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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题目二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路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。
★历年电子设计大赛题目_共10篇范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994题目一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1997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）2．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。
其原理示意图如下所示。
二、要求1、基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。
2、发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1 mA；（4）纹波电流≤0.2mA；（5）其他。
三、评分标准四、说明1、需留出输出电流和电压测量端子；2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样电阻上测量电压换算成电流；3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。
数控直流恒流源的设计与制作发表日期：2006年5月1日出处：本站原创【编辑录入：zouwenkun】指导老师:王贵恩博士制作人:彭浦能、梁星燎、林小涛《数控直流恒流源》《数控恒流源获奖证书》摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示电流设定值和实际输出电流值。
本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（AD7543）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。
单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转换后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数字量形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。
全国大学生电子设计竞赛题目分析全国大学生电子设计竞赛题目类型简介由国家教委高教司倡导并组织的全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2003年已经成功地举办了6届。
从6届电子设计竞赛的试题来看，可以归纳成7类，即：（1）电源类：简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第三届）；（2）信号源类：实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），电压控制LC振荡器（A题）（第六届）；（3）高频无线电类：简易无线电遥控系统（第二届），调幅广播收音机（第三届），短波调频接收机（第四届），调频收音机（第五届）；（4）放大器类：实用低频功率放大器（第二届），高效率音频功率放大器（第五届），宽带放大器（B题）（第六届）；（5）仪器仪表类：简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（C题）（第六届），简易逻辑分析仪（D题）（第六届）；（6）数据采集与处理类：多路数据采集系统（第一届），数字化语音存储与回放系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届）。
（7）控制类：水温控制系统（第三届），自动往返电动小汽车（第五届）；简易智能电动车（E题）（第六届）；液体点滴速度监控装置（F题）（第六届）。
从以上试题可见，试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点。
涉及到的电子信息类专业的课程有：低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、可编程逻辑器件、EDA设计等；实践性教学环节有：电子线路实验课、微机原理实验课、课程设计、生产实习等；可选用的器件有：晶体管、集成电路、大规模集成电路、单片机、可编程逻辑器件等；设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具，如VHDL语言、Xilinx Foundation Series EDA工具、单片机编程器等。
不难看出，电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平，又引导高校在教学改革中应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。
电子设计大赛-高效数控恒流电源高效数控恒流电源摘要随着信息时代的飞速发展，电源设备也逐渐向数字化的方向发展。
电流源可以看作输出电压随着负载而变化，保证负载中的电流恒定不变。
本设计根据题目要求，采用以TI低功耗单片机MSP430F247为核心控制电路，开关电源控制芯片TPS5430作DC-DC变换电路。
该电路系统具有效率高、输出稳定、电流步进小、输出电流纹波小等特点，具有输入过压、输入欠压和输出过压保护功能，在故障排除后并能自动恢复。
本设计采用彩色液晶显示、红外遥控，控制方便且具有环境温度检测和显示时间等功能。
关键词：MSP430F247 TPS5430 高效率彩色液晶红外时钟温度检测目录1.前言 (1)2.总体方案设计 (1)1.1系统框图 (1)2.1方案论证与比较 (1)2.1.1 主控电路CPU选择 (1)2.1.2 恒流源的设计 (1)2.1.3 输出过压保护控制 (2)2.1.4控制电路电源 (2)2.1.5显示模块 (2)3.单元模块设计及理论分析 (2)3.1 DC-DC控制电路 (2)3.1.1．PWM芯片介绍 (3)3.1.2．主电路描述： (3)3.1.3．电路输出及器件参数计算： (3)3.2 AD和DA电路 (4)3.2.1AD采样电路 (4)3.2.2 DA输出电路 (5)3.3 保护模块 (6)3.3.1输入过压和欠压保护 (6)3.3.2输出过压保护及自动恢复 (6)3.4控制电路供电系统。
(7)3.4.1 CLM7660正负电压转换。
(8)3.5人机互换显示控制 (8)3.6 其它 (9)4.提高效率(加入功耗计算各模块，各芯片器件功耗) (9)5.程序设计 (10)6.系统测试 (12)6.1测试方案 (12)6.2测试环境和仪器 (12)6.3测试数据 (12)7．总结 (13)9．参考文献 (13)1.前言现今社会，电源设备智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，电源设备的性能备受人们的关注，尤其是效率和稳定性。
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路，它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，在差动放大电路，脉冲产生电路中得到了广泛应用。
2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。
设计题目要求设计并制作数控直流电流源，输入交流为200V－240V，50Hz，输出电流电压≤10V，具体技术指标如下：输出电流范围：20mA－2000mA，步进1mA；可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的 ≤给定值的0.1％＋1mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的 ≤测量值的0.1％＋3个字。
改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的 ≤输出电流值的0.1％＋1mA；纹波电流≤0.2mA。
根据上述设计要求，实现电流调节范围20mA－2000mA（输出电流电压≤10V），并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIP122型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小，其主回路电路如图1所示。
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计图1中负载端的 电压值（10V）决定了负载的 电阻值（5Ω），它又决定了电流源工作电源的 电压值及所用功率器件的极限电压参数。
后级R0为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00Ω，RL为负载电阻器（0Ω－5Ω），选用大功率滑线变阻器，由此可知负载电流IL≈VIN/R0，与RL无关，当VIN恒定不变时，改变采样电阻R0的阻值大小，可改变IL的恒定值，OP07输出端接TIP122的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足，同时TIP122能满足5A大电流的要求，电流调整率小且稳定。
由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤1‰，即1mA（输出电流电压≤10V）的指标，经计算，12位D/A转换器的转换 达0.0024V，满足系统要求的 ，笔者采用DAC1201KP－V型12位D/A转换器作为电流输出控制的转换 。
数控直流电流源摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案，给出了硬件组成和软件流程及源程序。
以STC89C52单片机为核心控制电路，利用12位D/A模块产生稳定的控制电压，12位A/D模块完成电流测量。
输出电流范围为20~2000mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进为1mA，纹波电流小，LCD同时显示预置电流值和实测电流值，便于操作和进行误差分析。
关键词：STC89C52 数控电流源Numerical Control DC Current SourceAbstract: This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. Use STC89C52 MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements. The current-output ranges 20 to 2000mA, with "+" and "-" stepping for 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured result at the same time, for easy operation and error analysis.Keywords:STC89C52 Numerical control Current source1 设计方案的选择1.1电路综合设计流程图1.1.1 数控电流源电路设计流程图1.2总体设计方案经初步分析设计要求，得出总体电路由以下几部分组成：电源模块，控制模块（包括AD、DA转换）恒流源模块，键盘模块，显示模块。
以下就各电路模块给出设计方案。
1.2.1 控制部分方案方案一：采用FPGA作为系统的控制模块。
FPGA可以实现复杂的逻辑功能，规模大，稳定性强，易于调试和进行功能扩展。
FPGA采用并行输入输出方式，处理速度高，适合作为大规模实时系统的核心。
但由于FPGA集成度高，成本偏高，且由于其引脚较多，加大了硬件设计和实物制作的难度。
方案二：采用单片机作为控制模块核心。
单片机最小系统简单，容易制作PCB，算术功能强，软件编程灵活、可以通过ISP方式将程序快速下载到芯片，方便的实现程序的更新，自由度大，较好的发挥C语言的灵活性，可用编程实现各种算法和逻辑控制，同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。
基于以上分析，选择方案二,利用STC89C52单片机将电流步进值或设定值通过换算由D/A转换，驱动恒流源电路实现电流输出。
输出电流经处理电路作A/D转换反馈到单片机系统，通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。
在器件的选取中，D/A转换器选用12位优质D/A转换芯片TLV5618，直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度12数转换芯片ADS7816。
.1.2.2 恒流源模块设计方案方案一：由三端可调式集成稳压器构成的恒流源。
其典型恒流源电路图如图1.2.1所示。
一旦稳压器选定，则U0 是定值。
若R固定不变，则I不变，因此可获得恒流输出。
若改变R值，可使输出 I改变。
因此将R设为数控电位器，则输出电流可以以某个步长进行改变。
此电路结构简单，调试方便，价格便宜，但是精密的大功率数控电位器难购买。
图1.2.1 三端集成稳压器构成的恒流源框图方案二：由数控稳压器构成的恒流源方案一是在U不变的情况下，通过改变R的数值获得输出电流的变化。
如果固定R不变，若能改变U的数值，同样也可以构成恒流源，也就是说将上图中的三端可调式集成稳压源改为数控电压源，其工作原理和上图类似。
此方案原理清楚，若赛前培训过数控电压源的设计的话，知识、器件有储备，方案容易实现。
但是，由1.2.2图可知，数控稳压源的地是浮地，与系统不共地线，对于系统而言，地线不便处理。
图1.2.2 数控电压源构成的恒流源框图方案三：采用集成运放的线性恒流源该恒流源输出的电流与负载无关, 通过使用两块构成比较放大环节，功率管构成调整环节，利用晶体管平坦的输出特性和深度的负反馈电路可以得到稳定的恒流输出和高输出阻抗，实现了电压—电流转换。
其原理框图如图1.2.3所示。
图1.2.3 集成运放构成的恒流源框图综合考虑，采用方案三，使用低噪音、高速宽带运放OP27BJ和达林顿管TIP122构成一个恒流源电路。
1.2.3 显示模块设计方案方案一：使用LED数码管显示。
数码管采用BCD编码显示数字，对外界环境要求低，易于维护。
但根据题目要求，如果需要同时显示给定值和测量值，需显示的内容较多，要使用多个数码管动态显示，使电路变得复杂，加大了编程工作量。
方案二：使用LCD显示。
LCD具有轻薄短小，可视面积大，方便的显示汉字数字，分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。
综上所述，选择方案二。
采用12864汉字图形点阵液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值。
1.2.4 键盘模块设计方案方案一：采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。
缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多。
方案二：采用标准4X4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。
题目要求可进行电流给定值的设置和步进调整，需要的按键比较多。
综合考虑两种方案及题目要求，采用方案二，方便进行扩展。
1.2.5 电压源模块设计方案系统需要多个电源，单片机、A/D、D/A使用+5V稳压电源，运放需要±18V稳压电源，同时题目要求最高输出电流为2000mA，电源需为系统提供足够大的稳定电流。
综上所述，采用三端稳压集成7805、78H15、79H15分别得+5V和±12V的稳定电压，78H、79H 系列稳压器输出电流可以达到5A，能为系统提供足够大的稳定电流。
利用该方法实现的电源电路简单，工作稳定可靠。
1.3 系统组成经过方案比较与论证，最终确定系统的组成框图如图1.3.1所示。
图1.3.1 系统组成框图2单元电路的设计2.1控制模块电路设计2.1.1最小系统电路设计通过键盘模块输入给定的电流值或是步进调整信号传送给单片机，单片机在接受到信号后进行处理运算，并显示其给定的电流值，然后经D/A转换以输出电压，驱动恒流源电路实现电流输出，并将采样电阻上的电压经过A/D转换输入单片机系统，通过补偿算法进行数值补偿处理，调整电流输出，并驱动显示器显示当前的电流值。
最小系统的核心为STC89C52，为了方便单片机引脚的使用，我们将单片机的引脚用接口引出，电路如图2.1.1所示：P0口和P3.0～P3.3是LCD接口；P1口作为A/D与D/A转换接口；P2口为键盘接口。
图2.1.1 最小系统原理图2.1.2 D/A 转换电路设计根据设计基本要求，电流的输出范围为200mA ～2000mA ，将最高输出电流2000mA 进行十进制～二进制转换有102(2000)(11111010000)要满足步进为1mA 的要求，需选用十二位的D/A 转换器，TLV5618是较好的选择。
TLV5618是带有缓冲基准输入(高阻抗)的双路12位电压输出DAC 。
DAC 输出电压范围可编程为基准电压的两倍，其输出电压V out =2×V ref ×D/4096有两个输出端口A 和B ，且它们可以同步刷新。
此外，该器件还包含上电复位功能。
通过3线串行总线可对TLV5618实现控制，可采用单5V 电源进行供电。
在快速、慢速模式下功耗分别为8mW 和3mW ，输入数据的刷新率可达1.21MHz 。
图2.1.2 DA转换电路2.1.3 A/D转换电路设计A/D转换采用BB公司的ADS7816构成的转换电路，如图2.1.3。
ADS7816是12位串行模/数转换器，采样频率高达200kHz，转换所需时间短，转换精度高。
ADS7816转换器将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。
同时，A/D采样回来的电流经过单片机处理传送到LCD，可以显示当前的实际电流值。
图2.1.3 AD转换电路2.2恒流源电路设计恒流源电路的设计是本系统设计的核心，它采用电压来控制电流的变化。
为了能产生恒定的电流，我们采用电压闭环反馈控制。
恒流源电路原理图如图2.2.1所示，该电路主要由运算放大器、大功率达林顿管、采样电阻RS 、负载RL等组成。
取样电阻RS从输出端进行取样，再与基准电压比较，并将误差电压放大后反馈到调整管，使输出电压在电网电压变动的情况下仍能保持稳定。
电路中调整管采用大功率达林顿管TIP122，既能满足输出电流最大达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。
RS选用热稳定性好的康铜丝，并选取较大值（2Ω），使得在电流较低时也能获得较大的电压值。
运算放大器采用高精度的OP27BJ作为电压跟随器。
DAOUT即为输入电压Ui,当Ui一定时，运算放大器的Ui=US ,I=IL=IS=Ui/RS,即I不随RL的变化而变化，从而实现压控恒流。
由此得到恒流源输出电流的大小为：I0= Ui/RS图2.2.1 恒流源电路原理图2.3 键盘电路设计在设计中，使用标准的4x4键盘，可以实现0～9数字输入，“+”、“-”步进设置。
其电路图如图2.3.1所示。
图2.3.1 键盘电路原理图2.4 显示电路设计本设计采用12864型汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（12X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。
可显示内容为192列×64行，还带多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。
12864采用8位并行接法，与单片机P3和P4口相连，用于显示设定值与当前测量值。
其接口如图2.4.1所示。
图2.4.1 LCD显示电路原理图2.5 稳压电源设计在本设计中,运放需±18V供电，单片机需、A/D、D/A需+5V供电，采用三端稳压器7805、78H15、79H15构成一稳压电源，题目要求输出电流范围是200mA～2000mA，而78H、79H系列稳压器输出电流最大可以达到5A，能为系统提供足够大的稳定电流。
