藍橋杯 EDA 組歷屆國賽真題解析

一、2021年國賽真題

1.1?CN3767 太陽能充電電路

CN3767 是具有太陽能電池最大功率點跟蹤功能的 4A，12V 鉛酸電池充電管理集成電路。

最大功率點應指的是電池板的輸出電壓，跟蹤電壓其做保護。當然 CN3767 也可以直接使用直流充電，具體可以閱讀芯片手冊。

CN3767 其原理是根據 BAT 引腳檢測電池電壓；BAT 和 CSP 引腳配合 R26 檢測電阻檢測充電電流。通過獲得當前電池的電壓和電流狀態給電池充電。

1.2?INA168?高側測量電流分流監視器

根據歐姆定律 I=V/R，通過在檢測電阻 R26 的前后加運算放大器計算電壓，從而得知電流。?

高側和低側詳細的原理可以看下面這張圖：

1.4?SN65HVD75 485芯片

其中 DE3 腳用于切換 485 方向， RS485_A 和 RS485_B 加裝了瞬態電壓抑制器用于防止 EMC 損毀。

1.5 PCF8563 時鐘芯片

通過 I2C 與主控連接，I2C 需要接入 R10、R9 上拉電阻。

1.6 排插電路

CN2 應該是類似這個的東西

其中 Q1 的 PMOS?應該是為了防電池板反接設置的，F1 是自恢復保險絲，D8 起到防反接作用，但是此圖有兩處 VBAT 輸入，其中一路直接接入VBAT網絡，沒有任何保護，應該是圖畫錯了。

?1.4?IAP15F2K61S2 單片機主控電路

SEG.36 是?一個七段數碼管，這里沒有畫全。

D4、D6、D5 BAT54S 起到電壓鉗位和保護作用，具體原理如下：

?BAT54S是用于輸出電壓鉗位，使輸出電位A_DIFF1+鉗位在在（AGND-0.32V~AVD5+0.32V）之間;

注：BAT54S：正向壓降最大為 320mV

當運放輸出電壓高于AVD5時，BAT54的2，3腳之間的二極導通，將輸出電壓鉗位AVD5+0.32V；

同理，當運放輸出電壓低于AGND時，1，3腳之間的二極管導通，將輸出電壓鉗位于AGND-0.32V；

當運放輸出大于AGND 小于AVD5時， 3，2腳之間截止，1,3腳之間截止，輸出電壓等于A_DIFF1+

1.7? LM358 運算放大器和?LM393 電壓比較器電路搭建

LM358 運算放大器需要起到射隨電路作用。我們將 VBAT 分壓，以 VBAT 最低電壓10.5V 來計算，以下這種分壓方式可以將 10.5V 分壓成 3.5V。

LM393 電壓比較器一側接入?LM358 輸出的電壓，一側使用 TL431 參考電壓源。值得注意的是，LM358 的輸出 1 腳是開漏輸出的，我們需要上拉即可實現這個效果。

1.8?總結

這個板子是一塊鋰電池充電板，同時通過 485 總線可以實現遠程控制或檢測功能。是歷年題目中較為特殊的一套題。

二、2022?年國賽真題

2.1 SGM6130YPS8G 開關電源電路

LM2576SX 開關電源芯片，其中 FB (Feedback Input) 是反饋引腳。SW (Power Switching Output)?引腳是輸出電源。通過不斷開關輸出和反饋之間調節電壓。這在開關電源芯片是最常見的。

BS (Boost Input)?高側門驅動升壓輸入。為高側N通道MOSFET開關提供驅動。由于MOSFET的柵極需要比源極更高的電壓才能導通，因此需要一種機制來提供這個額外的電壓。這通常通過一個升壓電路來實現。?

SS (Soft-Start Control Input)?功能：軟啟動控制輸入。用于控制軟啟動周期。不太懂

COMP (Compensation Node)?功能：補償節點。用于補償調節控制環。應該是用于補償反饋的電路的。

其電路結構和阻容值芯片手冊已經給出，照著布局即可。

2.2?TLP521 光耦隔離模塊

光耦隔離就是采用光耦合器進行隔離。光耦合器的結構相當于把發光二極管和光敏三極管封裝在一起。光耦隔離電路使被隔離的兩部分電路之間沒有電的直接連接，主要是防止因有電的連接而引起的干擾，特別是低壓的控制電路與外部高壓電路之間。

其中所有的電阻都應該是限流電阻。

2.3?MC74HC 邏輯鎖存器和數碼管電路

MC74HC 可以將?P00 和 P07 之間的高低電平鎖存，通過 LE 進行進行鎖存控制。

在這里將芯片輸出通過 MC74HC 鎖存，輸送到數碼中保存值顯示。

2.4 VS1838B 紅外接收模塊

OUT 數據口接一個上拉。

2.4?TB6612 電機驅動電路

TB6612 可以驅動兩個電機，在圖中，MA_PWM、MB_PWM 是電機 A、B 的 PWM 調速引腳。

MA_IN2 和 MA_IN1 是控制電機正反轉和剎車的引腳。

STBY 是使能引腳。

為了提供帶載能力，電機正負極均用兩個引腳輸出，如1、2引腳就是連在一起的

2.5 AT24C02 E2PROM 和 PCF8563T 時鐘電路

均使用 I2C 總線連接到主控，其中 R32 和 R33 是上拉電阻。

?在這里 PCF8563T 使用 3V3 和 B1 電池均可向 PCF 供電，使用 D2、D3 兩個二極管防止倒灌。

2.6 總結

這個板子有電機驅動和紅外接收，我們可以推斷這是一個小車驅動板，還帶有光耦模塊可能是驅動有較高電壓的外設。這是四套國賽題中最簡單的一套了。

三、2023年國賽真題

這是比較大的原理圖，前后共三頁，我們來慢慢分析：

3.1 供電與 CH340 電路

使用兩個 TPYE-C 和一個 DC 端子供電，DC1 就是這個玩意。

所有的 type-C CC1 和 CC2 均接入兩顆 5.1K 電阻，其中 type-C2 連接到 CH340 做串口收發。

通過 CH340N 將數據轉化為差分信號，后接入 type-c 的 A6、A7、B6 和 B6 差分口。其中最重要的 type-c 的CC1 和 CC2口，這兩個數據口決定了插入方向，插入的版本等。

CC1 和 CC2 都接入下拉電阻即可配置 type-c 為 UFP 模式，即為被供電設備，下表中說明了 UFP 幾種子模式。圖中說的 Ra下拉是 1.2k 下拉電阻。Rd 下拉是 5.1k 下拉電阻。

’

3.2 GD25Q16 flash 電路

來自兆易創新的 16MB flash 芯片，通過 SPI 與主控連接，美滋滋。

3.3 排線驅動接口電路

FPC1 其實這個東西：

以下是FPC1 排線接口定義：

M_SDA 和 M_SCL：M_SDA（主串行數據）	串行通信中的主數據信號線，用于傳輸數據。
M_SCL（主串行時鐘）	串行通信中的時鐘信號線，用于同步數據的傳輸。
C_RST：C_RST（復位）	用于將設備或電路重置到其初始狀態或已知狀態。
C_VSYNC 和 C_HSYNC：C_VSYNC（垂直同步）	在視頻顯示中，用于同步幀的開始和結束。?
C_HSYNC（水平同步）	在視頻顯示中，用于同步每一行的開始和結束。
C_PWDN：C_PWDN（電源關閉）	用于將設備或電路置于低功耗模式或完全關閉狀態。
D_DATA0 到 D_DATA7	這些是數據信號線，通常用于并行數據傳輸。在這里，它們可能表示8位并行數據總線，用于傳輸數據。
C_CLK 和 C_PCLK：C_CLK（時鐘）	用于同步數據的時鐘信號。
C_PCLK（像素時鐘）	在顯示應用中，像素時鐘通常用于同步像素數據的傳輸。