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2017年全国大学生电子设计竞赛试题设计报告四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】廖聪，吴雨航，张锦华摘要：根据四旋翼飞行器飞行原理，首先根据设计方案采购了飞行器机体模型，选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置，选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件，并做了大量的系统软硬件调试工作，最终完成了整体设计。
根据系统动力学模型设计控制算法，设计控制系统控制规律，主要包括两个控制回路姿态控制回路、位置控制回路。
在仿真软件平台上，进行控制算法验证及实验研究，优化飞行控制算法参数。
最后，设计实时性高的控制系统软件程序，进行相关实验调试工作，最终设计出能够实现一键飞行探测跟踪的四旋翼自主飞行器。
关键词：ATMEGA2560 瑞萨R5F523T5ADFM MPU6000陀螺仪超声传感器一、系统方案根据设计任务的要求，本系统包括飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块、测距模块等。
1、飞行控制模块的选择飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心。
按照题目要求，飞行控制模块由ATMEGA2560处理器的开发板专门实现飞行控制算法。
为了实现自主飞行探测跟踪，必须要形成控制的闭环回路，必须要有检测和反馈系统状态的传感器，包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。
目前看来，国内外普遍应用MEMS器件来获取姿态、高度、空速、经纬度等信息。
此外这中间还需要有A/D采样电路、信号调理电路对采集的电信号进行必要的转换和简单的滤波。
针对四旋翼飞行器，控制方法有PID控制、反步法、滑模控制等飞行控制算法，我们采用经典的PID控制算法。
2、驱动模块的选择方案一：采用普通直流电机。
普通直流电机有价格低廉、使用简单等优点，但其扭矩较小，可控性差，此系统要求控制精度高、速度快、且质量要小，所以直流电机一般不能满足要求。
方案二：采用无刷直流电机，其具有响应速度快、较大的启动转矩，从零转速至额定转速具备可提供定转矩的性能。
2017年全国大学生电子设计竞赛滚球控制设计报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2017年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛题目：滚球控制系统题目编号： B参赛队编号：XZ037参赛队学校：参赛队学生：2017年8月12日摘要：本设计是以STM32单片机为核心、采用视觉检测技术的的滚球控制系统，实现对小球在平板滚动的精确控制功能。
本设计基本模块包括MCU、摄像头、显示屏、机械平台、按键输入，其中MCU即STM32 F429开发板，摄像头采用OV2640，显示屏选择7寸TFT触摸屏。
通过摄像头获得图像数据，分析小球位置来控制平板倾斜，达到控制小球的目的。
关键词：单片机STM32、视觉检测、图像识别、OV2640Abstract: This design is based on STM32 single-chip microcomputer and the ball rolling control system with visual detection technology to realize the precise control function of the pellet rolling. The basic modules of this design include MCU, camera, display, mechanical platform, keystroke input, among which MCU is the STM32 F429 development board, the camera adopts OV2640, and the display screen selects the 7-inch TFT touch screen. The image data is obtained by the camera, and the position of the ball is analyzed to control the tilt of the plate to achieve the goal of controlling the pellet.Keywords: OV2640、Vision Detection Technology、Image Identification目录一前言 (4)二系统方案设计 (5)1 平板控制方案 (5)2 位置采集方案 (5)3 小球材料方案 (5)三理论分析与计算 (6)1 小球位置的分析与计算 (6)2 控制算法分析 (6)四电路与程序设计 (7)1 系统程序流程设计 (7)2 摄像头电路 (7)3 视觉定位流程设计 (7)4 舵机的控制思路 (8)五系统测试 (8)1 测试仪器 (8)2 测试方案及结果 (8)6 总结 (9)一前言题目要求我们在3cm直径的圆内稳定2cm左右的小球，精度很高。
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AbstractThe 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简易水情检测系统（P题）【专科组】一、系统方案本系统主要由单片机STC89C52模块、LCD显示模块、PCF8591电压转换模块、电源模块、水位检测模块、PH值检测模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题设计报告四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】廖聪，吴雨航，张锦华摘要：根据四旋翼飞行器飞行原理，首先根据设计方案采购了飞行器机体模型，选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置，选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件，并做了大量的系统软硬件调试工作，最终完成了整体设计。
根据系统动力学模型设计控制算法，设计控制系统控制规律，主要包括两个控制回路姿态控制回路、位置控制回路。
在仿真软件平台上，进行控制算法验证及实验研究，优化飞行控制算法参数。
最后，设计实时性高的控制系统软件程序，进行相关实验调试工作，最终设计出能够实现一键飞行探测跟踪的四旋翼自主飞行器。
关键词：ATMEGA2560 瑞萨R5F523T5ADFM MPU6000陀螺仪超声传感器一、系统方案根据设计任务的要求，本系统包括飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块、测距模块等。
1、飞行控制模块的选择飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心。
按照题目要求，飞行控制模块由ATMEGA2560处理器的开发板专门实现飞行控制算法。
为了实现自主飞行探测跟踪，必须要形成控制的闭环回路，必须要有检测和反馈系统状态的传感器，包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。
目前看来，国内外普遍应用MEMS器件来获取姿态、高度、空速、经纬度等信息。
此外这中间还需要有A/D采样电路、信号调理电路对采集的电信号进行必要的转换和简单的滤波。
针对四旋翼飞行器，控制方法有PID控制、反步法、滑模控制等飞行控制算法，我们采用经典的PID控制算法。
2、驱动模块的选择方案一：采用普通直流电机。
普通直流电机有价格低廉、使用简单等优点，但其扭矩较小，可控性差，此系统要求控制精度高、速度快、且质量要小，所以直流电机一般不能满足要求。
方案二：采用无刷直流电机，其具有响应速度快、较大的启动转矩，从零转速至额定转速具备可提供定转矩的性能。
光伏并网发电模拟装置（A题）设计与总结报告（摘要）本系统是以STC89S54单片机为控制核心，控制ZXCD1000产生SPWM脉冲，用以驱动逆变器完成DC-AC转换，经LC低通滤波网络，最终通过工频变压器完成电压输出。
单片机控制MAX1247 A/D采样和MAX525 D/A比较调整，以实现欠压保护和电流保护。
电流保护功能以及欠压和过流故障排除后，通过单片机程序控制过装置自动恢复正常状态。
同时，单片机通过控制AD603，配合MAX525 D/A 转换器调整输入正弦波，进而控制完成最大功率点追踪功能。
1 方案论证逆变器是本设计方案的核心部分，逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种。
方案一：推挽电路。
功率晶体管共地连接，驱动及控制电路简单。
由于变压器具有一定漏感，可限制短路电流，电路的可靠性高。
缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。
方案二：高频升压变换技术。
这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，可实现高功率密度逆变，但工作频率均在20kHz以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小，重量轻。
方案三：全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点。
感性负载，输出电压波形也不会畸变。
该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。
根据题目要求，综合考虑到工作频率和变压器的利用效率，决定采用主要由场效应管组成全桥逆变电路并配合隔离驱动电路实现逆变。
整个系统可以划分为单片及控制部分和主电路转换两部分。
其中单片机及其控制部分包括STC89S54单片机核心，增益可变放大器和通过单片机控制的欠压保护、过电流保护和最大功率点跟踪部分。
主电路部分包括SPWM脉冲发生部分，隔离驱动电路，全桥变换，低通滤波和工频隔离变压器组成。
系统框图如图1所示。
图1 系统框图为了更好的实现各个部分及组成模块的功能，下面对以上各个模块方案进行比较论证。
1.1 控制模块方案一：采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。
2017年全国大学生电子设计竞赛————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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 (3)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 (4)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。
2017年全国大学生电子设计竞赛**赛区
设计报告封面
作品编号：（由组委会填写）… …………… ……………剪切线……………… …………… …
作品编号：（由组委会填写）
说明
1.为保证本次竞赛评选的公平、公正，将对竞赛设计报告采用二次编码；
2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；
3.“作品编号”由组委会统一编制，参赛学校请勿填写；
4.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会印制编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3367F”。
5. 本页允许各参赛学校复印。
2017年全国大学生电子设计竞赛简易水情监测系统（P题）
2017年8月12日。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题设计报告四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】摘要：根据四旋翼飞行器飞行原理，首先根据设计方案采购了飞行器机体模型，选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置，选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件，并做了大量的系统软硬件调试工作，最终完成了整体设计。
根据系统动力学模型设计控制算法，设计控制系统控制规律，主要包括两个控制回路姿态控制回路、位置控制回路。
在仿真软件平台上，进行控制算法验证及实验研究，优化飞行控制算法参数。
最后，设计实时性高的控制系统软件程序，进行相关实验调试工作，最终设计出能够实现一键飞行探测跟踪的四旋翼自主飞行器。
关键词：ATMEGA2560 瑞萨R5F523T5ADFM MPU6000陀螺仪超声传感器一、系统方案根据设计任务的要求，本系统包括飞行控制模块、驱动模块、飞行导航模块、测距模块等。
1、飞行控制模块的选择飞行控制模块是四旋翼自主飞行器的核心。
按照题目要求，飞行控制模块由ATMEGA2560处理器的开发板专门实现飞行控制算法。
为了实现自主飞行探测跟踪，必须要形成控制的闭环回路，必须要有检测和反馈系统状态的传感器，包括四旋翼的姿态、经纬度、航向、高度、空速、角速率等信号。
目前看来，国内外普遍应用MEMS器件来获取姿态、高度、空速、经纬度等信息。
此外这中间还需要有A/D采样电路、信号调理电路对采集的电信号进行必要的转换和简单的滤波。
针对四旋翼飞行器，控制方法有PID控制、反步法、滑模控制等飞行控制算法，我们采用经典的PID控制算法。
2、驱动模块的选择方案一：采用普通直流电机。
普通直流电机有价格低廉、使用简单等优点，但其扭矩较小，可控性差，此系统要求控制精度高、速度快、且质量要小，所以直流电机一般不能满足要求。
方案二：采用无刷直流电机，其具有响应速度快、较大的启动转矩，从零转速至额定转速具备可提供定转矩的性能。
因系统精度较高，足够精确控制飞机的速度。
全国大学生电子设计竞赛设计报告Modified by JACK on the afternoon of December 26, 20202017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AbstractThe 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简易水情检测系统（P题）【专科组】一、系统方案本系统主要由单片机STC89C52模块、LCD显示模块、PCF8591电压转换模块、电源模块、水位检测模块、PH值检测模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
摘要：本设计以STM32F103单片机为控制核心，采用全桥式DC-AC拓扑结构，设计了输出电压和频率稳定，同时输出功率在一定范围内可调的三相逆变器，制作了由两个三相逆变器等组成的微电网模拟系统。
本系统由STM32单片机输出SPWM波控制IR2110驱动芯片驱动开关管实现正弦逆变。
采用数字PID算法实现电压反馈精准控制输出电压，通过零点检测校正输出电流相位控制相位同步，采用主从设置法实现均流控制，有效地控制了两组逆变器。
本系统具有过流保护功能，反馈系统自动调整输出功率，由OLED显示当前工作状态。
系统达到了设计要求中的大部分指标，工作稳定，经济简洁，可靠性较高。
关键词：STM32F103 SPWM 正弦逆变一、系统方案1.DC-AC模块拓扑结构的选择系统要求逆变器提供三相对称交流电。
考虑以下两种方案能够实现逆变。
方案一：三相三桥式电路结构。
三相三桥式电路成本低，能够通过软件进行补偿，电路结构简单，容易实现。
但程序控制相对复杂。
方案二：三相四桥式电路结构。
三相四桥式电路工作效率高，不会产生泻流，同时具有抗不平衡功能。
但电路结构复杂，驱动电路也相对复杂。
结合本题要求，逆变器需提供三相对称交流电且考虑到时间问题，所以采用方案一。
2.控制系统的选择方案一：采用MSP430单片机。
MSP430系列是一种16位超低功耗、具有简单指令集的混合信号处理器。
能够在25MHz晶振的驱动下，实现40ns的指令周期，具有16位的数据宽，具有独特的超低功耗，中断源较多，并且可以任意嵌套。
方案二：采用STM32F103处理器。
STM32系列运行速度快，时钟频率可达72MHz，11个定时器以及丰富的I/O口，并且内置3个12位的A/D转换器，2个12位D/A转换器，其高级定时器可产生带死区互补的PWM波，性价比较高。
鉴于STM32F103处理器运行速度更快，成本更低，资源也满足设计要求，因此本设计选用方案二。
3.电流检测方案的选择方案一：霍尔传感器。
2011 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2011 年8 月31 日8:00 竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3 人，开赛后不得中途更换队员。
（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2011 年9 月3 日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
开关电源模块并联供电系统（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图1）。
图1 两个DC/DC 模块并联供电系统主电路示意图二、要求1.基本要求（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压U O=8.0±0.4V。
（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。
（3）调整负载电阻，保持输出电压U O=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和I O =1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
（4）调整负载电阻，保持输出电压U O=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和I O =1.5A 且按I1:I2= 1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
2. 发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压U O=8.0±0.4V，使负载电流I O 在1.5~3.5A 之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
2017全国大学生电子设计竞赛设计报告模板(最新)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）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）XXXXXXX（2）XXXXXXX（3）XXXXXXX2、XXXX的计算（1）XXXXXXX（2）XXXXXXX（3）XXXXXXX3、XXXX的计算（1）XXXXXXX（2）XXXXXXX（3）XXXXXXX三、电路与程序设计1、电路的设计（1）系统总体框图系统总体框图如图X所示，XXXXXX图X 系统总体框图（2）XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X XXXX子系统电路（3）XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X XXXX子系统电路（4）电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。
为整个系统提供5V或者12V电压，确保电路的正常稳定工作。
这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。
2、程序的设计（1）程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。
1）键盘实现功能：设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。
2）显示部分：显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率。
2、程序设计思路（2）程序流程图1、主程序流程图2、XXX子程序流程图3、XXX子程序流程图4、XXX子程序流程图四、测试方案与测试结果1、测试方案（1）硬件测试（2）软件仿真测试（3）硬件软件联调2、测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
第一页是空白页2017年全国大学生电子设计竞赛四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】2017年8月12日摘要本系统由数据信息采集、数据信号处理、飞行姿态稳定和航向控制部分组成。
系统选用瑞萨RX23T MCU单片机作为主控芯片，以STM32F103VET6为核心的飞控完成飞机自稳，通过超声波传感器来检测飞行高度，再通过瑞萨芯片分析并向飞控传递信号来保持或改变飞行状态。
利用无线信号发射接收装置来建立小车与飞行器之间的联系，完成配对后会有二极管和扬声器发出配对成功信号，再通过接收方位信号的改变来调整飞行姿态以完成跟随小车的目标。
关键词：瑞萨R5F523T5ADFM单片机STM32F103VET6最小系统板超声波测距PID算法无线收发模块目录1系统方案 01.1 控制系统的选择 01.2 飞行姿态控制的论证与选择 01.3 高度测量模块的论证与选择 01.4 电机及调速方案的论证与选择 01.5 无线信号发射与接收模块的论证与选择 (1)2系统理论分析与计算 (1)2.1控制方案的设计与分析 (1)2.1.1 飞行器起飞及悬停方案设计 (1)2.1.2 飞行姿态控制设计 (1)2.1.3 飞行高度控制 (1)2.1.4 小车与飞行器联动设计 (2)2.2 参数的计算 (2)2.2.1 飞行稳定的PID计算 (2)2.2.2 高度控制的PID计算 (2)2.2.3 声光联动的参数设定 (2)3电路与程序设计 (2)3.1电路的设计 (2)3.1.1系统总体框图设计 (2)3.1.2 控制系统框图 (3)3.1.3 飞控系统框图 (3)3.1.4电源的选用 (4)3.2程序的设计 (4)3.2.1程序功能描述与设计思路 (4)3.2.2程序流程图 (4)4测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (5)4.2 测试结果及改进 (5)附录1：电路原理图 (6)附录2：源程序 (8)四旋翼自主飞行器探测跟踪系统（C题）【本科组】1系统方案本系统主要由总控制模块、飞行控制模块、超声波测距模块、无线信号发射接收模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
