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全国电子专业人才设计与技能大赛
2009年单片机设计与开发大赛规则
一、比赛内容及形式
选手须在规定时间内，根据配发的材料套件包、元器件清单、主要元器件说明、产品功能介绍等资料，完成以下操作：
1.硬件电路设计。根据比赛题目要求，用给定的材料用PROTEL软件设计出电路原理图。
2.电路板焊接与装配。依据原理图在赛场提供的电路板上焊上电子元器件及功能部件，装配成实际的单片机产品。
3.产品硬件电路调试。按比赛题目规定的产品功能及技术指标要求，对装配完的单片机产品进行调试，并按要求记录调试结果。
4.编写程序及软、硬统调。根据赛场题目要求和单片机产品功能说明书编写程序，并将调试完成的完整程序在线下载到芯片上。
备注：（1）比赛单片机芯片采用AT89S52，软件调试环境为Keil C，在线下载软件为IspPgm。
（2）编写程序的语言可采用汇编语言，也可采用C语言。
二、比赛用时
6小时
三、赛场提供的设备和器材
1．主要设备
① 20MHz双踪示波器
② 电子计数器(频率计)
③ 通用直流稳压电源
④ 装有Keil C、IspPgm的计算机
⑤ 焊台（电烙铁）、尖嘴钳、斜口钳、螺丝刀、万用表等
② 特殊情况下可采用简易专用替代设备。
2．器材
根据比赛需要，赛场提供下列器材:
①备用元件
②连接导线、焊锡、助焊剂等
四、选手自带工具
签字笔、计算器。
五、比赛涉及知识准备
① 模拟电路、数字电路、传感器原理、AT89S52单片机等相关
知识及其应用；
② 51系列汇编语言或C语言的编程方法及应用；
③ Keil C软件及IspPgm 软件的使用；
④ 常用仪器的使用方面的知识。
六、评分
1.评分标准及分值
根据选手在规定时间内完成指定任务的情况，参照工业和信息化部人才交流中心电子专业人才考试（高级）标准进行评分。“单片机设计与开发比赛”的满分为100分，评分标准如下：
①硬件电路设计（20分）
根据电路设计质量评分。设计原理正确，用配发元件易于实现，注重设计成本和可靠性。
②电路板焊接与装配（15分）
根据焊接和装配工艺质量评分。焊接和装配正确，符合工艺、安全、电气要求，作品整洁、美观、可靠。
③产品硬件电路调试（20分）
根据测试、调试情况评分。各元器件和部件连接正确，电路参数设置合理，符合工艺、安全和技术要求。调试合理，方法正确，测量工具的使用符合规范。
④编写程序及软、硬统调（45分）
根据编写程序、在线下载程序情况评分。选手应熟悉所使用的软件，编写的程序代码应简练而又满足规定的功能要求。
2.违规扣分
选手有下列情形时，需从参赛成绩中扣分:
①违反规定提前进行操作的,由现场评委负责记录,扣5-10分；
②上交作品中，部件松动扣10分、工作不稳定扣5-10分、不能正常
工作扣20-30分、电路短路扣30分；
③完成工作任务过程中，因操作不当使自己或他人受伤扣10分；
④发生损坏赛场设备、污染赛场环境、将工具遗忘在赛场等不符合
职业规范的行为，视情节扣5-10分。
⑤发生严重违规操作或作弊等情况时，确认后由主评委宣布终止该
选手的比赛，其成绩以0分计。
自动搬运机器人 王泽栋1 曹嘉隆1 高召晗1 杨超2 （1．电子信息工程系学生，2.电子信息工程系教师） 【摘要】 本设计与实作是利用反射式红外线传感器所检测到我们所要跑的路线，我们以前后车头共4颗红外感应传感器TCRT5000来检测黑色路线，并利用Atmel 公司生产的8位单片机AT89S52单片机做决策分析。，将控制结果输出至直流电机让车体自行按预先设计好的路线行走。以AT89S52晶片控制自动搬运机器人的行径，藉由自动搬运的制作过程学习如何透过程式化控制流程、方法与策略、利用汇编语言控制电机停止及正反转，使自动搬运机器人能够沿轨道自行前进、后退以及转弯。目的是在于让车子达到最佳效能之后，参加比赛为最终目的。自动搬运机器人运行过程中会遇到直线、弯道、停止。该设计集检测，微控等技术为一体，运用了数电、模电和小系统设计技术。该设计具有一定的可移植性，能应用于一些高难度作业环境中。 【关键词】自动搬运；黑线检测；时间显示。 1.系统方案选择和论证 1．1 系统基本方案 根据要求，此设计主要分为控制部分和检测部分，还添加了一些电路作为系统的扩展功能，有电动车每一次往返的时间（记录显示装置需安装在机器人上）和总的行驶时间的显示。系统中控制部分包括控制器模块、显示模块及电动机驱动模块。信号检测部分包括黑线检测模块。系统方框图如图1.1.1 图1.1 系统方框图 1．2各模块方案的比较与论证 （1）控制器模块 根据设计要求，控制器主要用于信号的接收和辨认控制电机的正反转、小车的到达直角转弯处的转向、时间显示。 方案一：采用MCS-51系列单片机价格低、体积小、控制能力强。 方案二：采用与51系列单片机兼容的Atmel公司的AT89S52作为控制器件
题目：开关稳压电源（E题） 摘要 本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost 升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片UC3843; 主开关管采用IRF540；由内置12位A/D、D/A的高性能、低功耗单片机C8051F021组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器作为系统的状态和运行数据显示屏。通过实际测试，作品的性能指标中，输出纹波完全达到了要求；电压调整率，整体效率，负载过流故障排除后自恢复功能，输出电压键控1V步进，电流、电压实时测量及数显功能等几项指标达均到了发挥部分要求；负载调整率也接近发挥部分指标要求。另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流状态下的声、光报警等实用功能。
一、引言 为了满足题目发挥部分规定的电压调整率、负载调整率以及效率等几项指标要求，我们在设计中主要是尽量减少辅助控制电路的损耗。通过单片机和脉宽调制电路来稳定输出电压，并通过单片机的控制实现对整个电路的过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常工作状态。同时，当输出电压与设定电压误差较大时，单片机能对输出电压进行一定调节，以提高负载调整率；通过单片机实现了输出电压的键盘设定和步进调整（步进为1V）。系统具有测量和数字显示输出电压、电流的功能。此外，还增加了实时输出功率测量与显示、在输出过流的时候系统发出声、光报警信号等功能。 二、方案论证与比较 1．DC-DC主回路拓扑方案论证 方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，此电路效率较低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。 方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯片UC3843A，这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。因此，采用此种方案。 2. 控制方法及实现方案 方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。 方案二：采用电流型脉宽调制芯片，此技术与传统的仅有输出电压反馈的PWM系统相比增加了一个电感电流反馈。此反馈就做为PWM的斜坡函数，就不再需要锯齿波发生器，更重要的是使用电感电流反馈使系统的可靠性有了明显的改善，经比较具有如下优点： 1)使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性。 2)输出电压精度很高。 3)具有内在的对功率开关管电流的控制及限流能力。 4)具有良好的并联运行能力。 可以看出方案二的控制性能明显优于方案一，所以采用方案二。 3. 提高效率的方法及实现方案 单片机系统及其它辅助电路的功耗对电源的整体效率有很大的影响。所以选用一款功耗低的单片机作为控制与显示单元电路。采用效率高、开关速度快、损耗小的MOS场效应管作为主开关管。选用快速、低损耗的肖特基二极管作为输出
1994～2009全国大学生电子设计竞赛历届题目一览 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目 题目一简易数控直流电源 题目二多路数据采集系统 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目 题目一实用低频功率放大器 题目二实用信号源的设计和制作 题目三简易无线电遥控系统 题目四简易电阻、电容和电感测试仪 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题直流稳定电源 B题简易数字频率计 C题水温控制系统 D题调幅广播收音机* 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题测量放大器 B题数字式工频有效值多用表 C题频率特性测试仪 D题短波调频接收机 E题数字化语音存储与回放系统 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题波形发生器 B题简易数字存储示波器 C题自动往返电动小汽车 D题高效率音频功率放大器 E题数据采集与传输系统 F题调频收音机 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目 电压控制LC振荡器（A题） 宽带放大器（B题） 低频数字式相位测量仪（C题） 简易逻辑分析仪（D题） 简易智能电动车（E题） 液体点滴速度监控装置（F题） 第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目 正弦信号发生器（A题） 集成运放参数测试仪（B题） 简易频谱分析仪（C题）
单工无线呼叫系统（D题） 悬挂运动控制系统（E题） 数控直流电流源（F题） 三相正弦波变频电源（G题） 第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目音频信号分析仪（A题）【本科组】 无线识别装置（B题）【本科组】 数字示波器（C题）【本科组】 程控滤波器（D题）【本科组】 开关稳压电源（E题）【本科组】 电动车跷跷板（F题）【本科组】 积分式直流数字电压表（G题）【高职高专组】 信号发生器（H题）【高职高专组】 可控放大器（I题）【高职高专组】 电动车跷跷板（J题）【高职高专组】 第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目光伏并网发电模拟装置（A题）【本科组】 声音导引系统(B题)【本科组】 宽带直流放大器（C题）【本科组】 无线环境监测模拟装置（D题）【本科组】 电能收集充电器（E题）【本科组】 数字幅频均衡功率放大器（F题）【本科组】 低频功率放大器（G题）【高职高专组】 LED点阵书写显示屏（H题）【高职高专组】
电子设计大赛心得 XX年的全国大学生电子设计大赛终于落下帷幕，真的很庆幸自己得以参加这样的比赛。虽然最后失手的结果让人感到无比遗憾，但正如老师所说的，此前长达一年的技能学习对知识，心态的锻炼才是我们最大的收获，我会朝着自己所爱坚定地走下去。 一年的技能特训以来，尤其这个暑假里，在实验里的一幕幕依然仿佛在眼前，这将是令人难忘的，令人永远怀念的一段时光，因为在这段日子里，我们不懈地努力，全身心地投入。一个闷热，单调的夏天，却是充满回忆，收益匪浅的收获的季节。 时间过得好快，依然很怀念曾经一起努力的日子。和师兄姐，姐弟们的相互调侃，请教师兄，听老师说教，一起讨论算法，叫外卖一块吃，通宵攻关，小组篮球赛，一起焊电路，近乎争吵的讨论，为找器件走遍整个实验室，被师兄笑菜鸟，卷在台下跟电脑主机睡……这一幕幕仿佛在昨天。 一路走过来，从只知道些课本的理论知识之外一无所知的菜鸟开始，上培训课，请教老师、师兄，上网查资料，自己动手实践、摸索，到激动地喊出“我搞出来啦！”这是一个美妙的过程。在三人小组里，我的角色是负责软件的编写，在刚开始时遇到很大困难，特别是串口的初始化、中断的设置和文件配置上有很多不明白的地方，但在两位指导老师还有师兄的帮助下，查参考资料，自己尝试，甚至巩老师手把手的调教下，一点点地深入了解了其工作原理。我真诚地感激帮助我的老师和师兄们，在认真观察了他们的编写、调试程序和探寻答案的过程后，我真正感叹自己确是菜鸟一个，我简直难以抑制自己的兴奋—--这些经验我像是在信手拈来！在硬件方面，我常常参予到硬件的选择和焊接中去，和队友一起沟通讨论其工作原理以便编写程序，遇到问题时同队友们由软硬件两个方向推敲，从而找到问题所在。我愰然发觉，一些在课本上看起来很容易的内容其实一点不简单，同样地，一些很难的理论知识应用起来其实也不是那么难。
2017年全国大学生电子设计竞赛简易水情检测系统（P题） 2017年8月12日
摘要 本设计的是简易水情检测系统以STC89C52芯片为核心，辅以相关的外围电路，设计了以单片机为核心的水情检测系统。系统主要由5V电源供电。在硬件电路上在，用总线连接PH值传感器和水位传感器，通过传感器收集到的水情数据发送到单片机，单片机存储实时数据，并显示在12864LCD液晶屏上。在软件方面，采用C语言编程。通过对单片机程序设计实现对水情检测系统的水情数据的采集、显示和检测。 关键词：单片机最小系统；PH值传感器；水位传感器；AD模块 Abstract The design is a simple water regime detection system to STC89C52 chip as the core, supplemented by the relevant external circuit, designed to single-chip as the core of the water regime detection system. The system is powered by 5V power supply. In the hardware circuit, with the bus connection PH sensor and water level sensor, through the sensor to collect the water data sent to the microcontroller, single-chip storage of real-time data, and displayed on the 12864LCD LCD screen. In software, the use of C language programming. Through the single-chip program design to achieve the water regime detection system of water data collection, display and detection. Key words:single chip minimum system; PH value sensor; water level sensor; capacitance
全国大学生电子设计大赛应该怎么准备？ 最主要的是学习什么课程:：《电工电路基础》《低频电子线路》《数字电路》《高频电子线路》《电子测量》《智能仪器原理及应用》《传感器技术》《电机与电气控制》《信号与系统》《单片机接口原理及应用》等等。所要学习的科目当然不能定局，知识面越广越好，它是对各个科目综合运用的产物，而且要具有非常强的动手和创新能力，对一个人的动手能力有很大的促进作用.学起来不要急于求成，掌握一些基本电路及调试，焊接技术，Protel软件的使用，能制作机器人最好对机械结构方面也要懂些。很多东西只要学习了不一定什么时候就能用到，不要在学时表面感觉没用就不注重它，那样就犯了很大的错误了。在电子DIY学习过程中你会体会到很多乐趣的。要厚积勃发。 全国大学生电子设计大赛应该准备哪些模块？ 主要可以针对以下几类准备模块：电源类、信号源类、无线电类、放大器类、仪器仪表类、控制类。 建议现在打好基础，做好知识储备： 1.数电，模电，单片机原理，C语言，这几个是必学的，重要，相当重要。 2.收集相关资料，比如芯片数据手册，应用笔记，源程序，制作实例，现在吧资料积累好了，到时候用起来很方便。 3.多跑电子市场，买些元件回来自己动手做一些东西，锻炼实践能力。 4.看往年电子设计大赛的题目，学习别人设计的长处，最好自己总结下，写成自己的东西。 5.找你们学校以前带电子设计竞赛的老师，告诉他你自己的想法，希望他能给你点建议或者帮助。 6.坚持，坚持，再坚持，克服困难，持之以恒！ 这些最基本的东西学好了，等你正式参加比赛的时候，什么ARM,DSP，FPGA等用起来也就不是很困难了！切记，不要赶时髦，追新潮，最基本的东西全掌握了，新东西也不就那么神秘了！！ 课程方面： 还要学单片机啊、嵌入式系统、数字电路、CPLD/FPGA设计、C语言、汇编、微机接口 模电要好好学，信号没多大用 CPLD/FPGA编程/模拟用QuartusII 单片机模拟用Proteus 模电模拟用Multisim 单片机编程用Keil，用的C语言和汇编 嵌入式还要用到Linux的内核 还有个画PCB板的，Protel 99SE，现在最新的叫“Altium Designer” 反正这些东西都会要用的，要学起来东西很多，建议你要用到什么看书吧~而且电子设计竞赛都是几个人一组，分工合作吧~ 在此留贴激励自己备战两年后的全国大学生电子设计大赛。在这两年完成自己技能的升级，能力的质变： 1.熟练PCB Layer Out规则（EDA 工具Protel99SE，OR CAD） 2.熟练基于VHDL、AHDL的CPLD、FPGA、GAL的内核设计 3.熟练基于Multisim的电路仿真分析 4.熟练基于MCS-51或其它系列的单片机程序设计（C/A混合编程） 5.熟练基于ASIC 的中小规模时序及组合数字电路设计 6.熟练基于ASIC 的通用模拟及高频通信电路设计 7.熟练基于ASIC 的DA/AD及传感器检测电路设计
2013年全国大学生电子设计竞赛 简易旋转倒立摆及控制装置（C题） 【本科组】 摘要： 通过对该测控系统结构和特点的分析，结合现代控制技术设计理念实现了以微控制器MC9S12XS128系列单片机为核心的旋转倒立摆控制系统。通过采集的角度值与平衡位置进行比较，使用PD算法，从而达到控制电机的目的。其工作过程为：角位移传感器WDS35D通过对摆杆摆动过程中的信号采集然后经过A/D 采样后反馈给主控制器。控制器根据角度传感器反馈信号进行PID数据处理，从而对电机的转动做出调整，进行可靠的闭环控制，使用按键调节P、D的值，同时由显示模块显示当前的P、D值。 关键字： 倒立摆、直流电机、MC9S12XS128单片机、角位移传感器WDS35D、PD算法
目录 一、设计任务与要求 (3) 1 设计任务 (3) 2 设计要求 (3) 二系统方案 (4) 1 系统结构 (4) 2 方案比较与选择 (4) （1）角度传感器方案比较与选择 (4) （2）驱动器方案比较与选择 (5) 三理论分析与计算 (5) 1 电机的选型 (5) 2 摆杆状态检测 (5) 3 驱动与控制算法 (5) 四电路与程序设计 (6) 1 电路设计 (6) （1）最小系统模块电路 (6) （2）5110显示模块电路设计 (7) （3）电机驱动模块电路设计 (8) （4）角位移传感器模块电路设计 (8) （5）电源稳压模块设计 (8) 2 程序结构与设计 (9) 五系统测试与误差分析 (10) 5.1 测试方案 (10) 5.2 测试使用仪器 (10) 5.3 测试结果与误差分析 (10) 6 结论 (11) 参考文献 (11) 附录1 程序清单（部分） (12) 附录2 主板电路图 (15) 附录3 主要元器件清单 (16)
程控增益放大器（B题） 程控增益放大器 摘要：本设计采用带通滤波器来选择输入信号带宽滤除杂质。以工作稳定、性能指标较高的STC89C52RC单片机作为微控制器核心来控制选择DDS模块的信号输出、放大器步进选择以及液晶显示。用两个AD603为放大电路核心组成级联放大电路，通过单片机控制DAC0832将数字量转化为模拟量来进行程控放大，提高了放大增益、扩展了通频带宽、而且具有良好的抗噪声系数。放大器带宽可以预置并显示，经测试本设计基本满足题目要求。 关键词：STC89C52RC AD603 程控放大器 AD9850 带通滤波 目录 1、引言： 1 2、方案设计： 1 2.1 总方案框图 1 2.2 DDS模块选择 1 2.3 滤波电路的选择 2 2.4 增益控制部分，放大器的选择 2 3、设计实现： 2
3.1 硬件设计 2 3.1.1 最小系统设计 3 3.1.2 滤波电路 3 3.1.4 放大电路 3 3.1.5 数模转换，电压输出电路 4 3.2软件设计 4 4、测试： 5 4.1、测试方法 5 4.2、测试条件 5 4.3、测试仪器 5 4.4、测试结果 6 5、结论及体会： 6 5.1 结论 6 5.2 体会 6 参考文献： 7 附录一： 8 1 最小系统和按键模块电路原理图 8
2 滤波电路原理图 8 3 自制DDS模块及其外围电路系统原理图 9 4 增益控制电路原理图 10 5 DAC8032数模转换电路图 11 附录二：主要源程序 12 1、引言： 放大器是电子系统中最基本的单元电路，放大器的增益又是其中一个重要的性能参数，随着电路控制的日益精细，对放大器增益的控制和调整也变得越来越细致。程控增益放大器与普通放大器的差别在于反馈电阻网络可变且受控于控制接口的输出信号。不同的控制信号，将产生不同的反馈系数，从而改变放大器的闭环增益。通过单片机用程序来控制放大的增益，通过键盘输入放大倍数，再利用单片机输出相应的数字信号，然后通过DA变换，换成模拟电压信号，使用这个电压信号来控制放大器的放大倍数，实现了程控增益放大。在灵活性方便性上远远优于传统的放大器。 2、方案设计： 2.1 总方案框图 Ui 本系统原理方框图如图2.1所示。本系统由DDS模块、51单片机、滤波电路、键
光伏并网发电模拟装置（A 题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，
均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
探头不得再移动。（30分） （2）将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。（30分） （3）将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应
控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移 动，探测定位总时间应不超过3分钟。（30分） （4）其他自主发挥功能。（10分） （5） 3.说明 （1）金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其 他传感与摄像装置。探测开始后，不得手动或遥控探测器。 （2）玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约 3mm。 （3）探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。 2014年TI杯大学生电子设计竞赛题 C题：锁定放大器的设计 1．任务 设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。锁定放大器基本组成框图见图1。 信号通道
2．要求 （1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信 号R (t )端。R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。（5分） （2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或 步进移相180度，步进间距小于10度。（20分） （3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。误差小于20%。（10分） （4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S (t )幅度有效值的 电路。测量显示值与S (t )有效值的误差小于10%。（15分） （5）在锁定放大器信号S (t )输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S (t ) 与干扰信号n (t )的1:1叠加，如图2所示。（5分） （6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz 的正弦波信号，作为n (t )叠 加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S (t )。n (t )亦可由与获得S (t )同样结构的电阻分压网络得到。锁定放大器应尽量降低n (t )对S (t )信号有效值测量的影响，测量误差小于10%。（20分） （7）增加n (t )幅度，使之等于10S (t )，锁定放大器对S (t )信号有效值的测量误 差小于10%。（20分） （8）其他自主发挥。（5分） （9）设计报告。（20分） 图2 锁定放大器叠加噪声电路图 S (t ) n (t )
2015 年全国大学生电子设计竞赛 全国一等奖作品 设计报告部分错误未修正，软 件部分未添加 竞赛选题：数字频率计（F 题）
摘要 本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用PCB 制版，进一步减小误差。 AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。 经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。 关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法
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1. 系统方案 1.1. 方案比较与选择 宽带通道放大器 方案一：OPA690 固定增益直接放大。由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器OPA690，5V 双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。对于输入的正弦波信号，经过OPA690 的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。 方案二：基于VCA810 的自动增益控制（AGC）。AGC 电路实时调整高带宽压控运算放大器VCA810 的增益控制电压，通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。 尽管方案一中的OPA690 是高速放大器，但是单级增益仅能满足本题基本部分的要求，而在放大高频段的小信号时，增益带宽积的限制使得该方案无法达到发挥部分在频率和幅度上的要求。 方案二中采用VCA810 与OPA690 级联放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制。该方案不仅能够实现稳定可调的输出电压，而且可以解决高频小信号单级放大时的带宽问题。因此，采用基于VCA810 的自动增益控制方案。 正弦波整形电路 方案一：采用分立器件搭建整形电路。由于分立器件电路存在着结构复杂、设计难度大等诸多缺点，因此不采用该方案。 方案二：采用集成比较器运放。常用的电压比较器运放LM339 的响应时间为1300ns，远远无法达到发挥部分100MHz 的频率要求。因此，采用响应时间为4.5ns 的高速比较器运放TLV3501。 主控电路 方案一：采用诸如MSP430、STM32 等传统单片机作为主控芯片。单片机在现实中与FPGA 连接，建立并口通信，完成命令与数据的传输。 方案二：在FPGA 内部利用逻辑单元搭建片内单片机Avalon，在片内将单片机和测量参数的数字电路系统连接，不连接外部接线。 在硬件电路上，用FPGA 片内单片机，除了输入和输出显示等少数电路外，其它大部分电路都可以集成在一片FPGA 芯片中，大大降低了电路的复杂程度、减小了体积、电路工作也更加可靠和稳定，速度也大为提高。且在数据传输上方便、简单，因此主控电路的选择采用方案二。
1系统方案设计与论证 1.1设计要求 （1）设计一个可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态的装置，电器电流范围 0.005A – 10.0A，用电器包括LED 灯、节能灯、USB 充电器（带负载）、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶。 （2）可识别的电器工作状态总数不低于 7，电流不大于 50mA 的工作状态数不低于 5，同时显示所有可识别电器的工作状态。自定可识别的电器种类,包括一件最小电流电器和一件电流大于 8A 的电器，并完成其学习过程。 （3）实时指示用电器的工作状态并显示电源线上的电特征参数，响应时间不大于2s。特征参量包括电流和其他参量，自定义其他特征参量的种类、性质，数量自定。电器 的种类及其工作状态、参量种类可用序号表示。 （4）随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。 （5）具有学习功能。清除作品存储的所有特征参数，重新测试并存储指定电器的特征参数。一种电器一种工作状态的学习时间不大于 1 分钟。 1.2设计基本思路 题目要求设计可根据电参数分析用电器类别的装置，区分用电器的方法可以是电流的 大小，电压电流的相位差。因此，装置采用ZMPT101B电压互感器、ZMCT103C电流 互感器采集电压电流信息，判断用电器类型，并经28027单片机程序控制在显示屏显示。该装置可以检测键盘的输入，处于学习、识别两种不同模式，存储信息的模块采 用AT24C64，存储用电器的信息。为完成便携终端信息的接收和提示，系统还加入蜂 鸣器和WIFI无线传输模块。 1.3系统框图 1.4方案比较与选择 （1）控制器 方案一：TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元，具有分析和断点功能。可 以借助硬件进行实时调试。60MHz器件，3.3V 单电源集成型加电和欠压复位，两个内部 零引脚振荡器多达 22 个，复用通用输入输出 (GPIO) 引脚三个，32 位 CPU 定时器片载 闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题（多省联赛） A题：四旋翼飞行器 1.任务 设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。 2.要求 四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作： （1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。（30分） （2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。（20分） （3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离 不超过30cm。（30分） （4）其他自主发挥设计的飞行动作。（20分） （5）设计报告（20分） 项目主要内容分数 系统方案方案比较，方案描述 5 设计与论证飞行器姿态测量方法 飞行控制器控制方法与参数计算8 测试测试方法与测试结果 5 设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2 小计20 3.说明 （1）飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TI 公司的TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。 （2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式进行人为干预，如遥控等。 （3）飞行器的尺寸可自行选定。 （4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。 （5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。 （6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等情况出现。 （7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。 （8）为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器拴在地面固定物上）。
2017年全国大学生电子设计竞赛 XXXXXXXXXXXXX（X题） 【本科组】 2017年9月7日
摘要 本系统以飞思卡尔单片机MC9S12XS128作为主控制芯片，通过数字摄像头OV7620采集靶面图像，进行图像信息的处理，得到靶面上弹着点的位置信息，并在OLED上显示弹着点的环数、方位。同时为了方便摄像头的图像的校准，设计了激光三点定位装置。另外设计了以步进电机和直流减速电机驱动的二维激光头移动调节架，通过按键控制可实现激光点在靶面上的移动、自动中心打靶、定位打靶。 关键词：激光打靶单片机数字摄像头步进电机 Abstract This system adopts the Freescale MCU(MC9S12XS128) as the core processing chip, target surface image are gained by the digital camera OV7620, the spot position information on the target is got after the image information processing, the ring number and location are displayed on the OLED. At the same time , in order to facilitate the image of the calibration of cameras, the laser at 3 o 'clock positioning device is designed. In addition , step motor and DC gear motor are designed to drive 2D position control frame, it can be realized through the key control that the laser spot on the target mobile, automatic target and hit the bull 's-eye, automatic positioning. Key words: laser-shooting microcomputer digital camera step motor 电子设计大赛论文报告格式 **设计报告内容： 1．封面：单独1页（见样件） 2．摘要、关键词：中文（150～200字）、英文；单独1页 3．目录：内容必要对应页码号 4．设计报告正文： 一、前言： 二、总体方案设计： 包括方案比较、方案论证、方案选择 （以方框图的形式给出各方案，并简要说明） 三、单元模块设计：
全国电子设计大赛培训讲义 、历届竞赛赛题解析 第一届（1994 年）全国大学生电子设计竞赛题目 一、简易数控直流电源二、多路数据采集系统 第二届（1995 年）全国大学生电子设计竞赛题目 一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作三、简易无线电遥控系统四、简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997 年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题直流稳定电源B题简易数字频率计 C 题水温控制系统 D 题调幅广播收音机* 第四届（1999 年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题测量放大器B题数字式工频有效值多用表 C 题频率特性测试仪 D 题短波调频接收机 E 题数字化语音存储与回放系统 第五届（2001 年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题波形发生器B题简易数字存储示波器 C 题自动往返电动小汽车 D 题高效率音频功率放大器 E 题数据采集与传输系统 F 题调频收音机 第六届（2003 年）全国大学生电子设计竞赛题目
A题电压控制LC振荡器B题宽带放大器 C题低频数字式相位测量仪D题简易逻辑分析仪 E题简易智能电动车F题液体点滴速度监控装置第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题正弦信号发生器B题集成运放参数测试仪 C题简易频谱分析仪D题单工无线呼叫系统 E题悬挂运动控制系统F题数控直流电流源 G题三相正弦波变频电源 纵观历届赛题，设计方向大致可以分为四类： （一）功能电路兼控制类系统设计（11项） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目 一、简易数控直流电源 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目 一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题直流稳定电源 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题测量放大器 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目 D题高效率音频功率放大器 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题电压控制LC振荡器B题宽带放大器
精心整理全国电子设计大赛训练项目 设计报告 题目数控通用直流电源 摘要 一、 1．1 1.2 1.3 1.4 二、 2．1系统总框图 (7) 2．2硬件设计 (7) 2．2．1开关稳压电源模块 (7) 2．2．2单片机控制模块 (8) 2．2．3正、负输出可调稳压电源模块 (9) 2．2．4按键模块 (10) 2．3软件设计 (10) 2．3．1主程序流程 (11) 2．3．2过流保护程序流程 (11) 三、测试、结果及分析 (12)
3．1基本功能 (12) 3．2发挥功能部分 (15) 四、总结 (15) 五、参考文献 (15) 附录一、完整的系统原理图 (16) 附录二、完整的系统PCB图 (17) 0.12V, 一、 设计并制作一个直流可调稳压电源。 二、设计要求 1．基本要求 ①用变压器输出的两组17.5V交流绕组，设计三组稳压电源，其中两组3V-15V可调，另一组固定输出＋５Ｖ; ②各组输出电流最大：750mA； ③各组效率大于75%，在500mA输出条件下测量，应在ＤＣ／ＤＣ输入端预留电流测量端； ④为实现程序控制，预留MCU控制接口。 2．发挥部分 ①设置过流保护，保护定值为1.2A； ②用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化；
③扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）； ④可实现双电源同步调节或分别调节。 一、方案论证与比较 通过对题目的任务、要求进行分析，我们将整个设计划分成两个部分：稳压电源部分和数控部分。 1.1稳压电源部分方案比较 方案一：三端稳压电源 根据设计要求，可以采用三端稳压器来实现输出系统所需的三种直流电压：固定+5V和两组可调输出。其中，用7805实现固定5V的输出，LM317实现可调输出（控制输出电压为1.2~37V）。 电路原理图如下： 图1固定5V输出 7805是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压为5v。 图2LM317可调电源模块 在综合考虑LM317的输出电压范围1.25～37V和其最小稳定工作电流不大于5mA的条件下保证R1≤0.83KΩ，R2≤23.74KΩ,就能保证LM317稳压块在空载时能够稳定工作。输出电压：V O =1.25(1+R2/R1),在LM317输出范围为1.25～37V的条件下，R2/R1范围为：0～28.6。 优点：线性电源工作稳定，输出纹波小，且不需做过多调整，使用较为方便，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。缺点：线性稳压电路的内部功耗大，效率低，散热问题较难解决。 方案二：晶体管串联式直流稳压电路 晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图3所示，该电路中，输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压UO为恒定值（稳压值）。 图3晶体管串联式直流稳压电路方框图 方案三：开关电源 根据设计要求，可选用开关电源来完成设计。LM2596为电路设计核心。 调整管 取样 误差放大 基准电压 辅助电源 UI UO
放大器的应用 [摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。 本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。 [关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器 目录 一、设计任务 (2) 二、设计方案及比较 (2) 1. 三角波产生器 (2) 2. 加法器 (2) 3. 滤波器 (3) 4. 比较器 (3) 三、电路设计及理论分析 (3) 四、电路仿真结果及分析 (4) 1. U端口 (4) 1o 2. U端口 (4) 1i 3. U端口 (4) 2i 4. U端口 (4) 2 o 5. U端口 (4) 3o 五、总结 (4)
一、设计任务 使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号， 加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。 图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。 要求预留1i u 、2i u 、2o u 、2o u 和3o u 的测试端子。 二、设计方案及比较 设计有五个部分，其中低频信号源使用信号发生器，其余四部分设计方案如下： 1.三角波产生器 初始方案： 根据《模拟电子技术基础》书上的方波发生器产生方波，然后再采用微分电路对信号处理，输出即为三角波。 图1.1 图中：R 1 = 6.8k ?，R 2 = 10k ?，R 3 = 30k ?，R 0 = 3.9k ?，R 4 = 10k ?，R 5 = 20k ?，C = 0.1?F ， D Z1和D Z2采用稳压管。 运算放大器A 1与R 1、R 2、R 3及R 0、D Z1、D Z2组成电压比较器。当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，比较器与积分器首尾相连形成闭环电路，能自动产生方波与三角波。三角波（或方波）的频率为： 改进方案： 由于LM324只有四个运算放大器，如果三角波产生使用两个，则后面的三个电路中有一个无法实现，所以只能采用一个运算放大器产生。同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。 对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。设计电路如图1.2 图1.2 2.加法器 方案： 由于加法器输出11210o i i u u u +=，所以采用求和运算电路，计算电阻电容的参数值，电路
题目名称：音频信号分析仪(A题) 华南理工大学电子与信息学院参赛队员：陈旭张洋林士明 摘要：本音频信号分析仪由32位MCU为主控制器，通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT快速傅氏变换运算，在时域和频域对音频信号各个频率分戢以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频谱进行显示。该系统能够精确测量的音频信号频率范I制为20Hz-10KHz,其幅度范囤为5mVpp- 5Vpp.分辨力分为20Hz和100Hz两档。测量功率精确度高达1%,并且能够准确的测量周期信号的周期，是理想的音频信号分析仪的解决方案。 关键词：FFT MCU频谱功率 Abstract: The audio signal analyzer is basedon a 32-bit MCU controller, through the AD converter for audio signal sampling, (he continuous signal discrete, and then through the FFT fast Fourier transform computing, in the time domain and frequency domain of the various audio frequency signal weight and power, and other indicators for analysis and processing, and then through the high-resolution LCD display signals in the spectrum. The system can accurately measure the audio signal frequency range of 20 Hz-lOKHz. the range of 5-5Vpp mVpp. resolution of 20 Hz and 100 Hz correspondent. Power measurement accuracy up to 1%, and be able to accurately measuring (he periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution. Keyword:FFT MCU Spectrum Power 1方案论证与比较3 1.1采样方法方案论证3 1.2处理器的选择方案论证3 1.3周期性判别与测虽方法方案论证3 2系统设计4 2.1总体设计4 2.2单元电路设计5 2.2.1前级阻抗匹配和放人电路设计5 2.2.2 AD转换及控制模块电路设计6 2.2.3功率谱测虽单元电路设计6 3软件设计7 4系统测试8 5结论9 參考文献：9 附录：9 附1：元器件明细农：9 附2：仪器设备淸单9 附3：电路图图纸10 附4：程序清单11 1方案论证与比较 1.1采样方法比较与选择 方案一、用DDS芯片配合FIFO对信号进行采集，通过DDS集成芯片产生一个频率稳左度和精度相当高的信号作为FIFO的时钟，然后由FIFO对A/D转换的结果进行采集和存储，最后送MCU处理。 方案二、直接由32位MCU的泄时中断进行信号的采集，然后对信号分析。