摘要
在当今的现代化社会，科技发展迅速。尤其是单片机技术的开发应用发展，基于单片机技术而研发的产品，为我们的生活提供了极大的方便与实用。
本作品基32位ARM控制器LM3S3748设计一个手写绘图输入设备，设计选用Luminary 微处理器LM3S3748为主控芯片，由信号输入、信号采样、算法处理和LCD显示等部分组成，以完成手写绘图的功能，设计的重点在于提高精度以及低功耗。信号调节与24位A/D 配合，保证了测量精度。合理的设计，保证了低功耗。
C语言进行软件设计，增加了程序的可读性，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。
关键词：手写绘图；LM3S3748；精度；低功耗
Abstract
In today's modern society, science and technology is developing rapidly. Especially the development of the single chip microcomputer application development ,based on single chip microcomputer technology research and development of products ,now which have provided great convenience and practical for our life.
This system based on the LM3S3748 which is design a handwritten drawing input devices,it contains a signal modulator , a high-speed A/D converter used sampling signal , a arithmetic module and the LED demonstration to achieve the function of handwritten drawing, t he emphasis of it is improving the sensitivity and Low power consumption .The signal modulator ensures the sampling requirements and measurement accuracy with the help of 24 bits A/D converter. The reasonable design ensures low power consumption.
This system in C language software design,increases the readability of the program the software design using modular structure, make the program design logical relationship more concise and clear.
Keywords: handwritten drawing；LM3S3748；accuracy；low power consumption
- I -
目录
摘要................................................................................................................................................ I Abstract............................................................................................................................................. I 1系统设计任务.. (2)
1.1 设计任务 (2)
1.2 设计要求 (2)
1.2.1基本要求 (2)
1.2.2发挥部分 (2)
2方案设计与论证 (3)
2.1系统方案论证 (3)
2.2 电源模块 (4)
2.3主控系统 (5)
3理论分析与计算 (6)
3.1 电桥测量法测电阻 (6)
3.2 威尔逊电流源 (7)
3.3 坐标点的测量方案 (7)
4 电路设计 (8)
4.1 Luminary Micro LM3S3748单片机 (8)
4.2 高性能AD转换 (8)
4.3 手写板设计 (9)
4.4信息显示模块 (9)
5 软件设计 (10)
6测试结果与误差分析 (11)
6.1测试仪器 (11)
6.2测试及性能分析 (11)
6.3结果与误差分析 (12)
6.3.1 系统测试结果 (12)
6.3.2 低功耗设计 (12)
6.3.3 系统误差分析 (13)
7 讨论与总结 (13)
参考文献 (13)
附录 (14)
-1-
1系统设计任务
1.1 设计任务
利用普通PCB覆铜板设计和制作手写绘图输入设备。系统构成框图如图1所示。普通覆铜板尺寸为15cm×10cm，其四角用导线连接到电路，同时，一根带导线的普通表笔连接到电路。表笔可与覆铜板表面任意位置接触，电路应能检测表笔与铜箔的接触，并测量触点位置，进而实现手写绘图功能。覆铜板表面由参赛者自行绘制纵横坐标以及6cm x4cm（高精度区A）和12cm x8cm（一般精度区B）如图中两个虚线框所示。
图1.1
1.2 设计要求
1.2.1基本要求
（1）指示功能：表笔接触铜箔表面时，能给出明确显示。
（2）能正确显示触点位于纵坐标左右位置。
（3）能正确显示触点四象限位置。
（4）能正确显示坐标值。
（5）显示坐标值的分辨率为10mm，绝对误差不大于5mm。
1.2.2发挥部分
（1）进一步提高坐标分辨率至8mm和6mm；要求分辨率为8mm时，绝对误差不大于4mm；分辨率为6mm时，绝对误差不大于3mm。
（2）绘图功能。能跟踪表笔动作，并显示绘图轨迹。在A区内画三个直径分别为20mm，12mm和8mm不同直径的圆，并显示该圆；20mm的圆要求能在10s内完成，其它圆不要求完成
2
3
时间。
（3）低功耗设计。功耗为总电流乘12V ；功耗越低得分越高。要求功耗等于或小于1.5W 。 （4）其他。如显示文字，提高坐标分辨率等。
2方案设计与论证
根据设计的要求，设计任务主要完成表笔触点的精确显示以及手写绘图的功能，并能达到低功耗的要求，同时进行显示。为完成相应功能，系统可以划分为以下几个基本模块：电源模块、主控系统、手写模块、信号采集、以及信息显示模块。由此可得，本系统的系统总体框图如下所示。
图2 系统总体框图
2.1系统方案论证
根据的要求，设计的覆铜板如下，设计了为了精确定位表笔触点，可以采取的方案如下：
图2.1 手写板
方案一: 测量覆铜板四角到表笔间电容充放电时间。如图所示，开关置1期间为ton ，置2期间为toff ，周期为T=ton+toff 。在ton 期间E 经R 向C 充电至U1，（如果ton 足够长，也可以充电至E ）。在toff 期间电容C 中的电荷Q 以电流Io 对地放电，电容上的电压uc 从U1下降到Ur 所释放的电荷：
delta_Q=C （U1-Ur ）=Io*toff （1） 所以 off r
o
t U U I C -=
1 （2）
当U1、Ur 、Io 已知时测量toff 就可以得到电容值C 。而toff 可以通过比较器IC1测uo 的低电平的时间来得到。
4
图2.1.1 电容充放电原理
方案二：采用测覆铜板四角到表笔间的电阻构成电桥，并如下图所示将被测电桥桥臂电阻R ，放入恒流源电路中，并用AD 测出Rx 两端的电压U 。 则:
U=I*R
图2.1.2 电桥
方案三：测量覆铜板四角到表笔间的电感；采用开关电路，恒流源向被测电感充电,经过一个二极管放电，用ARM 单片机定时测量稳定放电时间tD 来测量电感值的原理由式（1）给出：
12DP
x D
U L t I I =
-
其中tD 是二极管稳定正向导通的时间段，UDP 是二极管的正向导通电压，I1与恒流源Is 有关，I2近似为零，并且稳定放电电流是线性下降的，Lx 为所求电感。
综上所述，电桥法测电阻具有测量电路简单、快速、准确等特点，通过恒流源测电压信号采集较为简单。而且经过多次试验发现待测覆铜板四角到表笔间电容，电感测量较为复杂可能导致电笔定位不精确，故选择方案二。
2.2 电源模块
方案一：采用稳压芯片LM7805稳压电路，将输入的12V 降压并稳定在5V ，较为稳定。缺点是线性稳压电路,所有有其特有的内部功率损耗大,全部压降均转换为热量损失了,效率低。
(1)
图2.2.1LM7805
方案二：采用开关电压调节器LM2596，将输入的12V降压并稳定在5V。它是降压型电源管理单片集成电路能够输出3A 的驱动电流，具有完善的保护电路、电流限制，而且具有低功耗的工作模式。
图2.2.2 LM2596
方案三：选择DC/DC电源转换模块MORNSUN 电源与开关电源LM2596结合的方式，开关电源具有良好的低功率特性，而MORNSUN 电源对模拟和数字电路分开使用或完全隔离电源和接地回路可避免数字直流电平的变化和逻辑瞬态过程干扰敏感的模拟电路。
比较上述三种方案，MORNSUN 电源与开关电源LM2596结合的方式，能提高信号采集的精度，而且能达到低功耗的要求故选择方案三。
2.3主控系统
方案一：采用TECHV-2410开发板，因为S3C2410是200 MIPS ARM920T 内核，外部存储器扩展：64MB，SDRAM、32MB的NANDFlash，10/100M自适应以太网接口，USB 1.1接口（Host或peripheral）两种模式，标准的RS232接口，实时时钟（RTC）单元，扩展总线接口，连接所有信号线，可进行应用背板扩展，标准20针JTAG调试接口，复位电路，电源、运行状态指示灯，直流5V单电源供电，含电源转换电路可与Techv总线板卡级连。
方案二：LM3S3748具有高性能的32位运算能力内部的ADC模块，配合逻辑分压电路构成
5
的简单幅度输入控制。还有PWM发生器，32位/16位可编程通用定时器，电源管理模块，模拟比较器，兼容ARM FiRM的看门狗定时器，同步串行接口，I2C模块等。
方案三：采用A VR系列A Tmega16芯片。A Tmega16单片机是高性能、低功耗的8位A VR 微处理器，采用Harvard结构，两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器；一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器；具有独立振荡器的实时计数器RTC；四通道PWM；32个可编程的I/O口；可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。
比较上述三种方案，LM3S3748内部具有高性能的32位运算能力内部的ADC模块，处理速度快，可以低功耗工作，而且最为经济合理，所以本设计选用方案二。
3理论分析与计算
3.1 电桥测量法测电阻
系统中运用惠普登电桥，其原理线路图如图所示，其电桥的平衡条件是R2R4=R1R3,即电桥平衡时，相对臂的乘积相等。
图3.1 惠普登电桥
假定上图中电阻R1变化△R,那么他引起B，D之间输出电压的大小为
：
=*E
且△R<< R1,令△R/ R1=M1, R2/ R1= R3 /R4,若R1、R2、R3、R4各臂的相对灵敏度分别为
、
、、，则
==,同理可得、、。
这说明平衡电桥隔壁相对灵敏度相等。而且，从式中可以看出要提高灵敏度，一个办法是改变电压，但是它是有限度的；第二个方法就是选择合适的n值。
6
7
3.2 威尔逊电流源
图3.2 威尔逊电流源
如图所示为威尔逊电流源，Iout 为输出电流，可知A 点的电流方程为：
Ie 2=Ic+2I b = Ic+2 Ic/β
所以
I R
=
* Ic 2,可知Ic 2≈I R
可见电流源的输出值比较稳定，可达到测试精度。
3.3 坐标点的测量方案
如图所示，令手写笔的触电为O,分别将表笔触电到B 、D 和A 、C 的电阻接入两路电桥之中，然后对Uob 、Uod ，和Uoc 、Uoc 进行差分放大。通过AD 转换模块，将数字信号输入LM3S3748进行处理，在通过LCD 进行显示。
图3.3 手写板示意图
将手写板以5mm 为单位，对手写板点进行准确定位，建立一个数据表，测试时测出触点处的数据，通过最小二分法，查表得到最近的点的坐标值，进行显示。所以，本系统的数据测量的准确性以及密度决定了系统的准确性以及分辨率。
4 电路设计
4.1 Luminary Micro LM3S3748单片机
设计主控芯片采用Luminary Micro LM3S3748单片机，具有高性能的32位运算能力。
有PWM发生器，32位/16位可编程通用定时器，电源管理模块，模拟比较器，兼容ARM FiRM 的看门狗定时器，同步串行接口，I2C模块等。
图4.1 LM3S3748主控系统
4.2 高性能AD转换
采用ADSl256是TI公司推出的低噪声高分辨率24位Σ△模数转换器(ADC)，它的特点是：可达±0．0010％的低非线性度，具有高达23比特的无噪声精度，有完善的自校正和系统校正系统。其电路设计如下：
8
9
图4.2 ADSl256电路图
4.3 手写板设计
如下图所示，为了能更好的采集信号设计手写板时在四角串联精密电阻，其对角的电阻与表笔触点的电阻形成电阻桥，到使信号真实有效。放大电路采用INA118,其精度高、功耗低适合对
各种微小信号进行放大，将表笔触点到手写板对角的电信号进行差分放大。
图4.3 手写板以及差分放大电路
4.4信息显示模块
系统采MS12864LCD 作为显示模块，单片机并行控制实时数据显示。MS12864系列液晶显
示模块每屏可显示4行8列共32个16x16点阵的汉字,每个显示RAM可显示1个中文字符或2 个16x8点阵全高ASCII码字符即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示，满足设计要求。
图4.4 MS12864LC
5 软件设计
本设计软件模块采用C语言编写程序，根据本设计任务要求，程序流程图如下：
否
图5 程序流程图
10
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6测试结果与误差分析
6.1测试仪器
1. 稳压电源：一台
2. 数字信号发生器：一台
3. 万用表：一台
4. 示波器：一台
5. 单片机编辑器：一台
6.
电脑：一台
6.2测试及性能分析
系统硬件方案完成后，各模块焊接、检测完毕后，连线无误，再逐步对各模块进行测试。硬件搭建完成后，开始算法测试。
将AD 转化的数据通过串口调试工具显示，如下图：
图6 串口调试工具
每组数据分别代表，触点的X,Y 轴的值，通过算法处理可得到触电的坐标值。 测试一组数据如下：
表6 测试数据表
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 x 2003 1977 1968 1963 2087 2085 2088 2080 2084 2081 2063 y 1972 2017 2023 1964 2088 2071 2085 2079 2072 2076 2073 2 x
1983
1981
2007
1997
2084
2085 2084 2078 2089 2074 2061
y 1998 1978 2010 1963 2078 2085 2084 2073 2078 2074 2056
3 x 1999 1968 2000 1963 2087 2082 2082 2085 2073 2071 2073
y 1970 1966 1994 1975 2088 2077 2059 2060 2074 2050 2072
4 x 1969 196
5 1991 1988 2088 2077 2055 2069 2070 2051 2080
y 1980 1971 1967 1982 2089 2054 2072 2077 2067 2049 2047
5 x 1967 1985 1968 198
6 2088 2049 2052 2051 2060 2054 2043
y 1965 1982 1992 1987 2064 2058 2047 2067 2056 2051 2046
6 x 1994 1968 1964 1989 2070 2060 2059 2052 2040 205
7 2040
y 1984 1974 1980 1984 2088 2065 2044 2051 2038 2054 2033
将测试得到的数据经过图表，或Matlab拟合曲线得到关系曲线来确定数据间的关系。通过反复修正，使坐标点显示更加准确。
图6.2数据图表处理
表笔接触点的数据前后测试有一定误差，且线性度较差，通过反复测量求取均值，对覆铜板进行了标定。将数据进行处理得到了坐标值，然后将触电的数量增加得到更多的数据。重复上述过程，使分辨率进一步提高。
6.3结果与误差分析
6.3.1 系统测试结果
系统的最终测试结果如下：
1.具有指示功能：表笔接触铜箔表面时，能给出明确显示；
2.能正确显示触点位于纵坐标左右位置；
3.能正确显示触点四象限位置；
4.能正确显示坐标值；
5.显示坐标值的分辨率为10mm，绝对误差不大于5mm。
6.3.2 低功耗设计
设计中我们选用TI公司的低功耗策略芯片，避免使用功耗较大点电路，测试结果显示，电
12
路工作的功耗在1.5W左右，满足设计要求。
6.3.3 系统误差分析
根据反复试验得知系统误差的产生有以下几点：
1.电桥测量有误差，模拟地和信号地隔离不完全，恒流源产生电流不稳定；
2.覆铜板材质不均匀给信号采集带来，模拟地和数字帝隔离不完全，输入信号相互干扰，
滤波AD转换存在不稳定；
3.数据量大，数据处理存在较大误差，算法有待进一步优化；
4.坐标的标定有误差,分辨率有待提高；
7 讨论与总结
本系统结构简单，功能齐全，性能优良。系统控制芯片采用低功耗单片机
LM3S3748，运用恒流源测电阻，低功耗的高速AD采集信号，有效的算法将表笔精确定位。设计已基本完成任务，表笔接触覆铜板时，可明确显示，可以显示触电位于纵坐标左右位置，能正确显示触电四象限位置和其坐标值，分辨率较好。而且，电路中采用低功耗设计，系统功耗较低。
参考文献
[1]全国大学生电子设计竞赛组委会编《全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编》北京理工大
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Corp
[8]谭浩强.C程序设计[M]，1991，清华大学出版社
13
附录
14
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】
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
题目 摘要：……（左顶格小四宋体）摘要是概括地总结论文的内容。一般写摘要应考虑必须自成系统，并尽量提供更多的信息。摘要应包括下列内容： A.简明扼要地说明课题研究的主要意义和目的； B.作者做了哪些工作； C.如何做的(采用的方案)； D.主要结果和结果的意义。 摘要应避免写成正文小标题的罗列，应具有独立性和自含性,并采用第三人称表述,一般以300字内为宜。 关键词：…；…；…（3～5个） 关键词是反映文章主题内容的名词和术语，应尽量从汉语主题词表中选取，第一关键词应能体现出文章的学科分类 TOPIC Abstract: Keywords:…；…；… 设计报告的密封方法：按页码顺序整理好并装订，第一页为设计题目、400字以内的中文设计摘要及对应的英文摘要，并将“设计报告封纸”在距设计报告上端约2厘米处装订，然后将参赛队的代码（代码由赛区组委会统一编制，在发放题目时通知各参赛队）写在设计报告密封纸的最上方。设计报告装订好后将密封纸掀起并折向报告背后，最后用胶水在后面粘牢。 竞赛组委会设计报告格式要求：设计报告每页上方必须留出3厘米以上空白，空白内不得书写任何内容，每页下端注明页码，如需绘图，应尽量绘制在报告纸上；如采用别的方式绘制，则应将图纸剪下，粘贴在报告纸的相应位置上；如有计算机打印的程序，也要粘贴在报告纸的相应位置上。 报告正文前需附一篇400字以内的中文摘要及对应英文摘要。
一、XXXX方案设计与论证 （考虑过的各方案框图、简要原理和优缺点以及所选方案之理由等）。 文内标题力求简短、明确，各层标题均单独占行书写，一级标题：三号黑体，居中；二级标题：小三幼园，空两格书写序数，空一格书写标题；第三级标题：四号宋体，空两格书写序数，空一格书写标题；四级标题：四号华文新魏，空两格书写序数，空一格书写标题。五级建议采用：小四宋体，(1)，(2)；、六级建议采用：小四宋体，①、②、③。 汉字“一、二、三、……”作为序号时，其后应用顿号，即“一、” 正文：小四号宋体；均缩进2个字符（全角）。 行间距采用1.25倍行距，段前0.5行、段后0.0行。 页码在页面下方，居中。 纸型：A4 页边距：上：3cm ，下：2.54cm，左：3.17cm，右3.17cm 1 XXX方案 1.1 XXXXXX 1.1.1 XXXXXX 图号、图名，五号加粗宋体，图号图名间空1个字符，段前2磅、段后8磅，图下居中。图居中，图中文字：5号宋体，段前0行、段后0行，单倍行距。图序以阿拉伯数字连续编号，仅有1图者于图题处标明“图1”；图需卧排时，应顶左底右。 图5.7.2 PCA定时/计数器和比较/捕获单元 表格应尽可能采用三线表。表格应有表序和表题。序号和表题居中排于表格上方，两者之间空1字。表序以阿拉伯数字连续编号，仅有1表者，于表题处标
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。
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
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。
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
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）
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：
第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目A题简易数控直流电源 一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 二、设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）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 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）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）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 三、评分意见 项目得分
基本要求 方案设计与论证、理论计算与分析、电路图 30 实际完成情况 50 总结报告 20 发挥部分 完成第一项 5 完成第二项 15 完成第三项 20 B 题 多路数据采集系统 一、设计任务 设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下： 主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是： （1）现场模拟信号产生器。 （2）八路数据采集器。 （3）主控器。 二、设计要求 1．基本要求 （1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz ～2kHz 范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V 直流电压（200Hz 对应1V ，2kHz 对应5V ）。 （2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V 直流电压，第2～7路分别输
2019 年全国大学生电子设计竞赛综合测评题 综合测评注意事项 （1）综合测评于2019 年8 月19 日8：00 正式开始，8 月19 日15 ：00 结束。 （2）本科组和高职高专组优秀参赛队共用此题。 （3）综合测评以队为单位采用全封闭方式进行，现场不能上网、不能使用手机。 （4）综合测评结束时，制作的实物及《综合测评测试记录与评分表》由全国专家组委派的专家封存， 交赛区保管。 多信号发生器 使用题目制定综合测评板上的一片LM324AD（四运放）和一片SN74LS00D（四与非门）芯片设计制作一个多路信号发生器，如下图所示。 设计报告应给出方案设计、详细电路图、参数计算和现场自测数据波形（一律手写），综合测评板 编号及 3 个参赛同学签字需在密封线内，限 2 页，与综合测评板一同上交。 u o1 u o2 多信号发生器u o3 1kΩ 19kHz-21kHz （含LM324AD 四运放，U o41kΩ 负载 1kΩ 负载 负载 +5V SN74LS00D四与非门） 1kΩ 负载 U o1————方波 U o2————占空比连续可调窄脉冲 U o3————正弦波 U o4————余弦波 一．约束条件 1. 一片SN74L.S0OD四与非门芯片（综合测评板上自带）; 2. 一片LM324AD四运算放大器芯片（综合测评板上自带）; 3. 赛区提供固定电阻、固定电容、可变电阻元件（数量不限、参数不限）; 4. 赛区提供直流电源。 二．设计任务及指标要求 利用综合测评板和若干电阻、电容元件，设计制作电路产生下列四路信号: 1. 频率为19kHz~2IkHz 连续可调的方波脉冲信号，幅度不小于 3.2V; 2. 与方波同频率的正弦波信号，输出电压失真度不大于5%，峰-峰值(Vpp)不小于1V; 3. 与方波同频率占空比5%~15%连续可调的窄脉冲信号，幅度不小于 3.2V;
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
2019年全国大学生电子设计竞赛综合测评题 综合测评注意事项 （1）综合测评于2019 年8 月19 日8：00 正式开始，8 月19 日15：00 结束。 （2）本科组和高职高专组优秀参赛队共用此题。 （3）综合测评以队为单位采用全封闭方式进行，现场不能上网、不能使用手机。 （4）综合测评结束时，制作的实物及《综合测评测试记录与评分表》由全国专家组委派的专家封存，交赛区保管。 多信号发生器 使用题目制定综合测评板上的一片LM324AD（四运放）和一片SN74LS00D（四与非门）芯片设计制作一个多路信号发生器，如下图所示。 设计报告应给出方案设计、详细电路图、参数计算和现场自测数据波形（一律手写），综合测评板编号及3个参赛同学签字需在密封线内，限2页，与综合测评板一同上交。 u o1
U o1————方波 U o2————占空比连续可调窄脉冲 U o3————正弦波 U o4————余弦波 一．约束条件 1.一片SN74L.S0OD四与非门芯片（综合测评板上自带）; 2. 一片LM324AD四运算放大器芯片（综合测评板上自带）; 3.赛区提供固定电阻、固定电容、可变电阻元件（数量不限、参数不限）; 4.赛区提供直流电源。 二．设计任务及指标要求 利用综合测评板和若干电阻、电容元件，设计制作电路产生下列四路信号: 1.频率为19kHz~2IkHz连续可调的方波脉冲信号，幅度不小于3.2V; 2.与方波同频率的正弦波信号，输出电压失真度不大于5%，峰-峰值(Vpp)不小于1V; 3.与方波同频率占空比5%~15%连续可调的窄脉冲信号，幅度不小于3.2V; 4.与正弦波正交的余弦波信号，相位误差不大于5°，输出电压峰-峰值(Vpp)不小于1V。 各路信号输出必须引至测评板的标注位置并均需接1kΩ负载电阻(R L),要求在引线贴上所属输出信号的标签，便于测试。 三．说明 1.综合测评应在模电或数电实验室进行，实验室提供常规仪器仪表和工具； 2. SN74LS00D和LM324AD芯片使用说明书随综合测评板并提供； 3.参赛队应在理论设计基础上进行实验调试，理论设计占一定分值，各部分分数（包括理论设计）分配为：方波占10分、正弦波占8分、窄脉冲占6分、正交的余弦波占6分； 4.不允许在测评板上增加使用IC芯片，如果增加芯片则按0分记； 5.原则上不允许在测评板上增加使用BJT、FET和二极管，如果增加则按3分/只扣分； 6.原则上不允许参赛队更换测评板，如果损坏测评板只可更换一次并扣10分；
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量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围为20Hz-10KHz，其幅度范围为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 based on a 32-bit MCU controller, through the AD converter for audio signal sampling, the 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-10KHz, 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 the periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution. Keyword:FFT MCU Spectrum Power
2016年全国大学生电子设计竞赛降压型直流开关稳压电源（A题） 论文编号： 参赛学校： 参赛学院； 参赛队员: 联系方式： 2016年7月28日
为实现将16V直流电转为5V直流电的稳定输出，本系统以buck电路为核心，利用LM5117 的宽工作频率范围和自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS 功率开关管的优点，通过LM5117芯片的RAMP引脚所连接的电阻、电容设置PWM斜坡斜率，通过HO和LO输出PWM,对MOSFET管CSD18532kcs进行控制，进而实现对输出电压的控制，使其输出稳定的5V直流信号，转换效率高，且具有过流保护等功能。本系统具有转换效率高、稳定性强等优点，满足设计要求。 关键词：DC/DC直流电源、buck电路、LM5117、CSD18532kcs
一、方案论证与选取 (1) 1.1 方案论证 (1) 1.2 方案的选取 (1) 1.3 总体设计 (1) 二、理论分析与参数计算 (2) 2.1降低纹波的方法 (2) 2.2 DC-DC变换方法 (2) 2.3 稳压控制方法 (2) 2.4 Buck电路参数的计算 (3) 2.4.1电感值的计算 (3) 2.4.2 电容的计算 (3) 三、电路与程序设计 (3) 3.1 LM5117与buck主电路模块 (3) 3.2 过流保护电路 (4) 3.3 反馈电路 (4) 四、测试方案与测试结果 (5) 4.1测试方案及测试条件 (5)
4.2测试结果及分析 (5) 五、参考文献 (7) 六、附录 (7)
A 题：降压型直流开关稳压电源 一、 方案论证与选取 1.1 方案论证 方案一：采用简易的Buck 电路，用单片机输出PWM 波。Buck 电路是一种主要的降压型DC/DC 变换拓扑，通过PWM 控制开关器件的占空比来控制输出电压。 方案二：采用反激式拓扑结构，能够取的比较好的稳压效果和较小的纹波电压。 方案三：利用TI 公司的降压控制器LM5117芯片来输出PWM 控制两个MOS 管开关进而控制输出的电压，电路结构简单，输出功率大，效率高，具有良好的输出特性。 1.2 方案的选取 方案一设计复杂，程序编写繁琐，出错率高；方案二反激式开关电源初级和次级线圈的漏感都比较大，工作效率低，电路复杂，短时间难以实现题目要求；而方案三电路结构简单，易于连接，且所用芯片稳定，不需编写繁琐程序，完全由电路控制，所以我们选择方案三。 1.3 总体设计 图1：系统方框图
2017年全国大学生电子设计竞赛XXX控制系统（A/B/C题） 2017年8月12日
摘要 （小四、宋体，300字以内） 关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）
XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1、主控制器件的论证与选择 控制器选用 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 控制系统方案选择 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。
方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。? 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 综合以上三种方案，选择方案三。 2、XXXX的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 方案三：XXX。XXXX 综合以上三种方案，选择方案三。 3、控制系统的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 综合考虑采用XXXXX。
二、系统理论分析与计算 1、XXXX的分析 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 2、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX
2016年吉林省大学生电子设计竞赛 XXXXXXXXXXXXX（X题） 【XX组】 2016年8月30日
摘要 11.《设计报告》写作与装订要求 《设计报告》文字应控制在8000字以内，第一页为300字以内的设计中文摘要，正文采用小四号宋体字，标题字号自定，一律采用A4纸纵向打印。《设计报告》每页上方必须留出3cm空白，空白内不得有任何文字，每页右下端注明页码。 报告封面及每页纸上一律不得出现参赛队的学校、代码、姓名等文字，否则取消评审资格。
目录 1系统方案 (1) 1.1 XXXX的论证与选择 (1) 1.2 XXXX的论证与选择 (1) 1.3 控制系统的论证与选择 (1) 2系统理论分析与计算 (1) 2.1 XXXX的分析 (1) 2.1.1 XXX (1) 2.1.2 XXX (1) 2.1.3 XXX (1) 2.2 XXXX的计算 (1) 2.2.1 XXX (1) 2.2.2 XXX (2) 2.2.3 XXX (2) 2.3 XXXX的计算 (2) 2.3.1 XXX (2) 2.3.2 XXX (2) 2.3.3 XXX (2) 3电路与程序设计 (2) 3.1电路的设计 (2) 3.1.1系统总体框图 (2) 3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图 (2) 3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图 (2) 3.1.4电源 (2) 3.2程序的设计 (3) 3.2.1程序功能描述与设计思路 (3) 3.2.2程序流程图 (3) 4测试方案与测试结果 (3) 4.1测试方案 (3) 4.2 测试条件与仪器 (3) 4.3 测试结果及分析 (4) 4.3.1测试结果(数据) (4) 4.3.2测试分析与结论 (4) 附录1：电路原理图 (5) 附录2：源程序 (6)