2001-2007年历届全国电子设计大赛元器件清单

电子竞赛中作品设计的一般步骤

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6.2 电子竞赛作品设计制作步骤与一般的电子产品设计制作不同的是，电子设计竞赛作品设计制作一方面需要遵守电子产品设计制作的一般规律，另一方面要在限定时间、限定人数、限制设计制作条件、限制交流等情况下完成作品的设计制作，电子竞赛作品设计制作有自己的规律。电子竞赛作品设计制作大约需经过题目选择、系统方案论证、子系统、部件设计与制作、系统综合、调试与测量等步骤，最后完成作品和设计总结报告。 6.2.1 题目选择全国大学生电子设计竞赛作品设计制作时间是4天3晚，3人一组。竞赛题目一般为5～6题，题目在竞赛开始时（第1天的8.00）开启。以2003年第6届为例共有6题：电压控制LC振荡器（A题）、宽带放大器（B题）、低频数字式相位测量仪（C题）、简易逻辑分析仪（D题）、简易智能电动车（E题）、液体点滴速度监控装置（F题）。正确地选择竞赛题目是保证竞赛成功的关键。参赛队员应仔细阅读所有的竞赛题目，根据自己组3个队员的训练情况，选择相应的题目进行参赛制作。选择题目按照如下原则进行：（1）明确设计任务，即“做什么？”。选择题目应注意题目中不应该有知识盲点，即要能够看懂题目要求。如果不能看懂题目要求，原则上该题目是不可选择的。因为时间是非常紧张的，没有更多的时间让你去重新学习，另外根据竞赛纪律，也不可以去请教老师。（2）明确系统功能和指标，即“做到什么程度？”。注意题目中的设计要求一般分基本要求和发挥部分两部分，各占50分。应注意的是基本部分的各项分值题目中是没有给出的，但在发挥部分往往会给出的各小项的分值。选择时要仔细分析各项要求，综合两方面的要求，以取得较好的成绩。（3）要确定是否具有完成该设计的元器件、最小系统、开发工具、测量仪器仪表等条件。在没有对竞赛题目进行充分地分析之前，一定不能够进行设计。题目一旦选定，原则上是应保证不要中途更改。因为竞赛时间只有4天3晚，时间上不允许返工重来。 6.2.2 系统方案论证题目选定后，需要考虑的问题是如何实现题目的各项要求，完成作品的制作，即需要

历年全国大学生电子设计大赛题目

1994～2009全国大学生电子设计竞赛历届题目一览第一届（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题目二多路数据采集系统第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一实用低频功率放大器题目二实用信号源的设计和制作题目三简易无线电遥控系统题目四简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题直流稳定电源 B题简易数字频率计 C题水温控制系统 D题调幅广播收音机* 第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题测量放大器 B题数字式工频有效值多用表 C题频率特性测试仪 D题短波调频接收机 E题数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目 A题波形发生器 B题简易数字存储示波器 C题自动往返电动小汽车 D题高效率音频功率放大器 E题数据采集与传输系统 F题调频收音机第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目电压控制LC振荡器（A题）宽带放大器（B题）低频数字式相位测量仪（C题）简易逻辑分析仪（D题）简易智能电动车（E题）液体点滴速度监控装置（F题）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目正弦信号发生器（A题）集成运放参数测试仪（B题）简易频谱分析仪（C题）

单工无线呼叫系统（D题）悬挂运动控制系统（E题）数控直流电流源（F题）三相正弦波变频电源（G题）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目音频信号分析仪（A题）【本科组】无线识别装置（B题）【本科组】数字示波器（C题）【本科组】程控滤波器（D题）【本科组】开关稳压电源（E题）【本科组】电动车跷跷板（F题）【本科组】积分式直流数字电压表（G题）【高职高专组】信号发生器（H题）【高职高专组】可控放大器（I题）【高职高专组】电动车跷跷板（J题）【高职高专组】第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目光伏并网发电模拟装置（A题）【本科组】声音导引系统(B题)【本科组】宽带直流放大器（C题）【本科组】无线环境监测模拟装置（D题）【本科组】电能收集充电器（E题）【本科组】数字幅频均衡功率放大器（F题）【本科组】低频功率放大器（G题）【高职高专组】 LED点阵书写显示屏（H题）【高职高专组】

全国大学生电子设计大赛题一等奖数字频率计

2015 年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖作品设计报告部分错误未修正，软件部分未添加竞赛选题：数字频率计（F 题）

摘要本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用PCB 制版，进一步减小误差。 AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法

1. 系统方案 1.1. 方案比较与选择宽带通道放大器方案一：OPA690 固定增益直接放大。由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器OPA690，5V 双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。对于输入的正弦波信号，经过OPA690 的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。方案二：基于VCA810 的自动增益控制（AGC）。AGC 电路实时调整高带宽压控运算放大器VCA810 的增益控制电压，通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。尽管方案一中的OPA690 是高速放大器，但是单级增益仅能满足本题基本部分的要求，而在放大高频段的小信号时，增益带宽积的限制使得该方案无法达到发挥部分在频率和幅度上的要求。方案二中采用VCA810 与OPA690 级联放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制。该方案不仅能够实现稳定可调的输出电压，而且可以解决高频小信号单级放大时的带宽问题。因此，采用基于VCA810 的自动增益控制方案。正弦波整形电路方案一：采用分立器件搭建整形电路。由于分立器件电路存在着结构复杂、设计难度大等诸多缺点，因此不采用该方案。方案二：采用集成比较器运放。常用的电压比较器运放LM339 的响应时间为1300ns，远远无法达到发挥部分100MHz 的频率要求。因此，采用响应时间为4.5ns 的高速比较器运放TLV3501。主控电路方案一：采用诸如MSP430、STM32 等传统单片机作为主控芯片。单片机在现实中与FPGA 连接，建立并口通信，完成命令与数据的传输。方案二：在FPGA 内部利用逻辑单元搭建片内单片机Avalon，在片内将单片机和测量参数的数字电路系统连接，不连接外部接线。在硬件电路上，用FPGA 片内单片机，除了输入和输出显示等少数电路外，其它大部分电路都可以集成在一片FPGA 芯片中，大大降低了电路的复杂程度、减小了体积、电路工作也更加可靠和稳定，速度也大为提高。且在数据传输上方便、简单，因此主控电路的选择采用方案二。

常用电子元器件培训资料

常用电子元器件参考资料第一节部分电气图形符号

二．半导体管三．其它电气图形符号

第二节常用电子元器件型号命名法及主要技术参数一．电阻器和电位器 1．电阻器和电位器的型号命名方法示例： (1)精密金属膜电阻器 R J7 3 第四部分：序号第三部分：类别（精密）第二部分：材料（金属膜）第一部分：主称（电阻器） (2) 多圈线绕电位器 W X D 3 第四部分：序号第三部分：类别（多圈）第二部分：材料（线绕）第一部分：主称（电位器）

2．电阻器的主要技术指标 (1) 额定功率电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为电阻器的额定功率。电阻器的额定功率并不是电阻器在电路中工作时一定要消耗的功率，而是电阻器在电路工作中所允许消耗的最大功率。不同类型的电阻具有不同系列的额定功率，如表2所示。 (2) 标称阻值阻值是电阻的主要参数之一，不同类型的电阻，阻值范围不同，不同精度的电阻其阻值系列亦不同。根据国家规范，常用的标称电阻值系列如表3所示。E24、E12和E6系列也适用于电位器和电容器。 (3) 允许误差等级 3．电阻器的标志内容及方法 (1)文字符号直标法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，额定功率、允许误差等级等。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值，其文字符号所表示的单位如表5所示。如1R5表示1.5Ω，2K7表示2.7kΩ，表５

例如： RJ71－0.125－5k1－II 允许误差±10% 标称阻值(5.1kΩ) 额定功率1/8W 型号由标号可知，它是精密金属膜电阻器，额定功率为1/8W，标称阻值为5.1kΩ，允许误差为±10%。 (2)色标法：色标法是将电阻器的类别及主要技术参数的数值用颜色（色环或色点）标注在它的外表面上。色标电阻（色环电阻）器可分为三环、四环、五环三种标法。其含义如图1和图2所示。标称值第一位有效数字标称值第二位有效数字标称值有效数字后0的个数允许误差图1 两位有效数字阻值的色环表示法三色环电阻器的色环表示标称电阻值（允许误差均为±20%）。例如，色环为棕黑红，表示10?102＝1.0kΩ±20%的电阻器。四色环电阻器的色环表示标称值（二位有效数字）及精度。例如，色环为棕绿橙金表示15?103＝15kΩ±5%的电阻器。五色环电阻器的色环表示标称值（三位有效数字）及精度。例如，色环为红紫绿黄棕表示275?104＝2.75MΩ±1%的电阻器。

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。

历年年全国大学生电子设计竞赛题目

历年年全国大学生电子设计竞赛题目集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题） 80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛 A.简易数控直流电源 B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛 A.实用低频功率放大器 B.实用信号源的设计和制作 C.简易无线电遥控系统 D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源

B.简易数字频率计 C.水温控制系统 D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛 A.测量放大器 B.数字式工频有效值多用表 C.频率特性测试仪 D.短波调频接收机 E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛 A.波形发生器 B.简易数字存储示波器 C.自动往返电动小汽车 D.高效率音频功率放大器 E.数据采集与传输系统 F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛 A.电压控制LC振荡器 B.宽带放大器

C.低频数字式相位测量仪 D.简易逻辑分析仪 E.简易智能电动车 F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛 A.正弦信号发生器 B.集成运放测试仪 C.简易频谱分析仪 D.单工无线呼叫系统 E.悬挂运动控制系统 F.数控恒流源 G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛 A.音频信号分析仪 B.无线识别 C.数字示波器 D.程控滤波器 E.开关稳压电源 F.电动车跷跷板 G.积分式直流数字电压表

全国大学生电子设计大赛F题一等奖数字频率计

2015 年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖作品
设计报告部分错误未修正，软件部分未添加
竞赛选题：数字频率计（F 题）
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摘要
本设计选用 FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用 PCB 制版，进一步减小误差。
AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。频率等参数的测量采用闸门时间为 1s 的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。
经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。
关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法
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目录
摘要....................................................................................................................1 目录........................................................................................................................ 2 1. 系统方案...................................................................................................3
1.1. 方案比较与选择................................................................................3 1.1.1. 宽带通道放大器.........................................................................3 1.1.2. 正弦波整形电路.........................................................................3 1.1.3. 主控电路.....................................................................................3 1.1.4. 参数测量方案.............................................................................4
1.2. 方案描述............................................................................................4 2. 电路设计...................................................................................................4
2.1. 宽带通道放大器分析........................................................................4 2.2. 正弦波整形电路................................................................................5 3. 软件设计...................................................................................................6 4. 测试方案与测试结果...............................................................................6 4.1. 测试仪器............................................................................................6 4.2. 测试方案及数据................................................................................7
4.2.1. 频率测试.....................................................................................7 4.2.2. 时间间隔测量.............................................................................7 4.2.3. 占空比测量.................................................................................8 4.3. 测试结论............................................................................................9 参考文献................................................................................................................ 9
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2007全国电子设计大赛E题获奖论文报告

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

全国电子设计大赛心得

全国电子设计大赛心得短暂的大学生涯总有令人难以忘却的青春与记忆。画面定格在2015年的暑假，60天紧张有序的准备与坚持，4天3夜的不眠战斗，这些画面至今令自己都很难忘。我们克服了种种困难与挫折，有过无奈，面对过质疑，也有遗憾但却从未有过后悔，因为我们是在为梦想而拼搏！同时我们也收获了许多，比赛让我们对团队合作有了真正深刻了解与体会，也使得各自的技术水平大幅度提高。2015年的暑假，我们在努力！ 1 比赛前的准备诗经中说“迨天之未阴雨，彻彼桑土，绸缪牖户。”那么我们要做的就是“兵马未动、粮草先行”。良好的准备，是比赛顺利的最基础的保障。为了准备这次比赛，作为队长的我，为了能把单片机C语言尽快熟练掌握，我放弃了考试复习时间，在期末考试前3天我依然还在实验室写单片机程序。而我的两个队友也放弃了暑假的休息时间，每天呆在实验室或者寝室看书，研究电路，写程序等来为比赛做准备。为了使这次比赛顺利进行，分院领导也充分重视准备阶段的工作，为我们开放了空调实验室，使得我们可以有个舒适的学习环境。并提供了充足的电子元件、仪器仪表以及高速的网络接口。这就方便了我们查阅与下载资料，可以通过焊接设备制作电路并通过仪器仪表进行各项参数的测试。在经过团队之间的商量之后，我们最终将准备阶段分为三个部分：资料收集阶段，基础训练与电路模块制作与模拟比赛阶段等。 1.1 资料收集阶段 5-6月因为平时绝大部分时间在上课，所以就利用课余时间收集资料。资料收集的内容包括：全国电子设计大赛的一些注意事项和内容、历届赛题和优秀论文收集、基础电路收集。通过资料的收集，来了解如何充分把自己所学的知识应用到实践中来。小组共3名队友，因为我本身对互联网很了解又擅长收集整理资料，所以资料收集阶段主要都是我来完成的。

电子设计创意大赛参赛作品--基于单片机的宿舍自动通风装置

基于单片机的宿舍自动通风装置 1、创意来源睡眠状态下，一个人一晚上会呼出200升二氧化碳。门窗紧闭，房间里的氧气浓度会逐渐降低。最终容易造成大脑缺氧，严重影响我们的身体健康！经常开窗保持空气流通，有利于排出室内的脏空气，保证足够的氧气供应。房间里本来就存活着很多的细菌和微生物。由于门窗紧闭，空气无法流通，就为一些病菌提供了大量滋生、繁殖的良好条件，更严重地威胁着我们的身体健康！经常开窗通风换气，可以有效地减少室内病菌滋生，利于我们的身体健康。有些宿舍由于不注意开窗通风，室内空气质量极差，有极大的异味，学生在这种环境中长期生活，对身心健康有较大危害。所以宿舍要经常开窗通风换气，保持室内空气流通；每天早、中、晚坚持定时通风换气，做到每次开窗10分钟到30分钟。但是，有些宿舍经常忘记开窗通风，导致屋内空气得不到更新。有些宿舍因为处在一楼，有些宿舍楼内经常发生盗窃案件，比如星天苑G座，而白天宿舍成员长时间不在宿舍内，因担心被窃，不敢开窗通风。为解决这种现象，我设计了这种宿舍自动通风装置。预期该装置可以实现定时自动开窗关窗功能。 2、系统总体设计方案系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，在其基础上外围扩展芯片和外围电路，附加时钟电路，复位电路，键盘接口及LED显示器。键盘采用独立连接式。外围器件有LED显示驱动器及相应的显示数字电子钟设计与制作可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。电路由下列部分组成：时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示，报警

2017年全国大学生电子设计竞赛

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 (4) 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 (5) 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。（3）按照图1.1所示放置管道，倾斜角ɑ为10o～80o之间的某一角度，由A 端放入1粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对≤3o。 2．发挥部分设定传感器1和2之间的距离l 为20mm ，传感器1和2在管道外表面上安放的位置不限。（1）将1粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道，摆动周期≤1s ，摆动方式如图1.2所示，要求能够显示管道摆动的周期个数。（2）按照图1.1所示放置管道，由A 端一次连续倒入2～10粒钢珠，要求装置能够显示倒入钢珠的个数。（4）其他。 3.设计报告。 1.3题目评析根据设计要求，对题目评析如下：本题的重点： ① 传感器灵敏度的选择。 ② 用于钢珠运动检测的传感器选择图1.1：管道内钢珠运动测量装置的结构图图1.2：管道摆动方式

全国大学生电子设计大赛作品报告

全国大学生电子设计大赛作品报告 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

2015年全国大学生电子设计竞赛多旋翼自主飞行器（c题） 2015 年8月15 日摘要旋多翼自主飞行器由RL78/G13MCU板（芯片型号R5F100 LEA）,STM32单片机模块(加SD卡)，CMOS摄像头，A2212/13T新西达电机。STM32单片机输入信号到RL78/G13MCU板，启动飞行器和CMOS摄像模块，RL78/G13MCU飞控模块矫正飞行器在空中的姿态，实现悬停,前进,后退等功能，CMOS模块将拍摄的视频内容存储在STM32模块内置的SD卡里。当飞行到目的地时各模块自动停止工作。飞行器能一键式启动，并开始航拍，从A点起飞，飞向B区，在B区降落，但不是中心，当飞行结束后，拔掉SD卡，能顺利的通过P0机回放，在飞行过程中，始终在电子示高线H1和H2的区间内。目录目录

1. 方案论证与比较四旋翼算法方案方案一：采用欧拉角法欧拉角法静止状态，或者总加速度只是稍微大于g 时，由加计算出的值比较准确。使用欧拉角表示姿态，令Φ,θ和Φ代表ZYX 欧拉角，分别称为偏航角、俯仰角和横滚角。载体坐标系下的加速度(axB,ayB,azB)和参考坐标系下的加速度(axN, ayN, azN)之间的关系可表示为(1)。其中 c 和 s 分别代表 cos 和 sin 。axB,ayB,azB 就是mpu 读出来的三个值。这个矩阵就是三个旋转矩阵相乘得到的，因为矩阵的乘法可以表示旋转。 axB c c c s s axN ayB c s s s c c c s s s s c ayN azB s s c s c s c c s s c c azN θψθψθφψφθψφψφθψφθφψφθψφψφθψφθ-??? ?????????=-++????????????+-+?????? (1) 飞行器处于静止状态，此时参考系下的加速度等于重力加速度，即 00xN yN zN a a g a ????????=???????????? （2）把（2）代入（1）可以解 : arctg θ= （3） yB zB a arctg a φ??= ? ?? （4）即为初始俯仰角和横滚角，通过加速度计得到载体坐标系下的加速度即可将其解出，偏航角可以通过电子罗盘求出。方案二：四元数法（通过处理单位采样时间内的角增量(mpu 的陀螺仪得到的就是角增量)，为了避免噪声的微分放大，应该直接用角增量-------抄的书）本项目采用的是方案一。 STM32控制方案方案一：直接激活飞控模块（RL78/G13MCU ），可以很好的与飞控进行协调，实现飞控模块的启动与停止。方案二：使用STM32直接控制飞行器飞行。在植入的程序里包含对四旋翼的控制算法和自启动和自停止，还有视频模块的处理，但太过复杂。

全国电子设计大赛论文-电源设计

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）

2007年全国大学生电子设计大赛本科类及高职类信号处理部分试题

音频信号分析仪（A题）【本科组】一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。二、要求 1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω （2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V （3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz （4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz 的频率分量的功率值。）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。（6）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。 2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。（3）增加频率分辨力20Hz档。（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。（5）测量被测正弦信号的失真度。（6）其他。三、说明 1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。 2．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。

无线识别装置（B 题）【本科组】一、任务设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。图1 无线识别装置方框图装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径为6.6±0.5 cm （可用直径6.6 cm 左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D 。阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。二、要求 1．基本要求（1）应答器采用两节1.5V 干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D 尽可能大的情况下，识别应答器的有无。识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D ≥5cm 。（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D ≥5cm 。 2．发挥部分（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号 D 阅读器应答器耦合线圈耦合线圈外接单电源

电子元器件培训资料

一、电子及传感器基础知识、元器件基础知识前言： PCBA维修原则： 1、首先，要确认不良现象，排除误判误测，不良现象要有可重复性； 2、第二，要对外观进行复检，及时发现是否存在有错料，少料，多料等简单的外观不良； 3、第三，要找出维修记录或维修速查表，针对相应电子元件作检查。确认不良元件时可以与良品交替互换或从电路板上拆除后单独测量； 4、第四，要找出PCBA功能的原理图，对照相应电路模块作检查，测量相关元件是否存在不良； 5、第五，如果是批量性不良，或以上方法无法维修的不良，可能是设计缺陷。 1、电子基础知识电路的基本原理：电流，电压，电阻，电荷电流是电荷在导线内流动的现象，电流的测量单位是安培(A)。电荷分为正电荷和负电荷二种。物质中的电子带有负电荷;而质子带有正电荷。电荷在导线内会由高电位的地方流向低电位的地方。电位的高低便形成了电位差，我们称为电压。电压愈大，流动的电流便愈大，电压的测量单位是伏特(V)。电流流动时会遇到阻力，就是电阻。每种物质都有电阻值，优良的导体如铜、白金等，它们的电阻很小，电流很容易通过。电阻很大，大到电流无法通过的物质就是绝缘体，而介于导体和绝缘体之间就是半导体。电阻的测量单位是欧姆(Ω)。电流是指电线中电子流动的相反方向，也就是质子流动的方向，通常以Ｉ表示，其单位为安培 A(Ampere)。直流电的电流方向固定由正极流向负极，并不会随时间而改变；而交流电的电流流向则会不断地交替变化，例如公司用电的电流便是每秒正负极交替变换50次的交流电，称为50赫兹(Hz)。而在台湾地区交流电的频率为60Hz。电压是指能使电在电线中流动的力量，通常以E表示，其单位为伏特V(Volt)，电流一般都是从高电压流向低电压，通常电源电位较高的一端以"+"号表示，而电位较低的一端则以"_"表示。电池、水银电池等，电压包含1.5V、3V、9V等，而家庭用电电压在台湾、美国日本为交流110V；在大陆为220V；欧州为240V。电阻是指阻挡电流在电线流动的阻力，通常以R表示，其单位为欧姆，任何物体都具有电阻，如同水流一般，物体的电阻大小随材质、长度、大小而异。电阻值大到不能导电的物质称为「绝缘体」，如塑料、木材等。电阻会消耗能量，消耗的能量通常以热的形式呈现，所以传输材料的电阻值愈低愈好，因此一般电线便采用导电性佳的铜线，为了减低能源的消耗，「低温超导体」已成为新兴的科技了。电路符号示例电路是由各种不同的组件组成，其相互关系通常使用电路图描述，而电路图的每个基本组件均使用电路符号表示。下图是摘取ATA2001(1866)一部分电路图为例。如下图：