2017年全国大学生电子设计竞赛试题 设计报告
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。因系统精度较高，足够精确控制飞机的速度。
综合以上方案，采用方案二。
3、飞行导航模块的选择
方案一：惯性导航系统能在世界任何地方，不依赖环境条件，但是，惯性导航不适合在小空间内精确制导。
方案二：GPS导航可以全球定位、被动定位，安全隐蔽，无限服务，可以同时为无限数量接收机提供定位信息。但是GPS导航不适合室内环境。
方案三：红外导航比较适合小车这种速度慢且接近地面的物体，不适合我们飞行器在高度一米以上的情况下的导航。
方案四：图像导航具有隐蔽性好、自主性强、测量快速、准确、以及廉价、可靠等优点。在飞机，无人飞行器、巡航导弹等得到广泛应用。
综合以上四种方案，我们选择方案四，图像导航实现飞行器跟踪小车。采用摄像头拍摄小车的运动情况，，从而指导飞行器前行的方向及悬停的位置。图像采集模块有OV7725照相模组完成。
4、测距模块的选择
方案一：红外测距具有便宜、易制、安全、等优点，但是精度低、距离近，方向性差。
方案二：激光测距具有精确度高和测距远的优点，但是制作难度大、成本较高，一般用于远距离测距。
方案三：超声波测距结果简单、成本低廉、等优点，经常用一般的距离的测量，如深井、管道长度等封闭场合。
综上三种方案考虑，由于飞行器在封闭空
间内飞行，同时又要在一米以上的空中悬停，
因此可以采用超声波测量飞行器的高度。如
图（1）所示。我们采用HC - SR04超声波测
距模块
图（1） HC - SR04超声波图
二、系统理论分析与计算
1、四旋翼飞行器产生基本动作的原理
四旋翼飞行器结构形式如图（2）所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，
电机2和电机4顺时针旋转，因此当
飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气
动力扭矩效应均被抵消。与传统的直
升机相比，四旋翼飞行器有下列优势：
各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋
翼的旋转方向相反，因此当电机1和
电机3逆时针旋转的同时，电机2和
电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对
机身的反扭矩。四旋翼飞行器在空间
共有6个自由度（分别沿3个坐标轴
作平移和旋转动作），这6个自由度图（2）四旋翼自主飞行器的结构形式的控制
都可以通过调节不同电机的转速来实现。
基本运动状态分别是：1垂直运动；2俯仰运动；3滚转运动；4偏航运动；5前后运动；6侧向运动。
2、PID飞行控制算法
如图（3）所示：由于四旋翼飞行器由四路电机带动两对反向螺旋桨来产生推力,所以如何保证电机在平稳悬浮或上升状态时转速的一致性及不同动作时各个电机转速的比例关系是飞行器按照照期望姿态飞行的关键。所以这里我们采用到pid控制理论把飞机的当前姿态调整到期望姿态。
图（3） PID算法图
如图（4）所示：PID
控制是通过姿态采集模块
发送回来的数据与期望姿
态进行比对,如果存在误
差,就对误差进行比例、积
分、微分的调整,再将调整
后的值加到当前电机上,
从而达到调整的目的。比
例调节的反应速度较快,
而且调节作用明显,飞机
出现俯仰和翻滚时能快速图（4）PID调节图
调节回来,但是稳定性较差,往往会调节过火;积分调节可以消除长期误差,排除外界因素的干扰,但是同样会降低系统整体的稳定性,使飞机发生震荡;微分调节可以预测被控设备的将来状态,及时的进行调整,而且对比例调节有抑制作用,加强单比例调节的稳定性,排除调节过度的问题。所以通过pid控制可以完全考虑
到整个系统的过去、现在、将来,以使系统达到稳定。
三、电路与程序设计
1、系统组成
整个系统的组成如图（5）所示：系统核心主控MPU - ATMEGA2560采用ATMELDE 的8bit和整合三轴陀螺仪与三轴加速度的六轴MEMS传感器MPU6000以及高度测量采用高精度数字空气压力传感器MS - 5611等。可以完成飞行控制算法和完成飞行器的导航控制算法，它需要外接OV7725照相模组、HC - SR04超声波测距模块、微波检测模块。
图（5）系统硬件电路结构
2、导航控制电路
如图(6)所示，导航控制电路主要由主控MPU - ATMEGA2560、OV7725照相模组、HC - SR04超声波测距模块、微波检测模块等构成。根据小车的运动情况，确定飞行器的飞行速度和飞行方向，从而完成指定的任务。
图（6）飞行控制电路
3、主要模块程序设计图（7）
四、竞赛工作环境条件
1、仪器设备硬件平台：PC机等。
2、配套加工安装条件：电烙铁、
钻孔机、制版机、打印机等。
3、开发环境：飞控ATMEGA2560 瑞
萨R5F523T5ADFM 。
五、测试方案与测试结果
1、测试方案
通过模拟考场，进行模拟比
赛。
2、测试结果
(1)、飞行器放在A区通过按
键可以实现一键平稳起飞，并且能图（7）飞控流程图
够在1米以上悬停5秒后平稳降落并准确的停在A区，悬停期间激光笔可以照在A区。
(2)、手持飞行器靠近小车，当两者距离1米左右时，飞行器和小车发出了响声和光。
(3)、当小车摆放在位置8，飞行器在A区，一键启动飞行器，飞行器可以以接近直线的路径飞至小车上方并悬停5秒，然后降落在小车左侧，悬停期间，激
光笔可以照射在A区内，并且不止一次照在小车上。从起飞到降落用时24。8秒。
(4)、发挥部分，飞行器基本上可以探测跟踪小车飞行，只是跟踪的路径有些曲折。到此，竞赛要求绝大部分可以完成。
六、参考资料
[1].黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程。电子工业出版社，2010
[2].张淑清.嵌入式单片机STM32设计及应用技术。国防工业出版社，2015
[3].王广雄.控制系统设计[M]。宇航出版社，1992
[4].王彤.PC机在测量和控制中的应用[M]，哈尔滨工业大学出版社。1995
[5].刘豹.现代控制理论，机械工业出版社.2004
[6].秦永元.惯性导航[M]第一版，北京科学出版社。2005
[7].王冬来，吕强，刘峰.小型四轴飞行器动力学参数测定方法设计[J]，科技出版社。2011
09204C
全国大学生结构设计竞赛赛题
第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶
3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶
2019年全国大学生电子设计竞赛赛题B题_巡线机器人
2019年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）8月7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）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，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）8月10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。 巡线机器人（B题） 【本科组】 一、任务 设计一基于四旋翼飞行器的巡线机器人，能够巡检电力线路及杆塔状态 （见图1），发现异常时拍摄存储，任务结束传送到地面显示装置上显示。巡线机器人中心位置需安装垂直向下的激光笔，巡线期间激光笔始终工作，以标识航迹。 二、要求 1.基本要求 （1）巡线机器人从距A杆塔1米范围内的起飞点起飞，以1米定高绕杆巡检，巡检流程为：起飞→杆塔A→电力线缆→绕杆塔B→电力线缆→ 杆塔A，然后稳定降落；巡检期间，巡线机器人激光笔轨迹应落在地 面虚线框内。 （2）从起飞到降落，巡线完成时间不得大于150秒，巡线时间越短越好。 （3）发现线缆上异物(黄色凸起物)，巡线机器人须在与异物距离不超过30cm的范围内用声或光提示。
图1 杆塔与线缆示意图图2 杆塔B二维码示意 2.发挥部分 （1）拍摄所发现线缆异物上的条形码图片存储到SD卡，巡检结束后在显示装置上清晰显示，并能用手机识别此条形码内容。 （2）发现并拍摄杆塔B上的二维码图片存储到SD卡，巡检结束后在显示装置上清晰显示，并能用手机识别此二维码内容。 （3）拍摄每张条形码、二维码图片存储的照片数不得 超过3张。 （4）停机状况下，在巡线机器人某一旋翼轴下方悬挂 一质量为100g的配重，然后巡线机器人在图3 所示环形圆板上自主起飞，并在1米高度平稳悬 停10秒以上，且摆动范围不得大于±25cm。 （5）在测试现场随机选择一个简单飞行动作任务，30 分钟内现场编程调试完成飞行动作。图3 环形圆板（6）其他。 三、说明 1. 电力线缆与杆塔说明 （1）线缆的直径不大于5mm，颜色为黑色。 （2）杆塔高度约150cm，直径不大于30mm。 （3）线缆上异物上粘贴有圆环状的黄底黑色8位数条形码，条形码宽度约30±2mm，见图4。 图4 条形码示例图5 二维码示例
电子设计竞赛设计报告题
2011年全国大学生电子设计竞赛 设计报告 开关电源模块并联供电系统（A题）
2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告 开关电源模块并联供电系统（A题） 摘要 本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换，用8051单片机作主控芯片。输入DC 24V，输出DC 8.0V，额定输出功率为32W，采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出，具有过流和短路保护功能，系统转换效率达到70%以上。 关键词：DC/DC变换，并联供电系统，开关电源 Abstract The design of the switching power supply module consists of two LM2596 in parallel power supply system for DC / DC converter, with 8051 as main chip. Input DC 24V, output DC 8.0V, the rated output power of 32W, the application of the complementary stream are automatically assigned to the current output, with over-current and short circuit protection, system conversion efficiency of 70%. Keywords: DC / DC converter, parallel power supply systems, power
电子设计大赛报告.doc
自动搬运机器人 王泽栋1 曹嘉隆1 高召晗1 杨超2 （1．电子信息工程系学生，2.电子信息工程系教师） 【摘要】 本设计与实作是利用反射式红外线传感器所检测到我们所要跑的路线，我们以前后车头共4颗红外感应传感器TCRT5000来检测黑色路线，并利用Atmel 公司生产的8位单片机AT89S52单片机做决策分析。，将控制结果输出至直流电机让车体自行按预先设计好的路线行走。以AT89S52晶片控制自动搬运机器人的行径，藉由自动搬运的制作过程学习如何透过程式化控制流程、方法与策略、利用汇编语言控制电机停止及正反转，使自动搬运机器人能够沿轨道自行前进、后退以及转弯。目的是在于让车子达到最佳效能之后，参加比赛为最终目的。自动搬运机器人运行过程中会遇到直线、弯道、停止。该设计集检测，微控等技术为一体，运用了数电、模电和小系统设计技术。该设计具有一定的可移植性，能应用于一些高难度作业环境中。 【关键词】自动搬运；黑线检测；时间显示。 1.系统方案选择和论证 1．1 系统基本方案 根据要求，此设计主要分为控制部分和检测部分，还添加了一些电路作为系统的扩展功能，有电动车每一次往返的时间（记录显示装置需安装在机器人上）和总的行驶时间的显示。系统中控制部分包括控制器模块、显示模块及电动机驱动模块。信号检测部分包括黑线检测模块。系统方框图如图1.1.1 图1.1 系统方框图 1．2各模块方案的比较与论证 （1）控制器模块 根据设计要求，控制器主要用于信号的接收和辨认控制电机的正反转、小车的到达直角转弯处的转向、时间显示。 方案一：采用MCS-51系列单片机价格低、体积小、控制能力强。 方案二：采用与51系列单片机兼容的Atmel公司的AT89S52作为控制器件
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会 需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大 批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成(图-1) 加载区域 图-1模型三维透视示意简图 2.1承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm>800mm，厚度16mm，柱 底平面轴网尺寸为900mm>600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：
(1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm；
（2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW
2009年全国大学生电子设计大赛题目(全)
光伏并网发电模拟装置（A 题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，
均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
2017全国大学生电子设计竞赛设计报告
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 Abstract The 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
黄祖慰-第五届全国大学生结构设计竞赛总结(技术版)
第五届全国大学生结构设计竞赛总结 （技术版） 黄祖慰20080537 5th国赛的作品，是总结了4th国赛的失败教训，以降低模型量为重点的模型设计和制作成果。我们通过不懈努力，终于到达了目标。在这次比赛中，我们研究出了一些先进的模型设计和制作技巧和积累了更多的设计和制作的经验。在此，我将通过模型从无到有的整个过程进行具体的介绍。 一、研读赛题 读懂题目在结构设计竞赛中是一个最基本的要求，要做到对赛题的点点滴滴熟记于心，并且从规则中发掘模型设计的切入点。 要想获得大奖，就要对题目认真分析；努力寻找漏洞显得相当重要，是一条迈向成功的捷径。在本次结构设计竞赛模型中，整体铁块，虚悬挑梁等都是针对题目漏洞而设计的，为模型重量的减轻做出了重要贡献。 二、准备制作工具 所谓公欲善其事必先利其器，要想做好一个模型，一套好的工具是必须的。在制作模型初期，选手可以采用非比赛指定工具来制作模型。虽然赛题中已经明确规定了制作工具，但是由于提供工具的局限性，有些很好的想法不能够在模型上做出来。我的建议是，先使用的工具，把想法尽可能表现出来，等到模型初步定型后，再使用比赛指定工具，寻求达到同样效果的模型的制作
方法。为了提高制作精度，画线笔可采用0.38mm的水笔。 三、研究材料特性 所谓知自知彼方能百战不殆，在制作模型之前，必须先对材料进行分析，了解材料的特性，由此得知材料的实际力学性质和可加工性质。下面我就罗列我对本次比赛的复压竹皮、竹制底板和502胶水的性质研究的一些心得： 1、复压竹皮在顺纹路方向存在连续纤维，利于受拉。但是顺 纹容易被撕裂。 2、规格为0.2mm的竹皮为单层竹皮，应注意竹皮上存在的 竹节的薄弱点，应尽量避开；此种竹皮，一面为光面，一面为 毛面，粘贴时，光面的粘接速度要快于毛面，但是最终粘接紧 密性毛面为优。使用单层竹皮作为拉杆，存在风险，北京交通
大学生电子设计竞赛设计报告完整版
大学生电子设计竞赛设 计报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
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）
XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1、主控制器件的论证与选择 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 综合以上三种方案，选择方案三。 2、XXXX的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 方案三：XXX。XXXX 综合以上三种方案，选择方案三。
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）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 2、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 3、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 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
电子设计大赛报告设计书
设计项目：模拟路灯控制系统 学校：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院参赛人员：高庆 吴琨 王立强
目录 第一章前言 1 第二章方案论证与论证 2 一系统结构综述 4 二系统结构示意图 5 第三章硬件设计 5 一89C52单片机简述 6 二电源模块设计7 三恒流源电路设计7 四案件及显示模块7 五时钟电路设计8 六光电对射传感器模块设计 8 七比较电路模块设计9 八DA转换模块设计10 九交通状况检测模块设计10 十路灯故障检测及报警模块设计 10 第四章系统软件设计 一系统软件设计综述11 二各模块软件部分分述 12 14 15 第七章参考文献16
模拟路灯控制系统(I题) 【高职高专组】 摘要： 本文介绍了基于STC89C52单片机的模拟路灯控制系统的设计和实现过程，通过交通情况自动调节检测，路灯故障检测及报警检测，环境明暗变化检测，定时开关模块的设计控制以实现题目要求。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍系统的硬件及软件设计部分。 采用的技术主要有： （1）通过软件编程控制定时开关灯时间，报警检测; （2）光电传感器的有效应用; （3）LM311比较器的有效应用； （4）新型时钟芯片DS12C877的有效应用。 关键词： 80C52单片机，光电传感器，路灯控制，亮度调节 Abstract: This paper introduces the STC89C52 based on single-chip microcomputer simulation street lamp control system design and realization process, through the traffic situation automatic adjustment test, street lamp fault detection and alarm test, light and shade environment change detection, timer switch module design in order to achieve the topic request. The whole system of the circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirement, the paper introduces the hardware and software of the system design part. The technique to be used mainly has: 1. Through software programming control timing open to turn off the lights time, alarm detection; 2. Effective application of the photoelectric sensor; 3. LM393 comparator effective application; 4. New clock chip DS12C877 effective application. Key words: 80 C52, photoelectric sensor, street lamp control, brightness to adjust
电子设计竞赛设计报告
题目：数控电流源设计 摘要 本设计由两部分构成：自制的稳压、稳流、输出过压保护电路和单片机控制与显示系统。稳压电源部分设置有±12V和+5V电压，为整机供电。采用大功率MOS管作为电流源调整管、用锰铜丝自制取样电阻，具有良好的调控线性和稳定性。采用价格低廉的电脑CPU专用散热器作为稳压电源模块和电流调整管的散热装置，散热效率高、性能可靠。控制核心采用内置12位A/D、D/A转换器的高性能单片机C8051F021，电路简洁、控制精度高、电流控制与测量分辨率达0.5mA。用带背光点阵式LCD显示器同时显示设定电流和实测电流数据，直观、方便。给出了多种测试条件下的实测数据，测试数据表明系统性能指标全面超越了题目的基本要求，除系统自测显示电流误差略大以外，其余发挥部分指标也已满足。另外，还增加了预置电流超限保护功能。 详细说明了系统的结构和工作原理，给出了系统的硬件电路图、元器件参数列表和软件流程图，并附有系统操作说明书。 Abstratct This design is consist of two major parts: The self-made constant voltage power supply and the control system which is consist of singlechip and LCD display. The voltage-stabilized source which is the all machine power supply has ±12V and +5V voltage. We Use the high-power MOSFET as the current regulation device, and use the manganese copper wire self-restraint as a sample resistance, and the system has good regulative linearity and stability. The design Uses the price inexpensive computer CPU sink to take the voltage-stabilized source module and the electric current regulation device heat dissipating. The control system is made up of high performance singlechip C8051F021 which includes 12 A/D & D/A converter inside. The electric circuit is succinct and the control precision is high, the controlling resolution of current is up to 0.5mA rate. The setting current and the actual current data are showedby the lattice type LCD display at the same time. Many kinds of test data are presented under the many kinds of tests condition. The test data indicates that the system performance has achieved the demand of design in an all-round way satisfied. In addition, we have set a protecting function of the ultra limit setup of the electric current. This paper is also present The system structure, the work principle, the system hardware circuit diagram, the device parameter, the software flow chart, and the system operating manual in detail. 一、系统整体结构及方案论证 1．1 系统结构 根据题目要求，要能够实现电流步进控制、显示设定电流和实测电流大小，并且输出最大电压小于等于10伏，系统的结构框图如图1－1。 恒流源输出 图1-1系统结构框图 整个系统由稳压电源、恒流控制、单片机、键盘、显示器及输出过压保护<电压限制）等几部分组成。 各部分作用如下 1）稳压电源：向整个系统提高电源，包括供运放使用的±12V、供单片机使用的+5V，其中恒流源<主要功率部分）电压也由+12V提供。 2）恒流控制部分：是一受控电流源，由单片机提供控制指令电压，将12V电源转换成恒定电流。
电子设计竞赛报告——模板(免费)
宽带直流放大器（C题） 【本科组】 摘要 本设计利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大AGC 控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。输入部分采用高速电压反馈型运放OPA642跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。功率输出部分采用分立元件搭建的甲乙类互补对称电路。整个系统通频带可达20MHz，最小增益0dB，最大增益70dB。增益步进ldB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。 关键词 AGC；AD603；OPA642；功率放大；稳压电源
一、方案论证与比较 1.增益控制部分 方案一 原理框图如图1所示，场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场效应管与对V’的分压。采用场效应管作AGC控制可以达到很高的频率和很低的噪声，但温度、电源等的漂移将会引起分压比的变化，用这种方案很难实现增益的精确控制和长时间稳定。 方案二 采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这时的D/A作为一个程控衰减器。理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高就可以实现很宽范围的精密增益调节。但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降。 方案三 使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA，用控制电压和增益（dB）成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制（如图2）。用电压控制增益，便于单片机控制，同时可以减少噪声和干扰。 综上所述，选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB，满足题目要求的精度，其增益（dB）与控制电压（V）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A输出电压控制放大器的增益。 2.功率输出部分 此部分采用分立元件对管TIP41与TIP42搭建的甲乙类互补对称电路。 3.自动增益控制（AGC） 利用单片机根据输出信号幅度调节增益。输出信号检波后经过简单2级RC 滤波后由单片机采样，截止频率为100Hz。由于放大器通频带低端在1kHz，当工
第三届全国大学生结构设计竞赛
第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24
一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机
发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。
电子设计大赛智能小车设计报告
简易智能电动车 学校：辽宁工程技术大学小组成员： 日期：2011年8月4日
摘要 本设计以STC89C52单片机为控制核心。经光敏电阻和红外对射完成循迹，寻光以及躲避障碍物，测距的检测，经比较器LM393进入单片机。单片机通过内部程序完成对小车的控制。 关键字：控制；检测；红外对射；智能小车； The abstract This design to STC89C52 microcontroller as control core. The photoconductive resistance and infrared DuiShe complete follow mark, light and evades obstacles for the detection of comparison, the LM393 into the microcontroller. The internal process of single chip through complete control of the car. Key word: control; Detection; Infrared DuiShe; Intelligent car;
目录 1 方案论证与比较 (1) 2 各模块的选择方案 (1) 2.1电源模块选择方案 (1) 2.2系统控制模块方案 (2) 2.3红外对射模块方案 (2) 2.4恒流源模块 (2) 2.5比较器转换模块 (2) 3 系统硬件设计 (3) 3.1电源电路设计 (3) 3.2恒流源电路设计 (4) 3.3电机驱动模块 (5) 3.4循迹检测设计 (5) 3.5测距检测设计 (6) 3.6避障检测设计 (7) 4 系统软件设计 (7) 5 系统调试 (9) 6 结论 (10) 7 参考文献 (11)
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部
与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。
历年电子设计大赛竞赛题目
“美亚光电”杯安徽省第一届大学生电子设计竞赛题 任意波形发生器（A题） 一、任务 设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。示意图如下： 二、要求 1、基本要求 （1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。 （2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。 （3）具有波形存储功能。 （4）输出波形的频率范围为100 Hz ～ 20 kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；频率可调，频率步进间隔≤100 Hz。 （5）输出波形幅度范围0 ～ 5 V（峰—峰值），可按步进0.1 V（峰—峰值）调整。 （6）具有显示输出波形的类型、频率（周期）的功能。 2、发挥部分 （1）输出波形频率范围扩展至100 Hz～200 kHz。 （2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。 （3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载电阻变化范围：100 Ω～∞）。 （4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。 （5）特色与创新。 三、评分标准 项目满分 基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有 关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。 50 实际制作完成情况50 发挥部分完成第（1）项10 完成第（2）项15 完成第（3）项10 完成第（4）项10 特色与创新 5
远程温湿度测量系统（B题） 一、任务 制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。 其结构框图如下： 二、要求 l、基本要求 （1）通过可编程控制器、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并在LED上显示。 （2）温度误差＜1℃，湿度误差＜1％，温度测量范围0℃～120℃，湿度测量范围1％～99％。 （3）可用电池供电。 2、发挥部分 （1）设计红外二极管发射电路和红外接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收。 （2）设计射频发射电路和接收电路，实现温湿度数据的准确可靠发送和接收。 （3）最好采用微型化的温湿度传感器，无线传输距离＞5米。 （4）特色与创新。 三、评分标准 项目满分 基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有 关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。 50 实际制作完成情况50 发挥部分完成第（1）项15 完成第（2）项15 完成第（3）项10 特色与创新10
全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文报告
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