2013年全国大学生电子设计竞赛G题设计报告-手写绘画板-全国一等奖
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2013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2013年9月16日8:00正式开始,9月16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。
波形发生器使用题目指定的综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片,设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。
给出设计方案、详细电路图和现场自测数据波形(一律手写、3个同学签字、注明综合测试板编号),与综合测试板一同上交。
设计制作要求如下:1、同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形,每通道输出的负载电阻均为600欧姆。
2、四种波形的频率关系为1:1:1:3(3次谐波):脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8kHz—10kHz,输出电压幅度峰峰值为1V;正弦波Ⅱ输出频率范围为24kHz—30kHz,输出电压幅度峰峰值为9V;脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于10%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
脉冲波占空比可调整。
3、电源只能选用+10V单电源,由稳压电源供给。
不得使用额外电源。
4、要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。
5、每通道输出的负载电阻600欧姆应标示清楚、置于明显位置,便于检查。
注意:不能外加555和324芯片,不能使用除综合测试板上的芯片以外的其他任何器件或芯片。
说明:1、综合测评应在模数实验室进行,实验室应能提供常规仪器仪表、常用工具和电阻、电容、电位器等。
2、综合测评电路板检查后发给参赛队,原则上不允许参赛队更换电路板。
3、若综合测评电路板上已焊好的324和555芯片被损坏,允许提供新的324和555芯片,自行焊接,但要记录并酌情扣分;4、提供324和555芯片使用说明书。
2013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2013年9月16日8:00正式开始,9月16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。
波形发生器使用题目指定的综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片,设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。
给出设计方案、详细电路图和现场自测数据波形(一律手写、3个同学签字、注明综合测试板编号),与综合测试板一同上交。
设计制作要求如下:1、同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形,每通道输出的负载电阻均为600欧姆。
2、四种波形的频率关系为1:1:1:3(3次谐波):脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8kHz—10kHz,输出电压幅度峰峰值为1V;正弦波Ⅱ输出频率范围为24kHz—30kHz,输出电压幅度峰峰值为9V;脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于10%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
脉冲波占空比可调整。
3、电源只能选用+10V单电源,由稳压电源供给。
不得使用额外电源。
4、要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。
5、每通道输出的负载电阻600欧姆应标示清楚、置于明显位置,便于检查。
注意:不能外加555和324芯片,不能使用除综合测试板上的芯片以外的其他任何器件或芯片。
说明:1、综合测评应在模数实验室进行,实验室应能提供常规仪器仪表、常用工具和电阻、电容、电位器等。
2、综合测评电路板检查后发给参赛队,原则上不允许参赛队更换电路板。
3、若综合测评电路板上已焊好的324和555芯片被损坏,允许提供新的324和555芯片,自行焊接,但要记录并酌情扣分;4、提供324和555芯片使用说明书。
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板(G题)【本科组】2013年9月6日摘要本手写绘图板以C8051f350单片机为主控制器,其内置24位AD数据采集。
自制恒流源为手写板提供测量电流。
通过AD采集口采集表笔与地之间的电压,两次采样后对采集数据处理计算出表笔所处手写板位置并在高分辨率的LCD屏幕显示相应坐标。
该手写板显示坐标值的分辨率为10mm,绝对误差不大于5mm,功率在1.5W以内,实现了低功耗。
关键词:AD采集MCU 恒流源功率目录1系统方案 (3)1.1铜板测试电源的论证与选择 (3)1.2MCU和AD采集电路的设计的论证与选择 (3)1.3 显示模块的论证与选择 (4)1.4 系统结构 (4)2系统理论分析与计算 (5)2.1 坐标点测量方案 (5)2.1.1 (5)2.1.2 (6)2.1.3 (6)2.2 误差的计算与分析 (6)2.2.1 XXX (6)2.2.2 XXX (6)2.2.3 XXX (6)2.3低功耗设计 (6)2.3.1 题目要求: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。
则要满足要求的最大电流为0.125ma。
功耗越低,则表笔所处位置的电压也就越低。
测量工作困难就越大。
要在测量精度和功耗之间选择一个最佳电流。
62.3.2 XXX (7)2.3.3 XXX (7)3电路与程序设计 (8)3.1电路的设计 (8)3.1.1系统总体框图 (8)3.1.2 恒流源子系统电路原理图 (8)3.1.3差分放大子系统电路原理图 (9)3.1.4电源模块电路原理图 (10)3.2程序的设计 (10)3.2.1程序功能描述与设计思路 (10)3.2.2程序流程图 (10)4测试方案与测试结果 (12)4.1测试方案 (12)4.2 测试条件与仪器 (13)4.3 测试结果及分析 (13)4.3.1测试结果(数据) (13)4.3.2测试分析与结论 (13)附录1:电路原理图 (14)附录2:源程序 (15)手写绘图板(G题)【本科组】1系统方案本系统主要由恒流源模块、主控制模块、电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板(G题)2013年9月7日摘要本系统以STC15F2K60S2单片机为核心,采用TPS5430构成的开关电源作为供电系统。
系统将15cm×10cm普通覆铜板一角接地,其余三个角分别接三个模拟开关,由单片机控制三个模拟开关分别接通恒流源产生的恒流信号,用表笔接触铜板获得触点的电压;将微弱电压值进行二级放大,经单片机A/D采样转换,并进行数据处理后用液晶显示坐标及图形。
整个作品完成了题目基础全部要求,能正确显示触点位于纵坐标左右位置、触点四象限位置以及触点坐标,并能跟踪表笔动作并显示轨迹,显示坐标值的分辨率为1cm,绝对误差小于5%,系统功耗接近1.08W。
关键字:单片机恒流源模拟开关放大采集目录1题目说明 (1)2系统方案 (1)2.1 控制系统论证与选择 (1)2.2 恒流源模块的选择 (1)2.3 放大模块的论证与选择 (1)3系统理论分析与计算 (2)3.1查表法分析 (2)3.2.1 铜板温度变化和表面氧化 (2)3.2.2 恒流源的微变 (2)3.2.3 数学法数据处理 (2)3.3 低功耗设计 (2)3.3.1 TPS5430开关电源设计 (2)3.3.2 总线信号减少上下拉电阻 (2)3.3.3 CPU不用的I/O口设为输出 (3)4电路与程序设计 (3)4.1主要电路的设计 (3)4.1.1系统总体框图 (3)4.1.2 开关电源原理图 (3)4.1.3 放大电路原理图 (4)4.1.4恒流源原理图 (4)4.2程序的设计 (4)4.2.1程序功能描述与设计思路 (4)4.2.2程序流程图 (5)5测试方案与测试结果 (6)5.1测试方案 (6)5.1.1硬件测试 (6)5.1.2软件测试 (6)5.2 测试仪器 (6)5.3 测试结果及分析 (6)5.3.1测试结果(数据) (6)5.3.2测试分析与结论 (7)附录1:电路原理图 (8)1题目说明题目要求用普通覆铜板设计和制作手写绘图输入设备,要求能够正确显示触点位于纵坐标左右位置、触点四象限位置以及触点坐标,并能跟踪表笔动作并显示轨迹,显示坐标值的分辨率最高为6mm ,绝对误差不大于5mm 。
全国大学生电子设计竞赛设计报告参赛题目手写绘图板摘要:本系统以TI公司的MSP430 16位低功耗单片机为核心,采用高精度恒流源和电压表进行数据采集,根据欧姆定律得出铜板的电阻。
数据通过485串口传送给单片机计算出被测点坐标。
测得的数据在128*160的TFT彩屏上显示,并且通过按键可以实现不同功能之间的切换。
通过单片机的控制实现各种显示存储功能关键词:ATMEGA32L 欧姆定律MSP430 TFTAbstract:This system taking ATMEL company's eight ATMEGA32L MCU as the core, the data acquisition with high precision constant current source and voltmeter to, according to the ohm's law it is concluded that the resistance of the copper plate. Transfer data through serial port 485 to TI company's low-power MSP430 16-bit single chip microcomputer to calculate the coordinates of measuring points. Measured data on 128 * 160 TFT color screen display, and through the keys can be switch between different functions. Through single chip microcomputer to realize the control of all kinds of display storage capabilitiesKeyword:ATMEGA32L Ohm's law MSP430 TFT Screen目录1系统方案 (1)1.1 采样的论证与选择 (1)1.2 单片机的论证与选择 (1)2采样数据理论分析与计算 (2)2.1电阻分布 (2)2.2 数据透视 (3)3电路与程序设计 (5)3.1电路的设计 (5)3.1.1系统总体框图 (5)3.1.2 精密恒流源电路 (5)3.13电源 (6)3.1.4 电路实物图 (7)3.2程序的设计 (7)3.2.1程序框架概述 (7)3.2.2程序设计框架 (8)3.3 低功耗设计 (8)4测试方案与测试结果 (9)4.1测试方案 (9)4.2 测试条件与仪器 (9)4.3 测试结果及分析 (9)4.3.1测试结果(数据) (9)4.3.2测试分析与结论 (10)5 参考文献 (10)附录:部分程序 (11)手写绘图板(G题)【本科组】1系统方案本系统主要由数据采样模块、数据处理模块、显示模块、电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
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31 设计任务32 设计要求3二系统方案41 系统结构42 方案比较与选择4(1)角度传感器方案比较与选择4(2)驱动器方案比较与选择5三理论分析与计算51 电机的选型52 摆杆状态检测53 驱动与控制算法6四电路与程序设计61 电路设计6(1)最小系统模块电路6(2)5110显示模块电路设计7(3)电机驱动模块电路设计8(4)角位移传感器模块电路设计8(5)电源稳压模块设计82 程序结构与设计9五系统测试与误差分析105.1 测试方案105.2 测试使用仪器105.3 测试结果与误差分析106 结论11参考文献11附录1 程序清单(部分)11附录2 主板电路图14附录3 主要元器件清单15一、设计任务与要求1 设计任务设计并制作一套简易旋转倒立摆及控制装置。
旋转倒立摆的结构如图1所示。
电动机A固定在支架B上,通过转轴F驱动旋转臂C旋转。
摆杆E通过转轴D固定在旋转臂C的一端,当旋转臂C在电动机A驱动下作往复旋转运动时,带动摆杆E在垂直于旋转臂C的平面作自由旋转。
如下图所示2 设计要求基本要求:①摆杆从处于自然下垂状态开始,驱动电机带动旋转臂作往复旋转使摆杆摆动,并尽快使摆角达到或超过﹣60°~+60°;②从摆杆处于下垂状态开始,尽快增大摆杆的摆动幅度,直至完成圆周运动;③在摆杆处于自然下垂状态下,外力拉起摆杆至接近165°位置,外力撤出同时,启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于5s;期间旋转臂的转动不大于90°。
手写绘图板摘要:设计了一种基于MSP430F149的手写绘图输入设备。
系统以MSP430为主控器,以高精度AD采样电路、精密恒流源电路、微弱电阻测量电路为外围辅助电路,能检测表笔与铜箔的接触,测量触点位置,并实现了手写绘图、显示文字的功能。
系统使用普通覆铜板作为绘图板,利用四线法测量微弱电阻来确定坐标,本系统考虑到低功耗要求,整机功耗1.3W,坐标测量分辨率4mm,绝对误差小于2mm,测量准确、系统稳定,效果比较满意。
关键词:手写绘图板;MSP430 F149;精密恒流源;微弱电阻测量;高精度AD一、系统方案1.1 方案比较与选择微小电阻测量实现方案方案一:大脉冲电流测量法。
产生脉冲电流源,流过普通覆铜板后,通过测量普通覆铜板上的最大压降,确定坐标位置。
方案二:精密直流恒流源测量法。
产生精密恒流源,流过普通覆铜板,产生恒定压降,通过测量电压确定坐标位置。
方案三:精密交流电流源。
产生交流电流输出,流过普通覆铜板后,产生特定频率的正弦电压,通过锁相放大的方法排除噪声的干扰,实现微弱电压信号的提取,进而确定坐标位置。
方案二实现起来较为简单,方案一能够减小功耗,但是脉冲电流可能引入较大的噪声,影响测量精度,而且控制相对复杂,方案三实现起来较为复杂。
考虑到题目中坐标测量分辨率为6mm时,绝对误差不大于3mm,方案二能够满足要求,1.2 系统结构本系统以MSP430为核心处理器,通过对ADC、MOS 开关、12864LCD 显示屏的控制,检测表笔与铜箔的接触,测量触点位置,实现了手写绘图、显示文字的功能,达到手写绘图板的基本技术要求。
如图1所示,本系统主要由电压信号调理电路、高精度AD 采样电路、精密恒流源电路、MSP430处理模块和12864 LCD 显示屏构成。
由精密恒流源输出1A 的恒定电流,通过开关控制电流流入普通覆铜板的方向,将表笔两端的压降通过INA118仪表放大器将mV 级电压信号放大至V 级,之后经过ADS8317采样,经过MSP430处理,将对应的坐标值以及图形、文字显示在LCD 屏上。
摘要本手写绘图板系统由精密恒流源电路、低功耗模拟检测采样电路、高精度仪用放大器、AD转换器、单片机控制电路(MSP430)、12864液晶显示电路构成。
本系统使用普通覆铜板,对其对角交叉通过测试电流,探笔测得覆铜板上采样电压,将采样信号差模输入仪用放大器进行信号高精度放大后送入MSP430芯片,利用单片机内部自带AD转换,编程实现采样信号电压与坐标之间转换(算法采用有限元分析法和曲线拟合分析),主要可以实现以下功能:12864液晶上显示出探笔接触覆铜板上点的坐标值,并且基本实现在覆铜板上画圆,本设计具有低功耗的功能,并达到题目要求的测量精度。
关键词:手写绘图板覆铜板MSP430仪用放大器AD转换单片机最小系统目录一、方案论证与比较 ................................................................................................................................- 2 -1.检测采样部分 ..............................................................................................................................- 2 - 2.主控电路部分 ..............................................................................................................................- 2 -3. 坐标点测量方法 ...........................................................................................................................- 2 -二、系统设计 ............................................................................................................................................- 3 -1. 总体设计 .......................................................................................................................................- 3 -2. 单元电路设计 ...............................................................................................................................- 3 -(1)恒流电路 ..........................................................................................................................- 3 - (2)覆铜板换流控制...............................................................................................................- 4 - (3)探笔信号采集电路...........................................................................................................- 5 - (4)主控电路 ..........................................................................................................................- 6 - (5)显示部分 ..........................................................................................................................- 6 -3. 程序设计 .......................................................................................................................................- 6 -(1)程序完成功能...................................................................................................................- 6 - (2)程序流程图.......................................................................................................................- 6 -三、系统测试 ............................................................................................................................................- 7 -1. 测试方案 .......................................................................................................................................- 7 -(1)硬件调试 ..........................................................................................................................- 7 - (2)软件调试 ..........................................................................................................................- 8 - (3)软硬联调 ..........................................................................................................................- 8 -四、测试结果及分析 ................................................................................................................................- 8 -1. 性能测试分析 ...............................................................................................................................- 8 -(1)描点模式测试...................................................................................................................- 9 - (2)划线模式测试...................................................................................................................- 9 - (3)功耗测试 ..........................................................................................................................- 9 -2. 功能测试分析 ...............................................................................................................................- 9 -3. 误差分析 .......................................................................................................................................- 9 -(1)系统误差 ....................................................................................................................... - 10 - (2)随机误差 ..................................................................................................................... - 10 -五、参考文献: ..................................................................................................................................... - 10 -六、附录: ........................................................................................................................................... - 11 - 附1:覆铜板等电势分布图 .................................................................................................................. - 11 - 附2:等电位换流测试数据(500mA为基准).................................................................................. - 11 - 附3:MSP430最小系统电路图............................................................................................................ - 12 - 附4:元器件明细表 .............................................................................................................................. - 12 - 附5:电路原理图图纸 .......................................................................................................................... - 15 - 附6:作品照片 ...................................................................................................................................... - 16 -一、方案论证与比较根据题目要求,我们分以下两个部分进行方案设计与论证: 1.检测采样部分方案一:根据实际测量计算,覆铜板需要较小的测试电流,探笔测得电压较小,通常为几uV 到几个mV 之间,为满足要求需将采样电压放大到1~1.5V ,采用通用运算放大器对探笔采样信号进行放大,优点是器件便宜易寻。
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘制板(G题)【本科组】2013年9月4日摘要关键字:ABSTRACT目录第一章方案比较与设计 (2)1.1 测量阻值的方案选择 (2)1.2 恒流源电路的方案选择 (2)1.3 开关电源的方案选择 (3)1.4 显示电路的方案选择 (3)第二章硬件电路 (4)2.1 恒流源电路 (4)2.2 H桥电路 (5)2.3 开关电源电路 (6)2.4小信号放大电路 (7)第三章系统理论分析与计算 (8)3.1 XX的分析 (8)3.2 XX的计算 (8)第四章软件设计 (9)4.1软件实现功能综述 (9)4.2主程序流程图设计 (9)第五章测试方案与测试结果 (10)5.1测试方案 (10)5.2测试条件与仪器 (11)5.3测试结果分析 (11)5.3.1 测试结果 (11)5.3.2测试分析与理论 (11)第六章总结 (13)参考文献 (14)附录 (15)附录一整体电路原理图 (15)附录二系统操作说明 (15)附录三主要程序清单 (15)附录四元器件明细表 (15)附录五仪器设备清单 (15)附录六 PCB图 (16)附录七电路实物图 (17)手写绘制板(G题)【本科组】第一章方案比较与设计1.1 测量阻值的方案选择覆铜板的坐标确定,需要根据覆铜板的阻值的大小,但覆铜板的阻值很小,为准确确定电阻,所以设计以下方案:方案一:测电压,通过分2组测量4个角落的电压,与表笔电压进行比较。
采用此方案精度高,缺点是比较麻烦,测量得出的是电压值,要进行换算。
但铜板阻值的精度为mΩ级。
,方案二:采用万用表,万用表电阻档直接测量即可,简单易行。
但是要求万用表的精度比较高,很难达到。
综合以上两种方案,选择方案一。
1.2 恒流源电路的方案选择A/D采集时为防止有电流进入,而且需要给H桥提供恒定电流。
所以设计以下方案:方案一:采用两只同型三极管,利用三极管相对稳定基极电压作为基准。
手写绘图板摘要:本系统以单片机MSP430F169为控制核心及数据处理核心,采用开关电源提供系统电压,采用可编程差动放大器ZMD31010作为提高覆铜板微电压增益的核心器件,设计并制作了一个手写绘图输入设备。
ZMD31010构成覆铜板上微电压的调理放大电路,通过单片机进行电压采集,再结合电学定位的方法确定覆铜板上表笔接触的位置,最终以数字形式显示接触点的坐标值。
本系统实现了对表笔触点坐标值的跟踪,分辨率可达到6mm以内,基本完成了显示表笔移动轨迹等功能。
测试结果表明,系统具有结构简单,定位精确,灵敏度高的优点。
关键词:可编程差动放大器调理放大开关电源一、方案比较与选择1、数据处理和控制核心选择方案一:采取MCS51单片机作为控制中心,51系列单片机的发展已有较长的时间,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,运算速度慢,片内资源少,存储容量小,难以存储大容量的程序和实现快速精准的计算、控制、反应。
方案二:采取单片机MSP430F169作为主控,MSP430f169单片机TI推出的超低功耗16位的处理器,其内部资源非富,具有体积小、功耗低等诸多特点,使用方便,性价比高等诸多优点。
根据题目要求和实际需要,采用方案二。
2、覆铜板电学定位方案设计与选择方案一:采用对覆铜板对角接线定位法。
给覆铜板对角端一定的电压,根据表笔在覆铜板上的接触所得的电压画出等势线进行定位。
仿真如图1所示。
覆铜板边缘部分等势线分布相对密集,中心部分分布稀疏,这样定位就会有较大的偏差,精确度差,且实现复杂。
方案二:采用对覆铜板平行端接线定位法。
给覆铜板平行两端一定电压,同样根据表笔在覆铜板上的接触所得的电压画出等势线进行定位。
仿真如图2所示。
覆铜板等势线呈均匀分布状态,定位精确度高,且实现简单。
综上所述,采用方案二。
图1 图23、信号调理与放大方案设计方案一:采用差动放大电路。
采用仪表运放INA128搭建的差动放大电路,此方案需采用双电源供电,外围电路设计相对复杂,调试繁琐,需多级连调,且电路稳定性差,容易失调。
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)2013年9月7日摘要旋转倒立摆是一个非线性、强耦合、多变量和自然不稳定系统。
通过它能有效地反映控制过程中诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等多种关键问题,是检验各种控制理论的理想模型。
对倒立摆的研究不仅具有深远的理论意义,而且在航天科技和机器人学领域中也有现实指导性意义。
本作品是基于STC89C52单片机作为核心控制器,以L298N作为驱动电路芯片,利用直流电机PWM调速原理,控制旋转臂的转速,从而控制摆杆的频率和振幅,当二者共振时就实现了摆杆在某一固定角度往复运动,能够实现倒立摆的基本功能。
利用加速度传感器获取摆杆的状态,实现摆杆在固定角度摆动,最终实现在竖直方向倒立,即小范围内摆动而不倒下。
关键词:旋转倒立摆,STC89C52,PWM调速,共振目录1系统方案------------------------------------------------ 1 1.1 设计要求 ------------------------------------------1 1.1.1 任务----------------------------------------1 1.1.2 要求----------------------------------------2 1.1.3 说明----------------------------------------2 1.2 总体设计方案---------------------------------------3 1.2.1 设计思路-------------------------------------3 1.2.2 方案论证与比较-------------------------------5 2单元硬件电路设计-----------------------------------------6 2.1 单片机控制系统设计---------------------------------7 2.1.1 STC89C52最小系统-----------------------------6 2.1.2 AD采集模块电路设计---------------------------6 2.1.3 显示模块电路设计-----------------------------7 2.2 加速度传感器的应用---------------------------------7 2.2.1 MMA7361L原理及应用---------------------------7 2.3 电机驱动模块---------------------------------------7 2.3.1 L298N驱动电路设计----------------------------8 3程序结构与设计-------------------------------------------8 3.1 程序流程图-----------------------------------------9 3.1.1 主程序流程图及算法分析-----------------------9 3.1.2 显示程序设计--------------------------------10 4系统测试------------------------------------------------11 4.1 实验摆角测试-------------------------------------114.2 实验结果分析-----------------------------------11 5参考文献----------------------------------------------12 附录1 总程序附录2 电路原理图简易旋转倒立摆及控制装置(C题)【XX组】1系统方案本系统主要由电机驱动模块、显示模块、加速度传感器模块,下面详细介绍各模块的选择与特点。
2013年全国大学生电子设计竞赛手写绘图板(G题)【NX0301组】2013年9月7日摘要:本设计利用覆铜板的电势场效应,检测铜板两点间的微弱的电位差,小信号电位差经过LM324进行千倍放大,从而经过快速的高精度的A/D转换。
使转换的信号经过单片机进行与所建立的触摸板坐标库函数进行比较,输出位置的的纵横坐标及所在象限,并且使精度大于0.8mm,并能很快显示表笔所在触摸板的位置。
通过检测,此方案是具有可行性的,关键字:电势差; LM324千倍放大电路; ARM系统1系统方案 (5)1.1方案比较与选择 (5)1.2方案描述 (6)1.3各模块的设计 (7)1.3.1表笔的设计 (7)1.3.2触摸板的设计 (7)1.3.3信号的采集模块 (8)1.3.4放大电路模块 (8)1.3.5模数转换的电路模块 (8)1.3.6单片机的选择与确定 (8)1.3.7输出设备模块 (9)2理论分析与计算 (9)2.1系统的理论分析 (9)2.2恒压源的计算 (10)2.4运算放大器的计算 (11)2.5触摸板坐标库函数的计算 (12)2.6模拟信号的A/D转换计算 (13)3电路与程序设计 (14)3.1电路的设计 (14)3.1.1系统总体框图 (14)3.1.2放大器的子系统框图与电路原理图 (14)3.1.3显示子系统框图 (15)3.1.4电源子系统框图 (16)4测试方案与测试结果 (17)4.1测试方案 (17)4.2测试条件与仪器 (17)4.3测试结果及分析 (18)附录1:源程序 (18)1系统方案1.1方案比较与选择方案一:采用测微电阻的方法进行定位通过对覆铜板上电阻值的测量,由覆铜板上不同点处的电阻值也不同的特点,从而让不同俩点之间产生电阻差,把测得的电阻差通过A/D转换,再把这个信号传送给单片机,进而实现手写绘图的功能。
但由于测量后发现电阻值非常微小,且同一覆铜板上电阻的变化率很小,检测到很微小电阻,所以很难检测,硬件电路也非常复杂,所花费的成本也比较高,软件调试并不容易,要保证技术要求的指标困难,所并且花费的成本也比较高,故采用此方案不理想。
2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器(D题)【本科组】摘要本系统采用TI公司的可控增益放大器VCA810和电流反馈放大器THS3001实现增益可调的射频宽带放大器。
系统主要有三个模块组成:前置放大电路、可控增益放大电路、单片机控制显示模块。
可控增益放大部分由VCA810构成,可实现80dB的动态增益调节范围;前级放大电路使用的THS3001具有420MHz 的-3dB带宽和良好的带内平坦度【1】。
在设计过程中充分考虑了高频小信号的自激和外界干扰的问题,采取了一系列的保护和改善的措施以提高放大器稳定性。
关键词:射频放大器自激振荡增益平坦度AbstractAdopting the controllable gain amplifier --VCA810 produced by the TI and combining with THS3001, the system can achieve a wideband RF amplifier with adjustable gain. The system is mainly constituted by three block: Pre-amplifier circuit,controllable-gain amplifier circuit, MCU display and control module .Constituted by VCA810, the controllable-gain amplifier can achieve 80dB of gain adjustment range .The pre-amplifier circuit is constituted by THS3001,which is a high-speed current-feedback operational amplifier.The THS3001 offers a 420-MHz bandwidth , a good gain flatness ,making it suitable to the requirement . In the progress of the designing ,we take the H. F. small signal fully into account and adopt a series measure to improve the stability of the whole system.Key Words: Radio-frequency amplifier self excited oscillation gain flatness一、系统方案论证经过仔细的分析和论证,最终设计的射频宽带放大器包括3个模块:前置放大电路、可变增益放大电路、增益控制模块,下面针对这些模块分别进行方案论证与选择。
2013年全国大学生电子设计竞赛2013 National Undergraduate Electronic Design Contest设计报告design report参赛题目:红外光通信装置(F题)队伍编号:20130136日期:2013年9月7日红外光通信装置(F题)摘要本装置由32位MCU为主控制器。
采集音频信号及温度信号后,利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件,用来定向传输。
另配有一个红外光通信中继转发节点,以改变通信方向90°,传输距离为2m。
接收装置在接收到信号后用耳机播放出语音,用液晶屏显示当前温度。
当接收装置不能接收发射端发射的信号时,用发光管指示。
装置如图所示:关键词:MCU ;红外通信;语音信号;定向传输Abstract::This communication device is based on a 32-bit MCU controller . First , the system Acquisition audio signal and temperature . Then , we use infrared receiver and infrared transmitter to transport audio signal . Beside , there is a relay node.we can use relay node to change transmission direction 90°, and relay distance no less than 2 meters . Last , the system play audio by earphone and show the temperature by LCD . If infrared receiver can’t receive signals , the LED turned on .Keyword:MCU Infrared Communication Audio Transmission1.引言我们在分析题目之后认为难点是利用红外收发装置尽可能完整的传输信号而且信号中要包含音频信息和温度信息。