择肖特基二极管745，导通压降为0.7V。使用采样电阻对输出电流进行采样时，采样电阻的损耗为Qr＝I2r，例如使用0.1Ω的采样电阻，额定输出时的损耗为Qr＝（22×0.1）W＝0.4 W。单片机可以选用MSP430 F449、PIC16F877等低功耗单片机，单片机的功耗与CPU时钟频率有关，降低单片机时钟频率可使损耗减小。另外还需要考虑测量控制电路的功耗，如信号放大用的运放使用低电源电压、RailToRai1型的运放也可降低功耗。在Boost斩波电路中，开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持平稳，输出电压与输入电压的关系为UO＝U1（ton＋toff ）/ toff，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。为降低开关损耗，工作频率不宜过高，开关频率选定为20 kHz左右。功率场效应管开关损耗小、工作频率较高，选取功率场效应管作为Boost斩波电路中开关管。由于流过电感L的电流有很大的直流分量，为了防止电感饱和，电感的磁芯需加气隙。考虑系统总功率大于120 W，需要选择大容量的磁芯（如EE42型磁芯）和较大截面积的导线。系统采用单片机产生PWM控制信号。单片机根据取样电路的反馈对PWM信号做出调整以实现稳压输出

c 2.6光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】赛题要求和设计方案

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析2. 历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案 六2.6光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】2.6.1光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】赛题要求[1]赛题要求设计并制作一个光伏并网发电模拟装置。用直流稳压电源US和电阻RS模拟光伏电池，US=60V，RS=30~36Ω；uREF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率fREF为45~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF作为输出电流的反馈信号；负载电阻RL=30~36Ω。设计详细要求与评分标准等请登录www.nuedc.com.cn查询。2.6.2光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】设计方案[7,9~14]根据赛题要求，系统MPPT电路采用DC-DC结构，采用双反馈对模拟光伏电池的内阻电压以及DC-DC的输出电压进行采样反馈。DC-AC部分采用全桥拓扑结构，用STC89C52单片机实现对频率以及相位的跟踪。本光伏并网发电模拟装置系统主要由DC-DC、DC-AC、并网控制电路和保护电路等部分组成。本光伏并网发电模拟装置的DC-DC变换部分用于实现MPPT功能的控制，MPPT控制方式采用双反馈的形式，同时采样输出电压和模拟光伏电池内阻的电压；逆变部分采用驱动芯片IRF540进行全桥逆变，用自然采样法完成SPWM的调制；并网部分采用STC89C52单片机处理实现反馈信号频率和相位的跟踪以完成并网。反馈部分分为两级，第一级反馈实现最大功率点跟踪功能，第二级反馈利用电压控制模拟电位器使输出电压稳定，形成了双重反馈环节，增加了系统的稳定性。在保护上，具有输入欠压、输出过流和短路保护的功能，增强了该装置的可靠性和安全性。该装置基本上完成了各项指标，输入功率为24.48W，逆变部分效率达到了81.7%。其中：SPWM波的实现可以采用AD9851DDS或者采用自然采样法实现SPWM波等方法。虽然采用AD9851DDS集成芯片生成SPWM波比较容易，但是编程复杂，成本也较高。自然采样法是以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断。自然比较法生成的SPWM波经过低通滤波后最接近正弦波，实现起来也不难，并且降低成本。频率和相位跟踪功能的实现可以采用单片机或者锁相环等方法。采用锁相环实现同频和同相的功能电路结构复杂，调试困难。利用STC89C52单片机同时对uREF和uF的频率和相位进行检测，经计算处理后，使uF与uREF同频及同相，以实现频率和相位的跟踪，实现的方法简单可行。 

3．推荐几本教材

南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 “电源类”赛题分析3．推荐几本教材“全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材”系列丛书由黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1出版，其特点是以全国大学生电子设计竞赛所需要的知识点和竞赛技能为基础，内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，突出了设计制作竞赛作品的方法与技巧。“系统设计”、“电路设计”、“技能训练”、“制作实训”、“常用电路模块制作”和“ARM嵌入式系统应用设计与实践”六本书互为补充，构成一个完整的训练体系。“全国大学生电子设计竞赛 系统设计（第2版）”（黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材） 通过对历年的竞赛设计实例进行系统方案分析、单元电路设计、集成电路芯片选择，全面系统地介绍电子设计竞赛作品的基本设计方法，目的是使学生建立一个“系统概念”，在电子设计竞赛中能够尽快的拿出系统设计方案。“全国大学生电子设计竞赛 电路设计（第2版）”（黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）通过对9类140多个电路设计实例所采用的集成电路芯片的主要技术性能与特点、芯片封装与引脚功能、内部结构、工作原理和应用电路等内容进行介绍，目的是使学生全面、系统地掌握电路设计的基本方法，能够在电子设计竞赛中尽快的“找到”和“设计”出适用的电路。“全国大学生电子设计竞赛 技能训练（第2版）” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）通过对元器件的选用，印制电路板的设计与制作，元器件和导线的安装和焊接；元器件的检测，电路性能参数的测量，模拟电路、数字电路和整机的调试与故障检测，设计总结报告的写作，培训学生全面、系统地掌握在电子竞赛作品制作过程中必需的一些基本技能。“全国大学生电子设计竞赛 制作实训（第2版）” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）与“技能训练”相结合，通过单片机最小系统、FPGA最小系统、模拟电路、数字电路、高频电路、电源电路等30多个制作实例，掌握主要元器件特性、电路结构、印制电路板、制作步骤、调试方法、性能测试方法等内容，培养学生制作、装配、调试与检测等基本技能，使其具有一定的实际动手能力，能够顺利的完成电子设计竞赛作品的制作。“全国大学生电子设计竞赛 常用电路模块制作” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）指导学生完成电子设计竞赛中所常用的微控制器电路模块、微控制器外围电路模块、放大器电路模块、传感器电路模块、电机控制电路模块、信号发生器电路模块和电源电路模块的制作，所制作的模块可以直接在竞赛中使用。“全国大学生电子设计竞赛 ARM嵌入式系统应用设计与实践” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2011.1，全国大学生电子设计竞赛“十二五规划”教材）以ARM嵌入式系统在全国大学生电子设计竞赛应用所需要的知识点为基础，以LPC214x ARM微控制器最小系统为核心， 以LED、LCD和触摸屏显示电路，ADC和DAC电路，直流电机、步进电机和舵机的驱动电路，光电、超声波、图像识别、色彩识别、电子罗盘、倾角传感器、角度传感器，E2PROM，SD卡，无线收发器模块，CAN总线模块的设计制作与编程实例为模板，目的使学生能够简单、快捷的掌握ARM系统，并且能够在电子设计竞赛中应用。“嵌入式系统中的模拟电路设计”（黄智伟编著，电子工业出版社，2011.1）。模拟无处不在，模拟电路是嵌入式系统中不可缺少的重要组成部分。本书共分5章，着重介绍了模数转换器（ADC）的驱动电路设计，数模转换器（DAC）的输出电路设计，抗混叠滤波器电路设计，电压基准电路的选择与设计，以及模数混合系统的PCB设计。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明嵌入式系统中的模拟电路设计中的一些技巧与方法、以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。本书可以作为本科院校和高职高专电子信息工程、通信工程、自动化、电气、计算机应用等专业学习嵌入式系统硬件设计的教材，以及作为全国大学生电子设计竞赛的培训教材。“高速数字电路设计入门”（黄智伟编著，电子工业出版社，2012.3）是一本介绍高速数字电路设计基础知识、设计要求与方法的参考书。全书共分10章，着重介绍了在高速数字电路中电阻元件、电容元件、电感元件、铁氧体元件的特性与应用，高速数字电路的PDN设计，高速数字电路的去耦电路设计，FPGA的PDN设计，高速数字电路的信号完整性，高速数字电路的EMI抑制，高速信令标准的规范要求、特性与应用等内容。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明高速数字电路设计中的一些技巧与方法、以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。“印制电路板（PCB）设计技术与实践” （黄智伟编著，电子工业出版社，2009.4）是本书共分14章，着重介绍了印制电路板（PCB）的焊盘、过孔、叠层、走线、接地、去耦合电路、电源电路、时钟电路、模拟电路、高速数字电路、射频电路的PCB设计的基本知识、设计要求、方法和设计实例，以及PCB的散热设计、PCB的可制造性与可测试性设计，PCB的ESD防护设计。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计实例说明PCB设计中的一些技巧与方法、以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。“STM32F 32位微控制器应用设计与实践” （黄智伟编著，北京航空航天大学出版社2012，5）本书共分14章，系统介绍了STM32F系列32位微控制器最小系统设计，工程建立、软件仿真调试与程序下载，GPIO、USART、ADC、DAC、定时器、看门狗、SPI、I2C、CAN、SDIO接口的使用与编程，以及LCD、触摸屏、Flash存储器、颜色传感器、光强检测传感器、图像传感器、加速度传感器、角度位移传感器、音频编解码器、RFID、射频无线收发器、数字调频无线电接收机、DDS、CAN收发器、Micro SD卡、步进电机、交流调压等模块的使用与编程。本书所有示例程序都通过验证，相关程序代码可以免费下载。本书以STM32F系列32位微控制器在全国大学生电子设计竞赛应用所需要的知识点为基础，以实例为模板，叙述简洁清晰，工程性强，可以作为高等院校电子信息、通信工程、自动化、电气控制类等专业学生参加全国大学生电子设计竞赛的培训教材，也可以作为参加电子制作、课程设计、毕业设计，以及进行STM32F系列32位微控制器设计与开发的参考书。