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正弦信号发生器[2005 年电子大赛一等奖]
作者：华中科技大学（华中科技大学 曹震 陈国英 孟芳宇） 发布时间：2006-5-29 11:28:37 本系统基于直接数字频率合成技术；以凌阳 SPCE061A 单片机为控制 核心； 采用宽带运放 AD811 和 AGC 技术使得 50Ω 负载上峰值达到 6V±1V； 由模拟乘法器 AD835 产生调幅信号；由数控电位器程控调制度；通过单片 机改变频率字实现调频信号，最大频偏可控；通过模拟开关产生 ASK、PSK 信号。系统的频率范围在 100Hz～12MHz,稳定度优于 10-5，最小步进为 10Hz。 一、 方案论证 根据题目要求和本系统的设计思想， 系统主要包括图 1.1 所示的模块。
图 1.1
系统模块框图
1、 单片机选型 方案一：采用现在比较通用的 51 系列单片机。51 系列单片机的发展 已经有比较长的时间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟，但此系列单 片机是 8 位机，处理速度不是很快，资源不够充足，而且其最小系统的外 围电路都要自己设计和制作，使用起来不是很方便，故不采用。 方案二：选用凌阳公司的 SPCE061A 单片机。SPCE061A 单片机是 16 位的处理器，主频可以达到 49MHz，速度很快，再加上其方便的 ADC 接口， 非常适合对高频信号进行数字调频，如果对音频信号进行 A/D 采样，经过 数字调频并发射，完全可以达到调频广播的效果。 结合题目的要求及 SPCE061A 单片机的特点，本系统选用凌阳公司的此款 单片机。 2、 频率合成模块 方案一：锁相环频率合成。如图 1.2，锁相环主要由压控 LC 振荡器， 环路滤波器，鉴相器，可编程分频器，晶振构成。且频率稳定度与晶振的 稳定度相同，达 10-5，集成度高，稳定性好；但是锁相环锁定频率较慢， 且有稳态相位误差，故不采用。
图 1.2
锁相环的基本原理
方案二: 直接数字频率合成。 直接数字频率合成 DDFS （Direct Digital Frequency Synthesizer）基于 Nyquist 定理，将模拟信号采集，量化后 存入存储器中，通过寻址查表输出波形数据，再经 D/A 转换，滤波，恢复 原波形。DDFS 中大部分部件都属于数字电路，集成度高、体积小、功耗 低、可靠性、性价比高，易调试，输出线性调频信号相位连续，频率分辨 率高，转换速度快，价格低。其频率稳定度和可靠性优于其它方案，故采 用该方案。 3、 峰值检测模块 方案一： 使用 AD8310 测峰-峰值。 AD8310 可以测量输入信号的正有 效值， 从而得到峰-峰值。 AD8310 为 440MHz 的高速对数放大器， 频带很宽； 输出是信号有效值的对数，虽然可测量的范围很宽，但信号的幅度变化较 小时，其输出几乎不变，不利于后面的自动增益控制。故不采用。 方案二：二极管包络测峰法。利用二级管波形幅度检测的方法，得到 信号的正峰值。此法检测的信号范围较小，但精度较高，对后面使用自动 增益控制来稳定幅度有重大意义。 因此采用此方案。 利用检波二极管 1N60 对输入信号检测，得到与信号峰值成比例关系的直流信号，再经运放调整 比例系数以便于单片机采样。电路如图 1.3：
图 1.3 正峰值幅度检测 4、 自动增益控制模块 方案一：DAC 控制增益。如图 1.4，输入信号放大后作为基准电压送 给 DAC 的 Vref 脚，相当于一个程控衰减器。再接一级放大，这两级放大 可实现要求的放大倍数。输出接到有效值检测电路上，反馈给单片机。单 片机根据反馈调节衰减器，实现 AGC。还可通过输入模块预置增益值，控 制 DAC 的输出，实现程控增益。但增益动态范围有限，故不采用。
图 1.4
增益控制部分方案一示意图
方案二：电压控制增益。如图 1.5，信号经缓冲器后进入可编程增益放 大器 PGA --AD603，放大后进入有效值测量部分，得出的有效值采样后送
入单片机，再由 DAC 输出给 AD603 控制放大倍数，实现自动增益控制。同 时可通过输入模块设置增益值，控制 DAC 的输出，实现程控增益放大。
图 1.5 5、 显示模块
增益控制部分方案二示意图
方案一：采用 8 位 LED 配以 MAX7219 显示。控制简单，调试方便, 且 串行显示占用 I/O 口少；但只能显示 ASCII 码，故不采用。 方案二：采用点阵型（128 × 64）液晶 SVM12864（LCD）。虽然占用 I/O 口多，控制复杂，但功能强大，可以显示汉字及简单图形，可设计出 清晰的菜单，提供全面的信息，功耗低，界面友好，控制灵活，使系统智 能化、人性化，因此采用该方案。 二、 详细软硬件设计 1、硬件设计 SPCE061A单片机从键盘获得输入信息，控制DDFS芯片AD9851 ,产生预
置频率和相位的正弦信号； 经低通滤波器滤除谐波分量及杂散信号后得到 较纯的正弦波,自动增益控制模块及功率放大模块使输出信号峰-峰值稳 定在 6V±1V范围内。PSK、ASK用简单的模拟电路搭建。 以上系统的基本结构，配以 4×4 键盘，128×64LCD构成人机界面。 系统框图如图 2.1 所示，硬件连接图如图 2.2：
图 2.1
系统结构框图
图 2.2
系统硬件连接图
直接数字频率合成模块 AD9851 是ADI公司采用先进的DDS技术推出的高集成度DDS频率合成器, 它内部包括可编程DDS系统、高性能DAC及高速比较器,能实现全数字编程 控制的频率合成和时钟发生。接上精密时钟源,AD9851 可产生一个频谱纯
净、 频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出。 AD9851 接口功能控制简 单, 可以用 8 位并行口或串行口直接输入频率、 相位等控制数据。 位频 32 率控制字,在 180MHz时钟下,输出频率分辨率达 0.0372Hz。先进的CMOS工 艺使AD9851 不仅性能指标一流,而且功耗低,在 3.3V供电时,功耗仅为 155mW。本系统通过单片机控制AD9851 频率控制字实现频率合成，经低通 滤波器滤除噪声和杂散信号就可得到比较纯正的正弦信号。同时，调制正 弦波信号通过单片机A/D采样后，并行输入改变DDS芯片频率控制字，就可 实现调频，基本不需要外围电路，且最大频偏可由软件任意改变。电路连 接图见图 2.3，此时输出正弦波幅值较低，约为几百毫伏，且低频和高频 时幅值有较大差异，若直接输入后面的功率放大电路，则可能因为放大倍 数较高而无法满足 50Ω负载上峰峰值Vopp=6V±1V，故我们在功率放大前 面接一级自动增益控制电路（AGC），使低频和高频信号均能放大到基本 相同的幅值，再输入功放部分。
图 2.3
AD9851 及滤波器电路
自动增益控制模块 由ADS7841(ADC)将检测峰-峰值得到的直流电平转换为数字信号输入 单片机， TLV5816（DAC）将单片机输出的数字信号转换为直流电平，自 动控制AD603 的增益。ADS7841 与AD603 电路如图 2.4 和图 2.5
图 2.4
ADS7841 电路
图 2.5
可控增益放大器 AD603 电路
振幅调制模块 振幅调制部分主要采用模拟乘法器集成芯片AD835 ， AD835 是ADI公司 推出的宽带、 高速、 电压输出四象限模拟乘法器， 最高工作频率 250MHz, 线 形性好，调幅对称性好，且为电压输出，外围电路非常简单，可靠性高， 由制作结果可看出其调制特性良好，通过数控电位器程控调节输入到 AD835 第 8 脚的调制信号的幅值，即可改变调制度，实现 10％步进，电路 如图 2.6 所示 ：
图 2.6 功率放大模块
AD835 振幅调制电路
功率放大部分我们选择集成宽带高性能运放AD811。 AD811 为电流反 馈型宽带运放，其单位增益带宽很宽，±15V供电，增益为+10 的情况下， -3 dB带宽达 100MHz,非常适合本系统的宽带放大要求，且输出电流可达 100mA，完全可满足题目峰峰值要求，外围电路也很简单，避免了采用三 极管放大电路容易出现调试困难的情况，可靠性大大提高。电路见图 2.7，
实际制作中应注意电路中各电阻电容应紧密靠近AD811 的相应引脚， 去耦 电容必不可少， 各电阻电容也最好选用贴片封装的， 且焊接线应尽可能短， 避免分布电容电感而引起高频自激。
图 2.7 功率放大电路 ASK，PSK信号产生模块 由MAX900 将 100kHz正弦载波转换为方波后， 74LS90 分频， 经 得到单 片机发送二进制调制码序列的同步时钟，以减小ASK，PSK的相位噪声。 一路载波供模拟开关作ASK信号及同相PSK信号， 另一路载波经运放反 向后供模拟开关作反相PSK信号。模拟开关控制端接至调制序列输入，即 可实现ASK，PSK。 2、软件设计 SPCE061A主单片机完成对AD9851 的控制和人机交互控制。40 位数
据分五次发送，系统以键盘为控制信息输入，SPCE061A获取键盘信号后， 处理区别不同的状态，按照程序流程图，对系统进行控制，以达到题目要 求。修改AD9851 的频率控制字有并行和串行两种方式，由于系统由软件 调频， 要求频率变化的控制迅速， 故采用并行方式控制AD9851, 提高速度， 实现较好的调频效果。其主程序流程图如图 2.8。
图 2.8
主单片机主程序流程图
SPCE061A 从单片机主要进行自动增益控制， 其主程序流程和中断服务 程序流程分别如图 2.9 和图 2.10 所示。
图 2.9 从单片机主程序流程图
图 2.10 三、 测试说明
从单片机中断（IRQ3）服务程序流程图
1、 调试与测试所用仪器 (1) FLUKE 17B Digital Multimeter数字万用表 (2) TDS1002 数字示波器
(3) YB1620P函数信号发射器/计数器 2、 测试方法 (1) 模块测试 将系统的各模块分开测试，调通后再进行整机调试，提高调试效率。 (2) 系统整体测试 将硬件模块和相应的软件的进行系统整机测试。 依据设计要求，分别对输出波形、输出电压峰峰值、输出频率和功率 放大器输出测试。 测试输出电压的峰峰值时，对放大电路和 AGC 电路参数的适当调整，使 输出频率在 100Hz～12MHz 之间变化时能够满足 Vpp＝6V±1V。 3、 测试数据 (1) A 基本要求测试 正弦波频率范围测试
接 50Ω 负载，对输出电压测试，测试数据如表 3.1： 表 3.1 输出电压测试数据 设置频率 (Hz) 100 1k 10k 100k 100.3 999.98 100001 100K 6.48 6.12 6.12 6.2 实测频率 (Hz) Vpp(V)
1M 10M 13M B 频率稳定度测试
1.0002M 10.0003M 13.0005M
6.68 5.3 5.2
负载为 50 Ω ，采用频率计对输出正弦波进行计数，测试数据如表 3.2 ： 表 3.2 输出正弦波测试数据 设置频率 (Hz) 第一次计数数值 第二次计数数值 第三次计数数值 10 100 1k 10k 100k 1M 5M 10M (2) 发挥部分测试 采用调制度测量仪对输出信号进行调制度测试，测试结果见表 3.3 。 10 100.1 1.0001k 10.0000k 100 ． 0000k 1.0001M 5.00005M 10.00002M 10.2 100.1 999.98 10.0001k 100.0000k 1.0001M 5.00004M 10.00002M 10.1 100.0 999.98 10.0001k 100.0001k 1.0001M 5.00004M 10.00001M
表 3.3 调制度测试结果数据 调制信号频 率 (Hz) 载波频率 (Hz) 2M 100 10 1K 5M 100 10 10M 100 4、测试结果分析 系统测试指标均达到要求，部分指标超过题目要求： 正弦波输出频率： 100Hz ～ 12MHz ； 输出信号频率稳定度：优于 1 0 -4 , 达到 10 -5 ； 自行产生 1kHz 正弦调制信号；产生 AM 信号在 1MHz ～ 10MHz 内，调制度 ma 可在 10% ～ 100% 程控，步进量 10% ； 产生 FM 信 号在 100kHz ～ 10MHz 内，最大频偏可 5kHz/10kHz/20kHz 程控； 存 在误差为人为误差、硬件误差、测量仪器误差、杂散引入误差。减小误差 可从改变电路，提高仪器精度，减弱外界干扰和多次测量取平均值等方面 改善。 100 0 99 9.8 1 2 98 9.8 2 2 设置调制度 ma(%) 10 实测调制度 ma (%) 9.7 3 误差 (%)
结论 本设计采用 SPCE 061A 单片机作为主控制器，采用 DDFS 方式直接 产生宽带线性调频信号、调幅信号、 ASK 、 PSK ，经过测试，该方案在 各方面均获得了较高的指标，证实了该方案的可行性和前瞻性，同时也证 实了 SPCE 061A 的在控制方面的优越性，和 AD9851 在相位噪声、杂散 抑制度、谐波抑制度方面的良好表现。基本完成了题目的基本部分和发挥 部分，部分指标甚至超过了设计要求。但是，系统也存在有待改进之处， 如通过提高系统中滤波器的阶数来改善输出信号的失真度， 及减少干扰信 号的引入。 参考文献 [1] 张肃文 , 陆兆熊 . 高频电子线路 . 第三版 ［ M ］ 高等教育出版 社， 1992. [2] 谢自美 . 电子线路设计实验测试 . 第二版 ［ M ］ 武汉：华中理 工出版社， 2000. [3] 张彦斌等 . 凌阳十六位单片机原理及应用 ［ M ］ 北京：北京航天 航空大学出版社， 2003
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 (4) 1 设计任务 (4) 2 设计要求 (4) 二系统方案 (5) 1 系统结构 (5) 2 方案比较与选择 (5) （1）角度传感器方案比较与选择 (5) （2）驱动器方案比较与选择 (6) 三理论分析与计算 (6) 1 电机的选型 (6) 2 摆杆状态检测 (6) 3 驱动与控制算法 (7) 四电路与程序设计 (7) 1 电路设计 (7) （1）最小系统模块电路 (7) （2）5110显示模块电路设计 (8) （3）电机驱动模块电路设计 (9) （4）角位移传感器模块电路设计 (9) （5）电源稳压模块设计 (9) 2 程序结构与设计 (10) 五系统测试与误差分析 (11) 5.1 测试方案 (11) 5.2 测试使用仪器 (11) 5.3 测试结果与误差分析 (11) 6 结论 (12) 参考文献 (12) 附录1 程序清单（部分） (13) 附录2 主板电路图 (18) 附录3 主要元器件清单 (19)
课程设计说明书 课程设计名称：电子课程设计 课程设计题目：设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器学院名称：信息工程学院 专业：电子信息科学与技术班级： xxxxxxxx 学号： xxxxxxx 姓名： xxxxx 评分：教师： xxxxxx 20 13 年 10 月 15 日
电子课程设计 课程设计任务书 20 13 －20 14 学年 第 1 学期 第 1 周－ 3 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要 当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子通信方面更显得尤为重要，在国民生产各部门都得到了广泛的应用，而各种仪器在科技的作用性也非常重要，如信号发生器、单片机、集成电路等。 信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和 教学实验等领域。常用超低频信号发生器的输出只有几种固定的波形，有方波、 三角波、正弦波、锯齿波等，不能更改信号发生器作为一种常见的应用电子仪器 设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用LM324振荡电路发生正弦波、 三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。 本系统本课题将介绍由LM324集成电路组成的方波——三角波——正弦波 函数信号发生器的设计方法，了解多功能函数信号发生器的功能及特点，进一步 掌握波形参数的测试方法，制作这种低频的函数信号发生器成本较低，适合学生 学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生正弦波、三角波、 方波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。 关键字：信号发生器、波形转换、LM324
全国大学生电子设计竞赛控制类赛题备战纲要 一笔丹青 QQ：2990731899 2013年，四旋翼飞行器首次出现在全国电赛的本科组题目中，电赛控制类开始从二维平面空间走向三维立体空间。对于这样的“跨越”，当年参赛的学生绝大多数准备并不充分，无可避免，13年四旋翼飞行器项目的比赛情况非常糟糕。本人亲历了13年的电赛，获得了控制类本科组全国一等奖，从2015年开始协助老师指导学生参加全国电赛，相较于13年，15年四旋翼飞行器项目的比赛情况好了很多，某种程度上，这要归功于近几年旋翼飞行器的飞速发展（大疆的崛起是最好的注解），互联网为大量实用的开源程序的传播提供了便利。 不得不说，在电赛所有类别的题目中，控制类绝对是“宠儿”，自2005年开始，每届电赛，控制类赛题几乎都是两个，如2011年：自由摆和小车；2013年：旋转倒立摆和四旋翼飞行器；2015年：风力摆和四旋翼飞行器。近日，收到关于电赛的许多咨询，一一回答效率太低，在此，针对电赛的准备，我列出了几点建议，请大家批评指正。 1.基础知识 1.1硬件方面 数电、模电、电路，熟悉基本元器件的使用，初期至少能够搭建稳定可用的单片机最小系统；后期逐渐掌握基于开关电源芯片的供电电源电路搭建，电机驱动电路搭建，液晶屏及数码管显示电路搭建等等； 1.2软件方面 熟练C语言，掌握模块化编程的思想，掌握硬软件联合调试办法，掌握参数整定办法（如最常用的PID算法，其参数整定尤为重要）。 2、常用元器件 2.1 电机 作为执行机构，一个控制系统中没有执行机构几乎没有意义。电机是最为常用的执行机构，如05年悬挂系统中的步进电机；07年、09年所用到小车的直流电机；11年自由摆的步进电机和智能小车的直流电机；13年旋转倒立摆的直流减速电机和四旋翼飞行器的空心杯直流电机；15年风力摆的直流电机、飞行器的空心杯直流电机。 鉴于此，在准备过程中，要很好的掌握直流电机、步进电机以及空心杯直流电机的使用。 2.2 传感器 控制系统离不开传感器，如：07年电赛跷跷板赛题采用的倾角传感器，09年声音引导系统所采用的拾音器；11年自由摆平板系统采用的角度传感器（光电编码器或者精密电位器）；11年智能小车采用的光电接近开关；13年旋转倒立摆采用的光电编码器；13年四旋翼飞行器采用的三轴倾角传感器、陀螺仪、电子罗盘、测距传感器… 因此，常用的传感器必须掌握，如： ?旋转角度测量：光电编码器，精密电位器； ?倾斜角度测量：单轴倾角传感器，三轴倾角传感器，如SCA1600等；
正弦信号发生器[2005年电子大赛一等奖] 文章来源：凌阳科技教育推广中心 作者：华中科技大学（华中科技大学曹震陈国英孟芳宇）发布时间：2006-4-21 17:33:13 本系统基于直接数字频率合成技术；以凌阳SPCE061A单片机为控制核心；采用宽带运放AD811和AGC技术使得50Ω负载上峰值达到6V±1V；由模拟乘法器AD835产生调幅信号；由数控电位器程控调制度；通过单片机改变频率字实现调频信号，最大频偏可控；通过模拟开关产生ASK、PSK信号。系统的频率范围在100Hz～12MHz,稳定度优于10-5，最小步进为10Hz。 一、方案论证 根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图1.1所示的模块。 图1.1 系统模块框图
1、单片机选型 方案一：采用现在比较通用的51系列单片机。51系列单片机的发展已经有比较长的时间，应用比较广泛，各种技术都比较成熟，但此系列单片机是8位机，处理速度不是很快，资源不够充足，而且其最小系统的外围电路都要自己设计和制作，使用起来不是很方便，故不采用。 方案二：选用凌阳公司的SPCE061A单片机。SPCE061A单片机是16位的处理器，主频可以达到49MHz，速度很快，再加上其方便的ADC接口，非常适合对高频信号进行数字调频，如果对音频信号进行A/D采样，经过数字调频并发射，完全可以达到调频广播的效果。 结合题目的要求及SPCE061A单片机的特点，本系统选用凌阳公司的此款单片机。 2、频率合成模块 方案一：锁相环频率合成。如图1.2，锁相环主要由压控LC振荡器，环路滤波器，鉴相器，可编程分频器，晶振构成。且频率稳定度与晶振的稳定度相同，达10-5，集成度高，稳定性好；但是锁相环锁定频率较慢，且有稳态相位误差，故不采用。 图1.2 锁相环的基本原理 方案二: 直接数字频率合成。直接数字频率合成DDFS（Direct Digital Frequency Synthesizer）基于Nyquist定理，将模拟信号采集，量化后存入存储器中，通过寻址查表输出波形数据，再经D/A转
历年年全国大学生电子设计竞赛题目 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
2015年全国大学生电子设计竞赛题目 【本科组】 双向DC-DC变换器（A题） 风力摆控制系统(B题） 多旋翼自主飞行器（C题） 增益可控射频放大器（D题） 80MHz-100MHz频谱分析仪（E题） 数字频率计（F题） 短距视频信号无线通信网络（G题） 第一届（1994年） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛 A.简易数控直流电源 B.多路数据采集系统 第二届（1995年） 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛 A.实用低频功率放大器 B.实用信号源的设计和制作 C.简易无线电遥控系统 D.简易电阻、电容和电感测试仪 第三届（1997年） 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源
B.简易数字频率计 C.水温控制系统 D.调幅广播收音机 第四届（1999年） 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛 A.测量放大器 B.数字式工频有效值多用表 C.频率特性测试仪 D.短波调频接收机 E.数字化语音存储与回放系统 第五届（2001年） 第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛 A.波形发生器 B.简易数字存储示波器 C.自动往返电动小汽车 D.高效率音频功率放大器 E.数据采集与传输系统 F.调频收音机 第六届（2003年） 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛 A.电压控制LC振荡器 B.宽带放大器
C.低频数字式相位测量仪 D.简易逻辑分析仪 E.简易智能电动车 F.液体点滴速度监控装置 第七届（2005年） 第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛 A.正弦信号发生器 B.集成运放测试仪 C.简易频谱分析仪 D.单工无线呼叫系统 E.悬挂运动控制系统 F.数控恒流源 G.三相正弦波变频电源 第八届（2007年） 第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛 A.音频信号分析仪 B.无线识别 C.数字示波器 D.程控滤波器 E.开关稳压电源 F.电动车跷跷板 G.积分式直流数字电压表
全国大学生电子设计竞赛历年题目（1994－2011） 第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目三简易无线电遥控系统 一、任务 设计并制作无线电遥控发射机和接收机。 1．无线电遥控发射机 2．无线电遥控接收机 二、要求 1．基本要求 （1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率。 （2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。 （3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。 （4）遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。 （5）接收机距离发射机不小于10m。
2．发挥部分 （1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。 （2）在一定发射功率下（不大于20mW），尽量增大接收距离。 （3）增加信道抗干扰措施。 （4）尽量降低电源功耗。 注：不能采用现成的收、发信机整机。 三、评分意见 电子设计大赛控制类题目汇总 ·控制类的题目均要注意外界的干扰。要采取一定的屏蔽措施。 ·涉及到电机时要考虑控制部分和电机部分，分开供电。双电源供电。将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离，利用光电耦合传输信号。这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机所造成的干扰彻底消除，提高了系统稳定性。 ·掌握各种算法。 第三届（1997年） C题水温控制系统 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求
1．基本要求 （1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码管显示水的实际温度。 2．发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。 三、评分意见 四、说明 (1)加热器用1千瓦电炉。 (2)如果采用单片机控制，允许使用已右的单片机最小系统电路板 (3)数码显示部分可以便用数码显示模块。 (4)测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点。 (5)在设计报告前附一篇400字以内的报告摘要。 赛题分析： 一、赛题要点： 水温的范围水温调节的误差水温变化的速度打印水温变化的曲线 二、参考设计方案 1、水温的测量。温度传感器（参考型号AD590K）
2016年T I杯大学生电子设计竞赛 A题：降压型直流开关稳压电源 1．任务 以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为。测试电路可参考图1。 图1电源测试连接图 2．要求 （1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分） （2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分） （3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分） （4）从满载变到轻载时，负载调整率： ；（10分） （5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率： （10分）（6）效率；（15分） （7）具有过流保护功能，动作电流；（10分） （8）电源具有负载识别功能。增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分） （9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。（15分）
（10）设计报告（20分） 3．说明 （1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。 （2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。 2016年TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：物品分拣搬送装置 1．任务 在一个以木条（截面不大于3cm×4cm，木质本色）围成的100cm×150cm的A区域内，散落着边长均为4cm的正方体。设计一自动物体搬运系统，能够快速将这些正方体移至指定区域。A区域的颜色为白色，B区域为黑色，C区域为红色。 2．要求 （1）在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B区域，完成时间不得超过180秒；（24分） （2）将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成时间不得超过180秒；（26分） （3）A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔黄色正方
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 D ｅsigner” ?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)
正弦信号发生器 摘要：本系统以MSP430和DDS为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、频率调制（FM）、幅度调制（AM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生1kHz～10MHz正弦信号；经滤波、放大和功放模块达到正弦信号输出电压幅度 =6V±1V 并具有一定的驱动能力的功能；产生载波信号可设定的AM、FM信号；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK 信号且二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号可自行产生。 关键词：DDS；宽频放大；模拟调频；模拟调幅。 一、方案比较与论证 1.方案论证与选择 （1）正弦信号产生部分 方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。 ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。 方案二：锁相环频率合成器（PLL） 锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。通过鉴相器获得输出的信号FO与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi 由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。一般来说PLL的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。 方案三：直接数字频率合成（DDS） DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如图1所示：
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 管道内钢珠运动测量装置（M题） 【高职高专】
摘要： 系统以STC15W4K61S4单片机为主控器，设计一款管道内钢珠运动测量装置。该装置可以获取管道内钢珠滚动的方向，以及倒入管道内钢珠的个数和管道的倾斜角度。并通过LCD12864液晶显示屏实时显示钢珠滚动方向、个数以及管道的倾斜角度。系统包括单片机主控模块、角度信号采集模块、磁力传感器模块、显
示模块、电源模块、采用稳压输出电源为系统提供工作电源。系统制作成本较低、工作性能稳定，能很好达到设计要求。 关键词:角度传感器、磁性接近开关、LCD12864 目录 1设计任务与要求 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2技术指标 (1) 1.3题目评析 (1)
2方案比较与选择 (2) 2.1单片机选择 (2) 2.2角度测量选择 (2) 2.3 钢珠运动检测选择 (2) 2.4显示选择 (2) 2.5电源选择 (2) 3电路系统与程序结构设计 (3) 3.1系统硬件总体设计 (3) 3.2单片机最小系统模块设计 (3) 3.3角度传感器模块设计 (3) 3.4 磁性传感器模块设计 (4) 3.5显示模块设计 (4) 3.6电源模块设计 (4) 3.7程序结构与设计 (5) 4系统测试 (5) 5总结 (6) 参考文献及附录 (6)
1设计任务与要求 1.1设计任务 设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图1.1所示。 1.2技术指标 1．基本要求 规定传感器宽度 w≤20mm，传感器1和2之间的距离l 任意选择。 （1）按照图1.1所示放置管道，由A 端放入2～10粒钢珠，每粒钢珠放入的时 间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。 （2）分别将管道放置为A 端高于B 端或B 端高于A 端，从高端放入1粒钢 珠，要求能够显示钢珠的运动方向。 （3）按照图1.1所示放置管道，倾斜角ɑ为10o～80o之间的某一角度，由A 端放入1粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对≤3o。 2．发挥部分 设定传感器1和2之间的距离l 为20mm ，传感器1和2在管道外表面上安放的位置不限。 （1）将1粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道，摆动周期≤1s ， 摆动方式如图1.2所示，要求能够显示管道摆动的周期个数。 （2）按照图1.1所示放置管道，由A 端一次连续倒入2～10粒钢珠，要求装置 能够显示倒入钢珠的个数。 （4）其他。 3.设计报告。 1.3题目评析 根据设计要求，对题目评析如下： 本题的重点： ① 传感器灵敏度的选择。 ② 用于钢珠运动检测的传感器选择 图1.1：管道内钢珠运动测量装置的结构图 图1.2：管道摆动方式
1.历届的控制类赛题” 1.历届的“控制类赛题” 在9届电子设计竞赛中，“控制类赛题” 除了1994和1995年外，其它每届都有，共有9题：①水温控制系统（1997年C 题）；②自动往返电动小汽车（2001年C 题）； ③简易智能电动车（2003年 E 题）；④液体点滴速度监控装置（2003年 F 题）；⑤悬挂运动控制系统（2005年 E 题）；⑥电动车跷跷板（2007年F 题本科组）；⑦电动车跷跷板（2007年J 题高职高专组）； ⑧声音引导系统（2009年 B 题）；⑨模拟路灯控制系统（2009年I 题）。 2. 从历届赛题可以看到：从历届的赛题来看，主攻“控制类”赛题方向的同学需要了解和掌握：（1）系统控制方案和算法设计（ 2 ）微控制器电路模块制作和编程：如：AT89S52 、MSP430F1611 、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B 、STM32F103VET6等等。（3）微控制器外围电路模块制作和编程：如键盘及LED 数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN 总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC 模块、DAC 模块等等。（4）传感器电路模块制作和编程：如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等等。（5）电机控制电路模块制作和编程：如直流电机驱动模块（L298 N）步、进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）、舵机控制模块、光电隔离模块等等。（6）放大器电路模块制作：小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器（7）电源电路模块制作（8）电动小车制作 建议：3. 建议：“控制类”赛题中所涉及到的一些知识点，特别是有关
电子技术课程设计报告 电子技术课程设计报告——正弦波函数信号发生器的设计 作品40% 报告 20% 答辩 20% 平时 20% 总分 100% 设计题目：班级：班级学号：学生姓名：
目录 一、预备知识 (1) 二、课程设计题目：正弦波函数信号发生器 (2) 三、课程设计目的及基本要求 (2) 四、设计内容提要及说明 (3) 4.1设计内容 (3) 4.2设计说明 (3) 五、原理图及原理 (8) 5.1功能模块电路原理图 (9) 5.2模块工作原理说明 (10) 六、课程设计中涉及的实验仪器和工具 (12) 七、课程设计心得体会 (12) 八、参考文献 (12)
一、预备知识 函数发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形生产期，现在多功能的信号发生器已经被制作成专用的集成电路，在国内生产的8038单片函数波形发生器，可以产生高精度的正弦波、方波、矩形波、锯齿波等多种信号波，这中产品和国外的lcl8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数进行调节，快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。发生器是可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。顾名思义肯定可以产生函数信号源，如一定频率的正弦波，有的可以电压输出也有的可以功率输出。下面我们用简单的例子，来说明函数信号发生器原理。 (a) 信号发生器系统主要由下面几个部分组成：主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。 (b) 工作模式：当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径回路，完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路径电容耦合，进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出。输出端为可调电阻。 (c) 工作流程：首先主振级产生低频正弦振荡信号，信号则需要经过电压放大器放大，放大的倍数必须达到电压输出幅度的要求，最后通过输出衰减器来直接输出信号器实际可以输出的电压，输出电压的大小则可以用主振输出调节电位器来进行具体的调节。 它一般由一片单片机进行管理，主要是为了实现下面的几种功能： (a) 控制函数发生器产生的频率; (b) 控制输出信号的波形; (c) 测量输出的频率或测量外部输入的频率并显示; (d) 测量输出信号的幅度并显示; (e) 控制输出单次脉冲。 查找其他资料知：在正弦波发生器中比较器与积分器组成正反馈闭环电路，方波、三角波同时输出。电位器与要事先调整到设定值，否则电路可能会不起振。只要接线正确，接通电源后便可输出方波、三角波。微调Rp1，使三角波的输出幅度满足设计要求，调节Rp2，则输出频率在对应波段内连续可变。 调整电位器及电阻，可以使传输特性曲线对称。调节电位器使三角波的输出幅度经R输出等于U值，这时输出波形应接近正弦波，调节电位器的大小可改善波形。 因为运放输出级由PNP型与NPN型两种晶体管组成复合互补对称电路，输
全国大学生电子设计大 赛作品报告 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
2015年全国大学生电子设计竞赛 多旋翼自主飞行器（c题） 2015 年8月15 日 摘要 旋多翼自主飞行器由RL78/G13MCU板（芯片型号R5F100 LEA）,STM32单片机模块(加SD卡)，CMOS摄像头，A2212/13T新西达电机。STM32单片机输入信号到RL78/G13MCU板，启动飞行器和CMOS摄像模块，RL78/G13MCU飞控模块矫正飞行器在空中的姿态，实现悬停,前进,后退等功能，CMOS模块将拍摄的视频内容存储在STM32模块内置的SD卡里。当飞行到目的地时各模块自动停止工作。 飞行器能一键式启动，并开始航拍，从A点起飞，飞向B区，在B区降落，但不是中心，当飞行结束后，拔掉SD卡，能顺利的通过P0机回放，在飞行过程中，始终在电子示高线H1和H2的区间内。 目录 目录
1. 方案论证与比较 四旋翼算法方案 方案一：采用欧拉角法欧拉角法静止状态，或者总加速度只是稍微大于g 时，由加计算出的值比较准确。 使用欧拉角表示姿态，令Φ,θ和Φ代表ZYX 欧拉角，分别称为偏航角、俯仰角和横滚角 。 载体坐标系下的 加 速 度(axB,ayB,azB)和参考坐标系下的加速度(axN, ayN, azN)之间的关系可表示为(1)。其中 c 和 s 分别代表 cos 和 sin 。axB,ayB,azB 就是mpu 读出来的三个值。 这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。 axB c c c s s axN ayB c s s s c c c s s s s c ayN azB s s c s c s c c s s c c azN θψθψθφψφθψφψφθψφθφψφθψφψφθψφθ-??? ?????????=-++????????????+-+?????? (1) 飞行器处于静止状态，此时参考系下的加速度等于重力加速度，即 00xN yN zN a a g a ????????=???????????? （2） 把（2）代入（1）可以解 : arctg θ= （3） yB zB a arctg a φ??= ? ?? （4） 即为初始俯仰角和横滚角，通过加速度计得到载体坐标系下的加速度即可将其解出，偏航角可以通过电子罗盘求出。 方案二：四元数法（通过处理单位采样时间内的角增量(mpu 的陀螺仪得到的就是角增量)，为了避免噪声的微分放大，应该直接用角增量-------抄的书） 本项目采用的是方案一。 STM32控制方案 方案一： 直接激活飞控模块（RL78/G13MCU ），可以很好的与飞控进行协调，实现飞控模块的启动与停止。 方案二：使用STM32直接控制飞行器飞行。在植入的程序里包含对四旋翼的控制算法和自启动和自停止，还有视频模块的处理，但太过复杂。
第三届（1997 年）全国大学生电子设计竞赛题目 C 题水温控制系统 一、任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可 以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1．基本要求 （1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码管显示水的实际温度。 2．发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调 节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。三、评分意见 第五届（2001 年）全国大学生电子设计竞赛题目 C 题自动往返电动小汽车 一、任务 设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽'BB车。允许用玩具汽车改装，但 不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。
跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。 在跑道的B、C、D、E、F、G 各点处画有2cm 宽的黑线，各段的长度如图1 所示。 二、要求 1．基本要求 （1）车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10 秒， 然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。 （2）到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车辆中 心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。 （3）D～E 间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于8 秒，但不允 许在限速区内停车。 2．发挥部分 （1）自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。 （2）自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。 （3）其它特色与创新。 三、评分标准 四、说明 （1）不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置。 （2）车辆（含在车体上附加的任何装置）外围尺寸的限制：长度≤35 cm，宽度≤15cm。（3）必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置，即横向与纵向两条中心线的交点。 第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目 简易智能电动车（E 题） 一、任务
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P CB 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
目录 摘要 (1) 目录 (2) 1. 系统方案 (3) 1.1. 方案比较与选择 (3) 1.1.1. 宽带通道放大器 (3) 1.1.2. 正弦波整形电路 (3) 1.1.3. 主控电路 (3) 1.1.4. 参数测量方案 (4) 1.2. 方案描述 (4) 2. 电路设计 (4) 2.1. 宽带通道放大器分析 (4) 2.2. 正弦波整形电路 (5) 3. 软件设计 (6) 4. 测试方案与测试结果 (6) 4.1. 测试仪器 (6) 4.2. 测试方案及数据 (7) 4.2.1. 频率测试 (7) 4.2.2. 时间间隔测量 (7) 4.2.3. 占空比测量 (8) 4.3. 测试结论 (9) 参考文献 (9)
全国大学生电子设计大 赛应该准备哪些模块 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
2012-04-24 3:55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II 单片机模拟用P 模电模拟用M 单片机编程用K，用的C语言和汇编 嵌入式还要用到L的内核还有个画PCB板的，P 99SE，现在最新的叫“A D” 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 L O规则（EDA 工具P99SE，OR CAD） 2熟练基于VHDL、AHDL的CPLD、FPGA、GAL的内核设计 3熟练基于M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 8熟练基于ASIC 的锁相环电路及近代频率合成技术 9熟练单片机的外围扩展电路设计及MCU标准通信协议 10掌握基于VB/VC 的上位机程序设计（串并口通信） 11熟练各种通用电参量的定义及测量方法 12熟练万用表、示波器、扫频仪、信号源、频率计等仪表的使用 13能在规定时间内独立完成业余条件下的PCB制作
一：方案论证 1.系统总体设计方案 根据题目要求，总体设计方案如下：将交流电220V送进隔离变压器，一级输出18V交流电。通过整流滤波，将交流电转为直流电，进行DC-DC升压和降压。副DC-DC实现的降压值为5V，用于给单片机控制系统供电。通过键盘可以对主DC-DC升压的输出电压进行设定和步进调整，并由AD对输出进行采样，通过在单片机内预置的算法对输出进行补偿调整，同时从液晶屏上数字显示出电流和电压值。当开关稳压电源输出电流达到上限时，启动过流保护；当故障排除后，开关电源恢复正常工作。系统总体框图如图1.1所示。 图1.1 系统总体框图 2.主DC-DC升压电路设计方案 DC－DC升压电路采用自举式升压方式，如图1.2所示，当晶体管导通时，电感与电源接地端直接相连，形成回路。随着能量存储到电感的磁场中，流过电感的电流斜线上升，磁力线增强。 当晶体管截止时，磁场开始消失。随着它的减弱，会切割电感的导线，产生一个电压。由于磁场的运动方向与磁场建立时的方向相反，所以感应电压反向。从而实现升压的过程。 晶体管截止时电流方向 图1.2 自举式主DC-DC回路拓扑图 3.控制方法及实现方案 对主DC-DC升压转换器的控制方法采用硬件闭环控制为主、软件补偿和测量相结合的方法对DC-DC的输出进行精确控制。硬件控制采用国家半导体公司的LM2587-ADJ开关电源控制芯片组成对输出主回路的电压闭环控制，实现对系统
的粗调。软件控制选用STC12C5412AD 单片机作为系统控制器，系统的显示、按 键、A/D 、D/A 全部集中在核心控制板上，通过预置算法实现对系统的精调。 4.提高效率的方法及实现方案 1.降低二极管的损耗：二极管一般需要0.7V 的导通电压降。在输出电压为 21.6V 时，二极管要消耗一定的输出功率。而肖特基二极管的导通压降一般为 0.2V ～0.3V ，因此使用这类二极管这能够有效降低其上的功率损耗。 2.降低开关管的损耗：如果将开关管设计在外围电路中，极易由于设计参数 的问题导致开关管部分时间工作在线性区，会引起一定损耗。在设计中，选用 LM2587，它将开关管集成到芯片内部，参数由厂家整定，可以大大减少功耗。 3.减少铜损：铜损是由导线的寄生电阻和电感线圈引起的。实际设计中，选 用横截面积大的铜丝，并采取多股缠绕的方法，减少单位横截面积电阻。 4.减少铁损：引起铁损的原因有两个——磁滞损耗和涡流损耗。在实际操作 中，采用EI 型电感磁芯，并在连接处留有一定空隙。由于存在空气间隙，使之 不易产生磁滞和涡流。 二：电路设计与参数计算 1.主回路器件的选择及参数计算 题目中要求：18V 交流输入时，经转换后输入电压为21.6V （理论计算得出）， 负载端电压为30V~36V 。最大输出电流I omax 为2A ，主DC-DC 升压变换器效率 η≥70%(发挥部分要求达到η≥85%)。据此，在主DC-DC 升压回路中主要用来 实现DC-DC 变换器的器件为LM2587-ADJ 。LM2587-ADJ 内部有一个100kHz 的振荡器，内部开关电流额定值5A ，负载电压V load <65V ，输入电压需保持在 4V~40V ，变换器效率90%，理论上完全满足设计需求。 主DC-DC 回路电路图如图2.1所示，通过改变R 2和R 3的比值即可设定所需 负载电压值。 图2.1 主回路原理图 将反馈电压与内部参考电压1.23V 进行比较： V load =1.23V(1+32R R ) （2-1）