音频信号分析仪
(标题2号黑体，居中，占3行，上空2行)
作者：*** *** ***
作者，居中，4号仿宋
作者单位：广东科学技术职业学院邮编：519090
作者单位及邮编，小4号楷体
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（摘要、关键词，5号楷体）
Abstract: The audio signal analyzer is based on a 32-bit MCU controller, ………
Keywords:FFT, MCU, Spectrum, Power
目录(单独页码)
一．方案比较与论证 (1)
1．剖析赛题 (1)
2.各模块实现方案比较与选择 (1)
二．理论分析与计算 (2)
三．系统硬件设计 (2)
1．系统的总体设计(设计思想、设计步骤，系统框图，系统的计算)。 (2)
2．模块电路设计 (2)
3.发挥部分的设计与实现 (3)
4.电原理图(可列入附录)。 (4)
四．系统软件设计 (4)
1．程序总体流程图 (4)
2．各个功能模块流程图 (4)
3．程序清单(可列入附录) (4)
五．系统的组装 (4)
1．PCB板图(可列入附录) (4)
2．整机结构图及工艺说明 (4)
3．面板图及可调部件说明 (4)
六．系统调试 (4)
1．电路的测试方案(方法) (4)
2．测试仪器 (4)
3．测试结果 (4)
4．发挥部分的测试 (5)
七．总结 (5)
参考文献： (1)
附录： (1)
1．元器件明细表： (1)
2．仪器设备清单 (1)
3．电路图图纸 (1)
4．程序清单 (2)
一．方案比较与论证
1．剖析赛题
(若为竞赛题目，可评析题目的重点、难点、实用价值；若为参展作品，则应说明创新点) 本赛题要求实现一套简单的数字信号发生器和逻辑分析仪系统，依赛题的要求，该系统应具有信号发生模块，信号检测模块，信号判断处理模块，示波器信号发生模块，以及用户接口模块等。系统整体模块图如图1所示。
图1 系统整体模块图
2. 各模块实现方案比较与选择
1）信号发生模块
方案一：×××
方案二：×××
方案三：×××
2）信号检测模块
方案一：×××
方案二：×××
方案三：×××
3）信号判断处理模块
方案一：×××
方案二：×××
方案三：×××
4）用户接口模块
方案一：×××
方案二：×××
方案三：×××
根据题目的技术指标和要求，提出可以采用的几种模块实现方案。然后分别论述各个方案的特点、实现难易程度以及性价比，对各种方案进行分析、比较其优缺点，最后说明本作品选择哪个方案，为什么选这个方案。可从满足技术指标的要求、性价比以及当前的实际条件(元件、设备)等几个方面说明最终采用方案的理由。有的系统需要对技术指标进行分配，并进行相应的说明。
二．理论分析与计算
（根据题目要求和对主要技术指标进行理论分析和计算）
三．系统硬件设计
根据选取的总方框图，分别对各个主要电路进行设计和选取，其内容应该包括：
1．系统的总体设计(设计思想、设计步骤，系统框图，系统的计算,或仿真结果)。
图2 总体设计框架图（字体，宋体，字号，小五，居中）
2．模块电路设计
模块电路的参数计算，功能以及工作原理的分析(模拟电路具体电路图)。
1）前级阻抗匹配和放大电路设计
信号输入后通过R5,R6两个100Ohm的电阻和一个高精度仪表运放AD620实现跟随作用，由于理想运放的输入阻抗为无穷大，所以输入阻抗即为：R5//R6=50Ohm,阻抗匹配后的通过继电器控制是对信号直接送给AD转换还是放大20倍后再进行AD转换。
在这道题目里，需要检测各频率分量及其功率，并且要测量正弦信号的失真度，这就要求在对小信号进行放大时，要尽可能少的引入信号的放大失真。正弦信号的理论计算失真度为零，对引入的信号失真非常灵敏，所以对信号的放大，运放的选择是个重点。
我们选择的运放是TI公司的低噪声、低失真的仪表放大器INA217，其失真度在频率为1KHz，增益为20dB(100倍放大)时仅为0.004%，其内部原理图如下图所示。
其中放大器A1的输出电压计算公式为
OUT1=1+（R1/RG）*VIN+
同理， OUT2=1+（R2/RG）*VIN--
R3、R4、R5、R6及A3构成减法器，最后得到输出公式
VOUT=（VIN2-VIN1）*[1+（R1+R2）/RG]
R1=R2=5K,取RG=526，从而放大倍数为20。
2）AD转换及控制模块电路设计
采用12位AD转换器ADS7819进行转换，将转换的数据送32位控制器进行处理。
3. 发挥部分的设计与实现
(如完成了发挥部分，应突出该部分，这是很好的采分点)。
4. 电原理图(可列入附录)。
四．系统软件设计
软件设计包括单片机和CPLD。
1．程序总体流程图
2．各个功能模块流程图
3．程序清单(可列入附录)
五．系统的组装
1． PCB板图(可列入附录)
2．整机结构图及工艺说明
3．面板图及可调部件说明
六．系统调试
根据题目要求对各项指标进行测试，注意抓住采分点。在测试每项指标时，应给出该项指标的定义或意义(如灵敏度、信噪比的严格定义)。然后逐项测试。
1．电路的测试方案(方法)
根据系统功能及指标拟定测试方案(方法)，通常以方框图的形式给出。
2．测试仪器
选择适当的测试仪器，如：直流电压测试采用直流电压表(最好用多位数字表)；交流电压测试选择几十千赫以下用低频毫伏表，几百千赫以上用高频毫伏表；频率测试采用频率计；波形测试采用示波器。注明仪器名称、型号和测试精度。
3．测试结果
根据要求分项测试，各项都要注明测试条件，如输入信号、输出信号、电源电压；测试仪器以及其它一些需要注明条件；然后对数据进行列表(有些情况要进行多次的测量，这时也要注明)；最后说明达到的技术指标，并和设计要求的技术指标进行比较，说明最终测试指标的精度。
1）总功率测量（室温条件下）
以我们用一款比较差点的信号发生器产生信号，然后进行测量，发现误差不达，在+-5%以内。我们以音频信号进行测量，由于其实际值无法测量，所以我们只能根据时域和频域以及估计其误差，都在5%以内。
2）单个频率分量测量（室温条件下）
结果分析：我们首先以理论上单一频率的正弦波为输入信号，在理想状况下，其频谱只在正弦波频率上有值，而由于有干扰，所以在其他频点也有很小的功率。
音频信号由于有多个频点，所以没有一定的规律性。由于音频信号波动较大，没有一定的规律，且实验室没有专门配置测量仪器，所以我们只好以正弦波和三角波作为信号进行定量分析测量，以及对音频信号进行定性的分析和测量。我们发现其数字和用电脑模拟的结果符合得很近。
4．发挥部分的测试
发挥部分的测试可作为单独一项，以突出重点，增加论文份量。
七．总结
（系统电路优点，存在的不足和改进的方向(或称结论)）
参考文献：
（单独页码）
[1] 黄勤易、利用EDA技术进行数字电路设计性实验的研究、半导体技术、2006 (01)
参考文献，小5宋体，格式：
顺序号、著者、书名、其他责任者(主要指译者)、出版地、出版者、出版年月
附录：
1．元器件明细表：
1)ATMEGA16
2)LPC2148
3)AD620
4)ADS7819
5)液晶320*240
2．仪器设备清单
1)低频信号发生器
2)数字万用表
3)失真度测量仪
4)数字示波器
5)稳压电源
3．电路图图纸
电源系统
前级放大和AD转换
Atmega16控制板4．程序清单
/*///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// FFT转换函数，dataR:实部，datai:虚部，
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/ void FFT(float *dataR,float *dataI,int n)
{
int i,L,j,k,b,p,xx,qq;
int x[11]={0};
float TR,TI,temp;
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
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
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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 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：
附件2：技术论文格式要求 一、技术论文正文的基本结构和要求 技术论文正文建议8000-10000字，须包括以下部分： （一）作品难点与创新 （二）方案论证与设计 （三）原理分析与硬件电路图 （四）软件设计与流程 （五）系统测试与误差分析 （六）总结 二、技术论文正文以外应包括的其他内容 除正文以外，技术论文必须包括以下内容：论文封面、中文摘要、英文摘要、中英文关键字、目录、参考文献，以及页眉页码。 封面内容包括作品题目、参赛单位、参赛队伍名称、指导老师、参赛队员、完成时间。中文摘要500-1000字，简要说明作品的现实意义、设计思路及创新点。英文摘要与中文摘要相对应。关键词3-5个。目录包含三级标题。参考文献没有数量要求，列出写作过程中所参考的论文和书籍。 技术论文正文中的每一页都必须有页眉，页眉的内容分两行，第一行内容为“第十届中国研究生电子设计竞赛”字样，第二行内容为论文的题目。居中排列。 技术论文必须有页码，页码需放到每一页下方的右侧，编码从正文开始。 三、技术论文中图表脚注的处理 1、图题和表题 技术论文中的图表需要有图题、表题（图表的序号和名称）。图题放在图的下方，表题放在表的上方。 2、图表的序号使用 技术论文中图表的序号统一使用“图1-1”（第1章第1图），“表1-1”（第1章第1表）的形式。图和表的序号分开排列，图表的序号顺
序要在每一章重新编号，如第1章的图表从“图1-1”、“表1-1”开始，第2章的图表从“图2-1”、“表2-1”开始。 3、图表的资料来源 图表下方应注明资料来源。表的资料来源注释应放到表的下方，图的资料来源注释应放到图题下方。 4、脚注的使用 技术论文中凡是引用和参考别人的研究成果以及有数据的地方都要用脚注注明出处。论文需使用全文连续脚注，脚注放在每一页的页面底端。脚注的具体内容应包括作者、题目、出版要素三个部分，脚注的序号统一使用“①”“②”“③”…的形式。如使用网络文章，要注明详细网址。 四、技术论文排版要求 论文封面单独占一页，目录单独占一页。论文的每一章开始必须另一起一页，每一节开始时应另起一行。正文段落和标题一律采用固定行间距20pt。 版式与字体要求 1.封面： 第十届中国研究生电子设计竞赛 技术论文（一号黑体） 论文题目： （中文）（小二号黑体） （英文）（小二号黑体） 参赛单位：
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
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）
精心整理 目录 0摘要--------------------------------------------------------2 1设计任务与要求----------------------------------------------2 1.1设计任务-----------------------------------------------2 1.2基本电压-----------------------------------------------2 1.3 2 3 3.1 3.2 3.3 4 4.1 4.2 4.3误差分析-----------------------------------------------7 5设计总结----------------------------------------------------8 6元件清单----------------------------------------------------8 7参考文献----------------------------------------------------9 8程序清单----------------------------------------------------10
0、摘要：本系统以DSP芯片为核心，控制过程是DSP接收数据并送入DA电路，利用AD820作为比较器，正端接D/A输出，负端接地，反馈输出接AD采样，失调电压调零，输出形成闭环回路，通过AD转换电路将实际值采回DSP，由DSP进行运算，得输入值与采回值之差即误差，输出结果通过12864液晶屏显示。系统通过LM4050为A/D,D/A提供基准电压，使系统具有较高的可靠性。采用的DSP减少了由运放产生的非线性误差。 关键字：信号发生器TMS320DSP芯片基准电源芯片LM4050 1、设计任务与要求 1.1设计任务：设计出有一定输出电压范围高精度毫伏信号发生器，并能够检测其输出精度 1.2基本要求 （1）输出电压：范围0～＋1V，步进0.5mV；具有输出电压值（测量值）显示功能；由“＋”、 （2、 （3 1.3 （1 （2；（3 2 用 相比， 器和 可提供 DSP 器件比 3 3.1 DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为 ）在一 （2 （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问； （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； （5）快速的中断处理和硬件I/O支持； （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； （7）可以并行执行多个操作； （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 3.2数模转换模块 3.2.1D/A转换电路如图所示，通过AD5541芯片实现将数字量转换为模拟量,送给电压比较器。该电路通过LM4050提供基准电压源,UA741做电压跟随器，使电压稳定。AD820作为比较器，正端接D/A输出，负端接地，反馈输出接AD采样，失调电压调零，输出形成闭环回路，减少由运放产生的非线性误差，由DSP进行运算。
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
板式倒立摆控制装置 小组成员：张健 杨帆 田坤
目录 1.系统方案设计 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.1.1 基本要求 (3) 1.1.2 发挥部分 (3) 1.2 显示部分 (3) 1.3 传感器部分 (3) 1.4 驱动部分 (4) 2. 系统硬件设计 (4) 2.1 总体设计思路及基本控制原理 (4) 2.2板式倒立摆装置的设计 (5) 2.3 电路的设计制作 (6) 2.3.1 核心控制单元 (6) 2.3.2 直流电机驱动电路 (6) 2.3.3 信号转换电路 (7) 2.3.4数据显示单元 (7) 2.3.5 声光显示系统设计 (9) 3.理论分析 (10) 3.1 部分电路图 (10) 3.2 理论分析与计算 (12) 3.2.1 对脉冲信号的处理 (12) 3.2.2数据之间的换算 (12) 4．系统调测试 (13) 4.1调试方法 (13) 4.2调试结果 (13) 4.3测试数据 (14) 4.4测试结果 (14) 附录：主要程序 (14)
摘要： 本设计以AT89C52单片机为核心控制系统，由输入模块、角度传感器、液晶显示模块等组成板式倒立摆控制装置。以单片机控制直流电机转速，调节风力大小，改变板式倒立摆转角θ，并保证不让板式倒立摆倒下。手转动板式倒立摆时，通过角度传感器测量倒立摆变化的角度θ，通过单片机能够数字显示转角θ在LCD 屏幕上，显示范围为0~10°，分辨力为1°，绝对误差≤2°。还可以通过操作键盘控制风力大小，使转角θ能够在2~10°范围内变化，并且实时显示θ。 关键字：板式倒立摆直流电机角度传感器LCD屏幕 Abstract: The AT89C52 single chip design as the core to control system, by the input module, Angle sensor, liquid crystal display module plate inverted pendulum control device. With the single chip processor control dc motor speed, adjust the wind size, change plate inverted pendulum θ corner, and promised not to let board type inverted pendulum is falling down. Hand turn board type inverted pendulum, through the Angle sensor measuring inverted pendulum of Angle θ changes, through the single chip microcomputer to digital display corner θ in the LCD screen, indicating that the range of 0 ~ 10 °, resolution for 1 °, absolute error than 2 °. But also through the operation the keyboard control wind size, to make corner θ in 2 ~ 10 ° can range change, and real-time display θ. Key word: Plate inverted pendulum Dc motor Angle sensor LCD screen
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)
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题） 2015年8月15日
摘要 本系统以STM32单片机为主控制器，以非隔离式Buck-Boost型电路为核心，设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现可按键设定亦可自动转换电池充放电模式的功能。系统由STM32内部寄存器及扩展口功能，加上按键模块、集成运放模块、LCD液晶显示模块、双向DC-DC变换电路组成。提高了电源效率，有效的保护了电路，经测试，系统能够实现基础部分所有要求。 关键词：DC-DC变换器；高效率；STM32；电流控制精度 Bbstract This system is given priority to with STM32 MCU controller, with the isolation type Buck - Boost circuit as the core, the design and construction of double DC - DC converter for battery energy storage device, implement key setting can be automatically switched to the battery charging and discharging mode function.System of STM32 internal registers and extension mouth function, and key module, integrated operational amplifier module, LCD liquid crystal display module, two-way DC - DC conversion circuit.Improve the efficiency of the power, the effective protection circuit, after the test, the system can realize all basic requirements. Keywords:DC-DCconverter;Highefficiency;STM32;Current control accuracy I
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
2011年全国 大学生电子设计竞赛 帆板装置控制系统（高职高专组 F）
目录 1.系统方案设计 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.1.1 基本要求 (3) 1.1.2 发挥部分 (3) 1.2 显示部分 (3) 1.3 传感器部分 (3) 1.4 驱动部分 (4) 2. 系统硬件设计 (4) 2.1 总体设计思路及基本控制原理 (4) 2.2 帆板气动装置的设计 (5) 2.3 电路的设计制作 (5) 2.3.1 核心控制单元 (5) 2.3.2 直流电机驱动电路 (5) 2.3.3 信号转换电路 (6) 2.3.4数据显示单元 (6) 2.3.5 声光显示系统设计 (7) 3.理论分析 (8) 3.1 部分电路图 (8) 3.2 理论分析与计算 (11) 3.2.1 对脉冲信号的处理 (11) 3.2.2数据之间的换算 (11) 4．系统调测试 (12) 4.1调试方法 (12) 4.2调试结果 (12) 4.3测试数据 (12) 4.4测试结果 (13) 附录：主要程序 (13)
摘要： 本设计以STC89S52单片机为核心控制系统，由输入模块、角度传感器、液晶显示模块等组成帆板检测控制系统。以单片机控制直流电机转速，带动的风扇速度来控制帆板旋转的角度，再用LCD 12864 来显示出旋转的角度。通过按键给单片机输入工作信号，单片机接受角度传感器反馈信号，再输出信号控制直流电机、蜂鸣器、指示灯工作。该系统通过精心制作帆板装置，充分发挥软件编程方便灵活的特点，满足了系统设计的三项基本要求。并完成了要求中发挥部分的三项要求。在3天制作过程中我们用尽最大的努力来实现电路及整个装置的简洁和美观。 关键词：帆板控制、单片机、TLC2543、角度传感器、直流电机、蜂鸣器。 Abstract: The design for STC89S52 central control system, the input module, angle sensor, liquid crystal display module and other components. With the MCU control of the DC motor drives the fan speed control panel rotation angle, using LCD 12864 to display the rotation angle. Through the keys to the signal, the output signal of the SCM control DC motor, abuzzer ,indicating and an angle sensor. Give full play to the role of software programming convenience and flexibility, to meet the system design requirements. In the process of making our best efforts to ensure that the circuit is simple and elegant, to further the realization of various functions。 Key words: Panel control、 MCU、 TLC2543、angle sensor、DC motor、 abuzzer。