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2012年全国大学生电子设计竞赛【本科组】微弱信号检测装置（A题）摘要：本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置，用来检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。
该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路和显示电路组成。
其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路和显示电路完成微小信号的检测和显示在液晶屏上。
本系统是以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4053，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号，将该直流信号送入单片机处理后，液晶显示出来。
经最终的测试，本系统能较好地完成微小信号的检测。
关键词：微弱信号强噪声相敏检测Abstract: The system is of weak signal detection based on lock-in amplifier device, used for the detection of known weak sinusoidal signal under strong noise background frequency amplitude. The system consists of an adder, pure resistor divider network, weak signal detection circuit and display circuit. The adder and the pure resistor divider network to produce small signal, weak signal detection circuit and display circuit to complete the detection of tiny signal and displayed on the LCD screen. The system is based on a phase sensitive detector as the core, the reference signal through the phase shifter, then through the comparator produces Fang Bo todrive switch multiplier CD4053, finally through the low pass filter output DC signal detection ofweak signal, the DC signal into the microcontroller processing, liquid crystal display. The final test, the system can achieve the tiny signal.Key Word：weak signal strong noise phase sensitive detection目录摘要： (1)1. 系统设计 (3)1.1设计要求 (3)1.1.1设计任务 (3)1.1.2技术指标 (3)1.2方案比较与选择 (4)1.2.1微弱信号检测模块方案比较 (4)1.2.2移相网络模块方案比较 (4)1.2.3电阻分压模块方案比较 (5)1.3方案论证 (5)2.单元电路设计及参数计算 (5)2.1加法器电路 (5)2.4带通滤波电路 (7)2.5相敏检波电路 (7)2.7低通滤波电路 (8)3. 软件设计 (9)3.1程序总体流程图 (9)3.2程序清单（见附录2） (9)4.系统测试 (9)4.1测试仪器 (9)4.2测试结果 (10)5. 结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)附录1 主要元器件清单 (10)附录2 程序清单 (11)1.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。
序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生1-1一等奖（TI杯）C重庆邮电大学（TI杯）X-Y信号产生与图形显示孙辛泉陈华周瑜1-2一等奖A重庆大学高效LED驱动电路顾师达邹莘剑王骏逸1-3一等奖A成都信息工程学院高效LED驱动电路丁健贾奥徐浩1-4一等奖A东南大学高效LED驱动电路张添翼刘文贾子昱1-5一等奖B南京邮电大学简易电子秤高小星李浩佟亚波1-6一等奖B解放军理工大学简易电子秤王飞朱江波余强强1-7一等奖B成都理工大学简易电子秤周刚廖斌黄河1-8一等奖B西安交通大学简易电子秤乔思祎薛琼鲁润道1-9一等奖B东南大学简易电子秤王国鹏李多杨彬祺1-10一等奖C华中科技大学X-Y信号产生与图形显示屠志晨李蔚琳张力戈1-11一等奖C西安电子科技大学X-Y信号产生与图形显示李小双张禄鹏乔海东2-1二等奖A南开大学高效LED驱动电路丁涛张欢夏玉昊2-2二等奖A重庆邮电大学高效LED驱动电路黄国臣龙小伍肖颖2-3二等奖A杭州电子科技大学高效LED驱动电路邴硕存何泽骅吕洋2-4二等奖A南京大学高效LED驱动电路赖竞炜黄开成郭宇晗2-5二等奖A江南大学高效LED驱动电路张水春王哲嵇达勇2-6二等奖B哈尔滨工程大学简易电子秤吴谋炎张腾陈恺翔2-7二等奖B南京航空航天大学简易电子秤蒋鹏飞杨刚陆欣2-8二等奖B武汉理工大学简易电子秤孙文丰史晓莹王璐2-9二等奖B武汉理工大学简易电子秤杨明倪浩兰军健2-10二等奖B电子科技大学简易电子秤韩冬宋志达康冬亮2-11二等奖B复旦大学简易电子秤姚舜扬施明茅魁元2-12二等奖B南京航空航天大学简易电子秤金宇全颖顾宇昌2-13二等奖B上海交通大学简易电子秤张颖异杨博王鑫序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生2-14二等奖C山东大学X-Y信号产生与图形显示曾新贵颜发才杨关锁2-15二等奖C同济大学X-Y信号产生与图形显示任毅杨力博李思君2-16二等奖C东南大学X-Y信号产生与图形显示倪蕤童华清奚锦程2-17二等奖C南京邮电大学X-Y信号产生与图形显示史学良汤吉波陆一3-1三等奖A同济大学高效LED驱动电路陈剑黄旭南严骏华3-2三等奖A华南理工大学高效LED驱动电路林志鸿陈晓仕张泽平3-3三等奖A武汉大学高效LED驱动电路王佳华邹仁亭肖伟3-4三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李勇李路遥雍培元3-5三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路朱翔宇谭思远喻涛3-6三等奖A东北大学高效LED驱动电路方智常韫恒邓迅3-7三等奖A南京大学高效LED驱动电路王鸿祥吴冰赵鑫3-8三等奖A武汉大学高效LED驱动电路黄小帅白清滨郑天宇3-9三等奖A华中科技大学高效LED驱动电路邱贞平姚金肖张能3-10三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路王主彬王翊坤范轶阳3-11三等奖A上海大学高效LED驱动电路陶佳鸣薛子威苏忠煌3-12三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李飞腾王希平薛子涵3-13三等奖B河海大学简易电子秤张翼翔汪兴岳黄为民3-14三等奖B西安交通大学简易电子秤赵耀徐兴良张敬强3-15三等奖B西安电子科技大学简易电子秤郑义王晗昱孙景鑫3-16三等奖B浙江大学简易电子秤李如晖陈樱芝赵越3-17三等奖B解放军理工大学简易电子秤徐艳杨涛林志3-18三等奖B苏州大学简易电子秤杨州姚烨余磊3-19三等奖B杭州电子科技大学简易电子秤李欢柯若维奕科杰3-20三等奖B上海第二工业大学简易电子秤陈治龙邓欢赵雪鹏序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生3-21三等奖B北京邮电大学简易电子秤倪炜恒李博张饶3-22三等奖B河海大学简易电子秤沈后威程林宋明超3-23三等奖B苏州大学简易电子秤王一丹邵尉马崇琦3-24三等奖B上海交通大学简易电子秤赵鹏刘松陈嘉庚3-25三等奖B华中科技大学简易电子秤张梦阳申阁邵成3-26三等奖B哈尔滨工业大学简易电子秤丁建旺魏树银李竹奇3-27三等奖B上海海事大学简易电子秤许虎梁凯岳虎3-28三等奖B北京交通大学简易电子秤王欣然毛静娜郭子渝3-29三等奖B华东理工大学简易电子秤倪光耀王逸宁罗颖3-30三等奖B大连理工大学简易电子秤江磊王野韩承达3-31三等奖C复旦大学X-Y信号产生与图形显示刘彦洲王欣郭威3-32三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示倪浩潘柯文杨佳3-33三等奖C大连理工大学X-Y信号产生与图形显示阮新宇罗汀鲁昂3-34三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示张扬帆王德雨卢文登3-35三等奖C四川师范大学X-Y信号产生与图形显示任宸莹刘兆瑞王灿灿3-36三等奖C电子科技大学X-Y信号产生与图形显示杨慧然刘未洋周末3-37三等奖C东华大学X-Y信号产生与图形显示胡江浩石纪军陆乔3-38三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示宋金坤李金勇黄文斌3-39三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示苏露李成志蒋一戈注：上述排名不代表得分排序。
全国大学生电子设计竞赛设计报告要求及格式设计报告内容：一、封面：单独1页见样件二、摘要：中文200～300字,单独1页三、设计报告正文：1 前言：简述本设计要解决的主要问题或要达到的目标即设计题目给定的设计要求的主要内容,对应采用的实现方法及手段这点与摘要相似;一般这部分不宜太长,300字左右;2 系统方案设计：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,至少针对2个及以上方案进行;方案比较、论证要充分,方案选择要合理、正确;3 理论分析与计算根据设计要求达到的性能指标及实现的功能,必须进行理论分析及必要的计算,说明如何保证;4 系统电路设计：①说明各单元模块的功能,同时进行电路设计要有对应的单元电路图；②电路参数的计算及元器件的选择；③特殊器件的简介；④各单元模块的联接即接口问题;5 系统软件设计：①说明软件设计原理及设计所用工具；②画出软件设计结构图、说明其功能；③画出主要软件设计流程框图;6 系统测试：包括系统指标参数及功能的测试,说明测试方法与测试内容;1列出主要的测试仪器、仪表；2系统测试：①说明测试方法；②要求有完整的测试参数记录表及测试数据；③系统功能测试：测试或说明系统能实现的功能;3测试结果分析：对测试的系统指标参数及实现的功能分析与设计要求对比进行,指出指标参数及实现的功能的整体完成情况,重点分析指标及功能达不到要求的原因或功能、指标较优是如何实现的;7 结束语结论：②对设计制作进行小结,总结得失及收获体会；②对设计制作的不理想及不完善处提出进一步改进的设想;四、附录：①相关设计图必须包含一张系统总图；②相关设计程序主程序、部分子程序;设计报告格式：设计报告统一用A4纸打印,设计报告正文大标题用小三号宋体、小标题用四号宋体、内容用小四号宋体,报告正文为单倍行距;报告从正文开始统一编页码,报告每页上方必须留出3cm空白,空白内不得有任何文字,以便顶端密封装订;设计报告要求6页;特别注意：设计报告封面及内容中不能出现参赛队的任何信息包括学校名称、学生姓名等,否则,视为违规。
全国大学生电子设计竞赛报告格式第一篇：全国大学生电子设计竞赛报告格式全国大学生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：①各单元模块功能介绍及电路设计；②电路参数的计算及元器件的选择；③特殊器件的介绍；④各单元模块的联接，以一个模块为一个框，画出框的联接图并简要说明。
四、系统调试：说明调试方法与调试内容，软件仿真放这里。
五、系统功能、指标参数：①说明系统能实现的功能；②系统指标参数测试，说明测试方法，要求有测试参数记录表；③系统功能及指标参数分析（与设计要求对比进行）。
六、设计总结：包括：①对设计的小结；②设计收获体会；③对设计的进一步完善提出意见或建议。
5．参考文献：如：[1]陈武凡.小波分析及其在图像处理中的应用.科学出版社，2002.01.[2][3]6．附：①系统原理图；设计报告格式：设计报告统一用A4纸打印，设计报告正文大标题用小三号宋体、小标题用四号宋体、内容用小四号宋体。
报告从正文开始统一编页码、左侧装订。
设计报告要求20页左右。
竞赛结束时，参赛队需要上交的材料包括：（1）《设计报告》；（2）制作实物；（3）《全国大学生电子设计竞赛登记表》。
上述材料使用赛区统一制作的封条，封入由各校自备的纸箱。
密封后的纸箱外部不得出现任何校名、参赛队代号、参赛队员姓名及其它暗记，否则视为无效。
纸箱封条由赛区组委会自备，各参赛学校必须按照赛区组委会要求的时间、地点上交参赛作品。
《设计报告》写作与装订要求《设计报告》正文的图文篇幅限制为6页，第一页含300字以内的设计中文摘要，正文采用小四号宋体字，单倍行距，标题字号自定，一律采用A4纸，页面纵向打印、装订，装订时第一页为空白页。
2012年全国大学生电子设计竞赛模拟电子设计专题邀请赛序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生1-1一等奖（TI杯）C重庆邮电大学（TI杯）X-Y信号产生与图形显示孙辛泉陈华周瑜1-2一等奖A重庆大学高效LED驱动电路顾师达邹莘剑王骏逸1-3一等奖A成都信息工程学院高效LED驱动电路丁健贾奥徐浩1-4一等奖A东南大学高效LED驱动电路张添翼刘文贾子昱1-5一等奖B南京邮电大学简易电子秤高小星李浩佟亚波1-6一等奖B解放军理工大学简易电子秤王飞朱江波余强强1-7一等奖B成都理工大学简易电子秤周刚廖斌黄河1-8一等奖B西安交通大学简易电子秤乔思祎薛琼鲁润道1-9一等奖B东南大学简易电子秤王国鹏李多杨彬祺1-10一等奖C华中科技大学X-Y信号产生与图形显示屠志晨李蔚琳张力戈1-11一等奖C西安电子科技大学X-Y信号产生与图形显示李小双张禄鹏乔海东2-1二等奖A南开大学高效LED驱动电路丁涛张欢夏玉昊2-2二等奖A重庆邮电大学高效LED驱动电路黄国臣龙小伍肖颖2-3二等奖A杭州电子科技大学高效LED驱动电路邴硕存何泽骅吕洋2-4二等奖A南京大学高效LED驱动电路赖竞炜黄开成郭宇晗2-5二等奖A江南大学高效LED驱动电路张水春王哲嵇达勇2-6二等奖B哈尔滨工程大学简易电子秤吴谋炎张腾陈恺翔2-7二等奖B南京航空航天大学简易电子秤蒋鹏飞杨刚陆欣2-8二等奖B武汉理工大学简易电子秤孙文丰史晓莹王璐2-9二等奖B武汉理工大学简易电子秤杨明倪浩兰军健2-10二等奖B电子科技大学简易电子秤韩冬宋志达康冬亮2-11二等奖B复旦大学简易电子秤姚舜扬施明茅魁元2-12二等奖B南京航空航天大学简易电子秤金宇全颖顾宇昌2-13二等奖B上海交通大学简易电子秤张颖异杨博王鑫序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生2-14二等奖C山东大学X-Y信号产生与图形显示曾新贵颜发才杨关锁2-15二等奖C同济大学X-Y信号产生与图形显示任毅杨力博李思君2-16二等奖C东南大学X-Y信号产生与图形显示倪蕤童华清奚锦程2-17二等奖C南京邮电大学X-Y信号产生与图形显示史学良汤吉波陆一3-1三等奖A同济大学高效LED驱动电路陈剑黄旭南严骏华3-2三等奖A华南理工大学高效LED驱动电路林志鸿陈晓仕张泽平3-3三等奖A武汉大学高效LED驱动电路王佳华邹仁亭肖伟3-4三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李勇李路遥雍培元3-5三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路朱翔宇谭思远喻涛3-6三等奖A东北大学高效LED驱动电路方智常韫恒邓迅3-7三等奖A南京大学高效LED驱动电路王鸿祥吴冰赵鑫3-8三等奖A武汉大学高效LED驱动电路黄小帅白清滨郑天宇3-9三等奖A华中科技大学高效LED驱动电路邱贞平姚金肖张能3-10三等奖A北京理工大学高效LED驱动电路王主彬王翊坤范轶阳3-11三等奖A上海大学高效LED驱动电路陶佳鸣薛子威苏忠煌3-12三等奖A西南交通大学高效LED驱动电路李飞腾王希平薛子涵3-13三等奖B河海大学简易电子秤张翼翔汪兴岳黄为民3-14三等奖B西安交通大学简易电子秤赵耀徐兴良张敬强3-15三等奖B西安电子科技大学简易电子秤郑义王晗昱孙景鑫3-16三等奖B浙江大学简易电子秤李如晖陈樱芝赵越3-17三等奖B解放军理工大学简易电子秤徐艳杨涛林志3-18三等奖B苏州大学简易电子秤杨州姚烨余磊3-19三等奖B杭州电子科技大学简易电子秤李欢柯若维奕科杰3-20三等奖B上海第二工业大学简易电子秤陈治龙邓欢赵雪鹏序号获奖等级组别参赛学校参赛题目参赛学生参赛学生参赛学生3-21三等奖B北京邮电大学简易电子秤倪炜恒李博张饶3-22三等奖B河海大学简易电子秤沈后威程林宋明超3-23三等奖B苏州大学简易电子秤王一丹邵尉马崇琦3-24三等奖B上海交通大学简易电子秤赵鹏刘松陈嘉庚3-25三等奖B华中科技大学简易电子秤张梦阳申阁邵成3-26三等奖B哈尔滨工业大学简易电子秤丁建旺魏树银李竹奇3-27三等奖B上海海事大学简易电子秤许虎梁凯岳虎3-28三等奖B北京交通大学简易电子秤王欣然毛静娜郭子渝3-29三等奖B华东理工大学简易电子秤倪光耀王逸宁罗颖3-30三等奖B大连理工大学简易电子秤江磊王野韩承达3-31三等奖C复旦大学X-Y信号产生与图形显示刘彦洲王欣郭威3-32三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示倪浩潘柯文杨佳3-33三等奖C大连理工大学X-Y信号产生与图形显示阮新宇罗汀鲁昂3-34三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示张扬帆王德雨卢文登3-35三等奖C四川师范大学X-Y信号产生与图形显示任宸莹刘兆瑞王灿灿3-36三等奖C电子科技大学X-Y信号产生与图形显示杨慧然刘未洋周末3-37三等奖C东华大学X-Y信号产生与图形显示胡江浩石纪军陆乔3-38三等奖C桂林电子科技大学X-Y信号产生与图形显示宋金坤李金勇黄文斌3-39三等奖C南京师范大学X-Y信号产生与图形显示苏露李成志蒋一戈注：上述排名不代表得分排序。
. -全国大学生电子设计竞赛2012年TI杯模拟电子系统专题邀请赛设计报告参赛题目：高效LED驱动电路（A题）参赛对号：xxx参赛选手：xxx参赛地点：xxx参赛时间：2012-8-28~2012-8-29. - 优质文档-2012-8-29摘要：本文主要介绍基于MSP430G2553的高效LED驱动电路的系统设计。
该设计的LED驱动主回路是以TI公司的DC/DC升压芯片TPS61040为核心的恒流源电路，通过MSP430G2553对恒流源电路的给定控制，实现对LED电流的准确设定。
为了实现延长断电后的恒流延续时间，我们采用单独的TPS61040做自供电升压稳压电源，为单片机提供稳定的、更长时间的工作电压。
为了方便设定值的读取，综合考虑系统的设计成本，采用两位数码管显示设定电流值。
最终，通过设置超级功耗单片机的低功耗模式进入断电期，真正实现了高效的LED驱动。
关键字：高效LED驱动msp430 低功耗1.系统方案论证1.1供电方案论证方案一：该方案是指只用一片TPS61040为整个系统提供电源，包括五颗白光LED、MSP430单片机、显示模块等。
由于TPS61040的输入电压低至1.8V，所以当断电后电容电压可以跌到1.8V单片机仍然能够获得足够的工作电压。
该方案的优点在于只用一片芯片，可以在较低的输入电压工作。
缺点是输入电压不是最低的，输出电压的X围太宽。
方案二：该方案指的是用两片TPS61040作为电源，其中一片单独为五颗LED做恒流使用，另外一片将输入电压升高后，提供给LED的恒流输入和单片机。
为了使升压电路的工作电压更低，采用自供电方式，即使用升压的输出电压为升压芯片供电。
这样可以再电容电压低至更低值时保证系统的正常工作，进一步延长断电延续时间。
还能为单片机提供一个相对稳定、合适的工作电压。
缺点是由于升压电路的加入，系统的效率会有所降低、成本会提高。
本设计采用后者方案，原因在于在对第一种方案测试之后发现：五颗LED 的供电电压远高于单片机的工作电压，导致必须加入降压稳压拓扑，不可行。
2012年辽宁省大学生电子设计竞赛微弱信号检测装置（A题）2012年8月5日摘要微弱信号检测装置是用以检测在强噪声背景下微弱正弦波信号的幅值，并数字显示出该幅度值的装置。
本设计首先将给定的噪声文件通过通过MP3或手机播放，由音频输出线输出音频电压信号，此音频电压信号由TI公司的音频放大器OPA2134进行幅度的调整输出噪声信号V N，可以达到1V 0.1V的要求。
正弦波信号源V S由函数信号发生器产生，采用TI公司的高精度运算放大器构建加法电路实现V C =V S+V N。
采用精密电阻构建电阻分压网络以实现100倍的幅度衰减。
经上述处理产生了带有噪声的微弱信号V C，并且噪声的频带覆盖了有用信号的频带。
带有噪声的微弱信号V C先经仪用放大器AD620进行前置放大，然后经低通滤波器和高通滤波器滤除2.1KHZ以上和400HZ以下的噪声信号，再经OPA2227进行二次放大，使得待测信号的噪声得到抑制。
为了剥离噪声，采用了锁相相关技术和取样积分方法。
采用原始的正弦信号V S作为参考信号，此参考信号经运放阻抗隔离后进行滤波，为达到与待测信号V C同相，参考信号的滤波与待测信号的滤波电路一致。
滤波后的参考信号经比较器后得到与待测信号同频同相的。
待测信号与参考方波信号经CD4066后变为半波信号，在经积分环节可得到与峰值有关的直流信号。
最后由MSP430单片机内部的A/D进行采样与数据处理，最后依据经实验测试得到输出结果与待测值的比例系数，可以求出正弦信号的峰值。
关键词:微弱信号检测；峰峰值；均方根值；锁相放大；取样积分；目录摘要 (2)Abstract ......................................................................................................................... 错误！未定义书签。
2012年山东省大学生电子设计竞赛A题低功耗数字多功能表的设计制作低功耗数字多功能表的设计制作摘要：用低功耗单片机为控制核心，设计了低功耗数字多功能表。
本系统包括：直流电压、交流电压、电阻、电容、三极管放大倍数的测量和正弦波信号源电路。
为了提高测量精度，在信号源、电阻、交流电压三个测量电路中，用OPA2111精密仪器放大器芯片，设计了自动较零型仪器放大器。
交流电压信号处理电路中，采用了AD736交流变直流芯片，测量精度较高。
按照题目要求完成了全部功能，并自由发挥增加了晶体管PN结电压的测量功能及温度测量功能。
仿真结果和试验数据表明，本系统具有较高的测量精度，再加后期研发完善，可推广作为数字万用表使用。
关键词：数字多功能表，低功耗，高精度，单片机控制Abstract: With low power consumption single-chip microcomputer as control core, design the low power consumption digital multi-function table. This system includes: dc volts, ac voltage, resistance, capacitance, triode magnification factor measurement and sine wave signal source circuit. In order to improve the measurement precision, the signal source, resistance, ac voltage three in the measurement circuit, with OPA2111 precision instrument amplifier chip, design the automatic a zero type instrument amplifier. In the ac voltage signal processing circuit, adopted AD736 ac variable dc chip, has high accuracy. According to the topic request completed all function, and free play to increase the diode and triode p-n junction voltage measurement function. The simulation results and test data show that this system has high measurement precision, add later research and perfect, can be generalized as digital multimeter use.Keywords: digital multi-function table, low power consumption, high precision, single-chip microcomputer control目录1.方案选择及论证 (3)1.1方案选择 (3)1.2设计方案 (3)2.硬件电路设计及理论分析计算 (3)2.1低功耗供电系统电路 (3)2.2直流电压测量电路 (4)2.3交流电压测量电路 (4)2.4电阻测量电路 (5)2.5电容测量电路 (5)2.6三极管放大倍数测量电路 (6)2.7正弦波信号源电路 (6)3系统软件设计 (7)3.1主程序流程图 (7)3.2系统自动休眠设计 (7)4.测试方案和测试结果分析 (7)4.1直流电压测量方法和测试结果 (7)4.2交流电压测量方法和测试结果 (7)4.3电阻测量方法和测试结果 (8)4.4电容测量方法和测试结果 (8)4.5三极管放大倍数测量方法和测试结果 (8)4.6正弦波信号源测量方法和测试结果 (8)4.7晶体管PN结电压测量方法和测试结果 (9)5自由发挥部分 (9)5.1测晶体管PN结电压电路 (9)5.2温度测量电路 (9)6结论 (9)参考文献 (10)附录1：系统电路原理总图 (11)附录2：部分程序清单 (12)1.方案选择及论证1.1 方案选择方案一：选用MSP430单片机为控制核心。
电子设计竞赛总结电子设计竞赛过去一个月了，应学校要求同时也是想对这次比赛做一个自我总结，故作此文。
先回顾一下这整个过程吧，确切的讲电子设计竞赛应该从五月份的校内选拔赛就开始算起了，记得当时准备参加比赛并交了作品的有很多队的，校内选拔之后就只剩下20多个队了。
期末考试结束数学建模培训结束之后就开始电子设计竞赛的培训了，每天泡在实验室里面，一点一点不断地学习着进步着。
通过一个假期的准备，基本具备了参加比赛的能力，至少觉得已经把可能会用到的工具软件模块都学会使用了。
然后开始了一个四天那么长的比赛过程，选题、整体框架的构思、具体到每个模块的实现、各个模块的调试、整体的调试、撰写报告、装箱。
再之后是现场测试、再之后是综合测评。
这些过程我们这个队走过的，只差着最后的天津比赛了，有点遗憾有点不甘，更多的则是痛定思痛的自我反思。
细细的来讲一下每一个过程吧。
校内的选拔赛，没有很高的要求，只要是一心想好好参加比赛的队伍稍微用心一点都可以通过，毕竟学生想参加比赛学院那边是不会阻挠的。
因此这个选拔赛不需要你之前就具备很高的电子设计水平，更多的是需要你下定决心好好参加比赛，一个队伍花那么一两天的时间认真做一个作品就能够获得参加比赛的资格了。
就这次选拔赛，我们小组做的是一个简易的电子琴，使用51单片机作为核心控制器，由于电路简单并且那个时候我们还不具备制作印制电路板能力，因此就用万用板直接搭建了。
功能不算复杂，但是已经算是一个完整的电子琴系统了，内置歌曲、弹奏、录音等功能都有了。
暑假的培训十分重要，大部分的队伍都是之前没有参加过电子设计大赛甚至是没怎么接触过电子设计的，仅有点一点电路的知识也仅限于理论，很多东西都没有实际应用过。
同时暑假的培训也是培养一个队伍团队默契的好时机。
队伍和个人都可以在这个假期得到很好的锻炼，整个假期下来会突然发觉之前不知道的东西都学会了，从电路设计、画电路板、制板、焊接、调试都有很大的提高。
最重要的是通过这个培训过程，队伍中各个成员的分工也渐渐的明确了，队伍的侧重方向也渐渐明显了，这点也十分重要。
全国大学生电子设计竞赛2012年TI杯模拟电子系统专题邀请赛设计报告参赛题目：高效LED驱动电路（A题）参赛对号：xxx参赛选手：xxx参赛地点：xxx参赛时间：2012-8-28~2012-8-292012-8-29摘要：本文主要介绍基于MSP430G2553的高效LED驱动电路的系统设计。
该设计的LED驱动主回路是以TI公司的DC/DC升压芯片TPS61040为核心的恒流源电路，通过MSP430G2553对恒流源电路的给定控制，实现对LED电流的准确设定。
为了实现延长断电后的恒流延续时间，我们采用单独的TPS61040做自供电升压稳压电源，为单片机提供稳定的、更长时间的工作电压。
为了方便设定值的读取，综合考虑系统的设计成本，采用两位数码管显示设定电流值。
最终，通过设置超级功耗单片机的低功耗模式进入断电期，真正实现了高效的LED驱动。
关键字：高效LED驱动msp430低功耗21.系统方案论证1.1供电方案论证方案一：该方案是指只用一片TPS61040为整个系统提供电源，包括五颗白光LED、MSP430单片机、显示模块等。
由于TPS61040的输入电压低至1.8V，所以当断电后电容电压可以跌到1.8V单片机仍然能够获得足够的工作电压。
该方案的优点在于只用一片芯片，可以在较低的输入电压工作。
缺点是输入电压不是最低的，输出电压的范围太宽。
方案二：该方案指的是用两片TPS61040作为电源，其中一片单独为五颗LED做恒流使用，另外一片将输入电压升高后，提供给LED的恒流输入和单片机。
为了使升压电路的工作电压更低，采用自供电方式，即使用升压的输出电压为升压芯片供电。
这样可以再电容电压低至更低值时保证系统的正常工作，进一步延长断电延续时间。
还能为单片机提供一个相对稳定、合适的工作电压。
缺点是由于升压电路的加入，系统的效率会有所降低、成本会提高。
本设计采用后者方案，原因在于在对第一种方案测试之后发现：五颗LED 的供电电压远高于单片机的工作电压，导致必须加入降压稳压拓扑，不可行。
1.2主控器方案论证方案一：采用MSP430G2553作为控制器，其资源包括10位AD，14个I/O，5种低功耗模式等，满足本设计的需要。
优点在于该单片机工作电压可低至1.8V,编程控制方便，能够满足要求。
缺点是型号低端，功耗不如其他两种型号低，尤其是MSP430FR5739.方案二：采用MSP430F5529作为控制器，其资源包括10位AD，I/O，6种低功耗模式等，满足本设计的需要。
优点在于该单片机工作电压可低至1.8V,低功耗模式功耗非常低。
缺点是编程控制不熟悉。
方案三：采用MSP430FR5739作为控制器，其资源包括10位AD，I/O，9种低功耗模式等，满足本设计的需要。
优点在于低功耗模式功耗极低。
缺点是该单片机工作电压达2V，编程控制不熟悉。
综合上述来看，本设计选择了熟悉的MSP430G2553作为控制器，在断电后开启低功耗模式，基本能够得到比较理想的性能。
31.3恒流控制方案论证方案一：采用PWM方式控制LED电流。
优点：不需要额外的器件，可由单片机资源完成，节约成本，控制精度比较高。
缺点：电流采样比较困难，存在很大纹波，降低控制判断的准度。
方案二：采用D/A输出电压的方式控制LED电流。
优点：控制精度高，纹波小，有利于采样。
缺点：加入D/A芯片，提高成本，电压基准不准确，带来控制误差。
本设计采用方案二，使用DAC7512做D/A转换。
2.理论分析与计算2.1设定电流精度计算由于题目要求（1）中要求上电初始值为1mA，变化范围为1mA～22mA可循环，步进为3mA，控制精度为±0.2mA，并尽量提高控制精度。
因此在选择A/D 之前，为了能达到要求精度，我们作出如下简单的理论值计算：采样分辨率：A/D检流电阻的选择：D/A电流分辨率：2.2能量消耗计算由于题目要求（2）中要求开关S1断开后，电路由电容C供电。
控制LED驱动电路，在保证LED串上电流不小于0.5mA的前提下，尽可能延长对LED的供电45时间。
这是对系统功耗和效率的考察，因此我们先作出理想情况下的理论值计算：电容C理想存储电能：（假设电容充电足够久，并忽略漏电流）=1.79685J断电后供五颗LED 以0.5mA 电流保持时间：（只计LED 耗电量且电容电能全部输出）由以上计算可知，若电容在最为理想的情况下，只供五颗LED 0.5mA 亮越4分钟。
但实际情况与此相去甚远，原因有如下几点：第一：电容存在内阻，不可能做到完全充满电，也不可能做到将电容中的电能完全释放出来；第二：除了LED 消耗电能，还有大量的电能消耗于DC/DC 变换器及控制器等其他电路，这部分电能流失不可不计；第三：为了维持电流0.5mA 稳定不变，电容电压跌至1.3V 左右，变换器就将失稳，停止工作，LED 将迅速熄灭，因此电容将残留部分能量。
3.电路与程序设计图1系统结构框图示意3.1硬件电路设计3.1.1LED恒流驱动电路LED恒流驱动电路参照TPS61040数据手册上的典型运用，设计电路如图2所示。
该电路的输入电压是来自于前级的另外一片TPS61040，因此断电后能稳定的工作较长时间。
出于降低功耗提高效率的考虑，设计两种不同阻值的采样电阻，通过单片机控制三极管开关状态选择。
恒流闭环的反馈端来自于数模转换电压与取样电压经电阻分压的结果，以达到能通过单片机D/A给定电流的效果。
3.1.2自供电升压电路为了进一步降低TPS61040的工作电压阀值，采用如图3所示的自供电升压电路拓扑结构。
将升压输出引入TPS61040的供电端，从而抬高输入电压，使得在输入电压低于TPS61040最低工作电压时仍然能正常工作。
3.1.3显示电路67图4八段LED 显示电路由图4可知，本次使用的两片一位LED 是由74HC164来做串行转并行静态驱动的。
这样只需要两根线与单片机相连，与动态并行扫描比较，既节约了硬件资源，又节省了单片机的软件开销。
3.2系统软件设计图5主程序流程图示意如图5所示，程序执行的流程如下所述：第一步：在程序开始执行时，首先检测输入电压是否低于阀值，判断系统是否掉电，若掉电，直接进入低功耗模式；若未掉电，进行数据校准。
第二步：在现场校准之后，通过检测按键，读取电流设定值，并通过D/A输出设定值；第三步：循环检测是否掉电，若掉电，直接进入低功耗模式；若未掉电，检测电流是否下降到阈值，如果到了，指示灯显示，否者返回到设定电流。
测试方案与测试结果4.如图6所示为本设计的测试电路，图中C是一颗0.33F的法拉电容，断电后为系统提供能量。
毫安表直接与五颗白光LED串联接入驱动回路，以检测流过LED的电流值。
本次设计两个参数测试实验，如下文详述。
4.1测试设定电流精度按照题目要求，设计实验为设定电流精度检测。
实验过程中接通开关S，通过循环按键K，步进3.00mA，按表1数据依次设定，并读取毫安表上显示的电流中。
偏差的计算公式为：值，记录于表11.00 4.007.0010.0013.0016.0019.0022.00设定电流（mA）1.01 3.967.069.9813.0216.1019.0321.97实际电流（mA）110.860.20.150.630.150.13偏差（%）89表1设定电流精度测试表由表1数据可见，从1.00~22.00mA 设定电流偏差不超过1%，满足高精度要求。
4.2测试断电工作时间按照题目要求，设计该实验测试系统效率和功耗。
实验开始时闭合开关S，任意设定电流值，到足够长时间（至少等到电容C 两端电压达到3.3V 输入电压），然后准备断开开关，在断开开关的同时秒表开始计时，注意观察毫安表显示的电流值，等到电流值下降到小于0.5mA 时，立即停止计时，并记录于表2。
多次重复测量并计算平均值。
次数12345678平均时间1’27”1’20”1’18”1’23”1’19”1’11”1’20”1’18”1’19.5”表2断电续航时间测试表通过以上数据结果与之前的理论值比较，作出如下的效率估算：5.结论本次设计完成了TPS61040的五颗LED 恒流驱动电路设计、前级TPS61040升压电路设计、DAC7512设计、数码管显示设计等硬件系统设计，经过多次调试最终达到硬件稳定完成预期工作。
基于MSP430G2553的控制系统软件调试包括定时器、I/O 口、10位A/D 等，最终完善所有预期功能，并且与硬件连调通过，性能良好。
经过设计实验测试，该系统用单片机控制LED 发光管亮度。
流过LED 的平均电流可通过按键控制。
上电初始值为1mA，变化范围为1mA～22mA 可循环，步进为3mA，控制精度为±0.1mA。
开关断开后，电路由电容供电。
在保证LED 串上电流不小于0.5mA 的前提下，延长对LED 的供电时间达1’27”。
用单片机检测流过LED 串的电流。
在当流过LED 串的电流在1mA-0.5mA 之间时，单片机开发板上的LED 指示灯熄灭；当流过LED 串的电流大于1mA 或小于0.5mA 时，点亮LED指示。
除了要求完成功能之外，本设计还加入数码管显示部分，能显示设定电流值，方便设定。
10高效LED驱动电路（A题）组号：069参考文献[1]Texas Instruments,Incorporated[SCHS155,C]．CD54HC164,CD74HC164, CD54HCT164,CD74HCT164(Rev.C)Data Sheet．Texas Instruments，2012．[2]Texas Instruments,Incorporated[SBAS156,B]．Low-Power Rail-To-Rail Output12-Bit Serial Input D/A Converter(Rev.B)Data Sheet．Texas Instruments，2012．[3]Texas Instruments,Incorporated[SLVS413,E]．Low Power DC/DC Boost Converter in SOT-23Package(Rev.E)Data Sheet．Texas Instruments，2012．[4]Texas Instruments,Incorporated[SLAS735,F]．MSP430G2x53, MSP430G2x13Mixed Signal Microcontroller(Rev.F)Data Sheet．Texas Instruments，2012.11。
