全国大学生电子设计竞赛设计报告 多路模拟信号采集器
多路模拟信号采集器摘要：本多路模拟信号采集器由现场模拟信号产生器、8路信号采集器、
主控制三部分组成，实现了对正弦波的产生、处理和显示。模拟信号产生器采用RC震荡原理，以运算放大芯片LM358为主体，产生八路频率在200Hz~2kHz
之间可调的正弦波信号，为便于后级的采集和处理，要求波形完整和光滑。信号采集器分为采集模式选择电路、波形转换电路、频率/电压转换电路。主控制器包括两块STM8S105C6的8位ST芯片，分从机和主机。从机联系了信号采集器和主机两个部分，信号采集器将AC/DC/频率脉冲三线信号输入从机MUC进行处理，完成频率计算、幅值计算等功能。同时从机通过通用异步收发器(UART)与主机双向联系，实现两个MUC之间数据传输。主机控制从机，最后通过高分辨率的LCD 对信号的频谱进行显示。程序设计采用汇编语言在STVD的编译器上编程实现。经测试，整机功能齐全，灵敏度、显示功能、传输距离等各项性能指标均可达到设计要求。
关键词：信号采集、多路、F/V转换、LCD显示
Multiplexed analog signal acquisition device
Abstract: The way more than the analog signal collector by the analog signal generator, 8 signals collector, Lord control three parts, realize the sine wave produced, processing and display of. The analog signal generator RC shocks the principle of operation amplifier chip LM358 as the main body, produce the frequency in the 200 Hz 8 ~ 2 kHz adjustable between the sine signals, for convenience level after collection and processing, requirements and smooth wave complete. Signal unit into collection model choose circuit, waveform conversion circuit, frequency/voltage transform circuit. The controller of two of the STM8S105C6 including eight ST chip, points from machine and the host. Contact the signal from the machine harvesters and host two parts, the unit will signal the AC/DC/frequency pulse three line signal input from machine MUC processing, the complete frequency calculation, amplitude calculation etc. Function. At the same time from the machine through the general asynchronous transceiver (UART) and host two-way contact, realize between two MUC data transmission. The main engine control from machine, the last through the high resolution LCD to signal spectrum displayed. Program design USES assembly language in STVD compiler in the programming. By test, the complete function, sensitivity, display function, the transmission distance etc various performance indicators are can meet the design requirements.
Key words: signal acquisition and road, F/V switching, LCD display
目录
1.系统设计????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
1.1 设计要求及要求?????????????????????????????????????????????????????????????????4
1.2总体设计方案?????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2．单元硬件电路设计?????????????????????????????????????????????????????8
2.1 现场模拟信号产生器部分电????????????????????????????????????????????????????8
2.2 八路数据采集器部分电路???????????????????????????????????????????????????????9
2.3 主控制部分电路???????????????????????????????????????????????????????????????????11
3. 软件设计?????????????????????????????????????????????????????????????????????13
3.1 设计软件????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
3.2设计语言?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13
3.3 程序设计框图??????????????????????????????????????????????????????????????????????13
4. 系统调试?????????????????????????????????????????????????????????????????????15
4.1 调试方法????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15
4.2 调试工具????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15
4.3 调试内容????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16
5. 系统功能、指标参数?????????????????????????????????????????????????????16
5.1 波形发生器测试???????????????????????????????????????????????????????????????????16
5.2 8路数据采集器测试????????????????????????????????????????????????????????????17
5.3 距离传输测试??????????????????????????????????????????????????????????????????????17
5.4 LCD显示测试???????????????????????????????????????????????????????????????????????17
6. 设计总结?????????????????????????????????????????????????????????????????????18参考文献?????????????????????????????????????????????????????????????????????????18附录1 主要元器件清单???????????????????????????????????????????????????19附录2 电路原理图及印刷板图?????????????????????????????????????????20附录3 程序清单?????????????????????????????????????????????????????????????21
1.系统设计
1.1设计任务及要求
1.1.1 设计任务
设计一个8路数据采集系统，系统框图如图所示。
主控器能对10米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集和显示。具体设计任务是：
①现场模拟信号产生器；
② 8路数据采集器；
③主控器。
1.1.2 设计要求
（1）基本要求
①现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz至2kHz范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应1V至3V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应3V）。
②八路数据采集器：设计必要的信号调理电路，采集8路信号；将各路模拟信号分别转换成八位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
③主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路、…、8路、1路…）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。
（2）发挥部分
①一个界面能同时显示4路以上实时信号曲线，并能显示信号的幅频参数。
②将1-4路信号叠加、5-8路信号叠加构成两组信号，在界面中同时显示两组信号幅频曲线。
③增加传输距离到15米以上，多路信号波形显示正常。
1.2 总体设计方案
1.2.1 设计思路
题目要求设计一多路模拟信号采集器，实现信号的产生、处理和显示。设计分现模拟信号产生器、八路数据采集器和主控制器三大模块。信号产生部分采用RC震荡电路，通过改变其反馈电阻调节其输出信号频率。信号采集器部分电路主要分信号采集模式选择和频率/电压转换两个部分。设计题目要求信号采集有两种模式：选择采集和循环采集，可以通过MUC控制单8通道数字控制模拟电子开
关-CD4051来实现。循环采集时，8路信号循环输入，通过MUC的循环扫描处理，显示在LCD上。从信号采集器输入到从机MCU的有三路信号，交流信号（AC），直流信号（DC）和频率脉冲。正弦波信号经过偏置电路，抬高其电压至正值，即可得到所需的交流信号；交流信号经运算放大芯片LM358，可得到频率不变的方波，输入MCU中计算信号频率周期；得到的方波信号输入由LM331芯片控制的频率/电压转换电路，得到相应的直流电压。从机和主机之间通过UART联系，实现数据的传输。同时，主机将最后的数据显示在LCD上。整体框架图如下所示。
1.2.2 方案论证与比较
(1)模拟信号产生器
方案一：555时基电路
555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，
并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出
电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成
从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成多谐振
荡器电路。
方案二：石英晶体震荡电路
石英晶体正弦波震荡器的原理是利用石英晶体的压电效应和压电震荡，产生频率稳定的正弦波信号。可分为并联型石英晶体正弦波振荡电路和串联型石英晶
体振荡电路。石英晶体正弦波震荡电路的典型电路连接如下图所示。
方案三：RC 震荡电路
RC 桥式正弦波震荡电路的正反馈回路和选频 网络都是RC 串并联电路。运算放大器芯片可选 择LM358，输出频率可通过改变21\21C C R R 、、、 的电阻值和电容值来调整。输出幅值可通过调节
2f 1f R R 、的比值来调整。典型RC 震荡电路如右图
所示
方案选择：方案二采用石英晶体震荡，其频率稳定，但是输出频率一般在1MHz 以上，与题目要求不符。方案一的主要控制芯片是NE555,产生正弦波的电路比较复杂，方案三中选择的芯片是LM358，芯片性能稳定，且电路简单。经对比，选择RC 震荡电路作为模拟信号产生器。
（2）F/V 转换电路
方案一：LM2907频率/电压转换器
LM2907为集成式频率电压转换器，芯片中包含了 比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号 转换为直流电压信号。其典型接法如右图所示。
方案二：LM331频率/电压转换器
LM331是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率
LM2907进行频率倍增时只需使用一个RC 网络；以地为参考点的转速计（频率）输入可直接从输入管脚接入；运算放大器/比较器采用浮动三极管输出；最大500mA 的输出电流可驱动开关管、发光二极管等；内含的转速计使用充电泵技术，对低纹波有频率倍增功能；比较器的滞后电压为30Mv 。利用这个特性可以抑制外
界干扰；输出电压与输入频率成正比，线性度典型值为3%.0 ；具有保护电路，不会受高于VCC 值或低于地参考点输入信号的损伤；在零频率输入时,LM2907的输出电压可根据外围电路自行调节；当输入频率达到或超过某一给定值时，可将输出用
于驱动继电器、指示灯等负载。
电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。其典型接法如下图所示。
方案选择：方案二中选用的芯片-LM331,其非线性误差为0.5%；输入电压为0~10V；频率范围为0.01~10kHz。在题目要求范围内，并且LM331构成的V /F 转换电路的精度高，所以选择方案二。
(3)主控制MCU
方案一：51单片机
51单片机是目前应用最广泛的8位单片机之一，很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。其功能特点如下：
a、可以仿真63K程序空间,接近64K 的16位地址空间；
b、可以仿真64Kxdata 空间,全部64K 的16位地址空间；
c、可以真实仿真全部32 条IO脚；
d、完全兼容keilC51 UV2 调试环境,可以通过UV2 环境进行单步,断点, 全速等操作；
e、可以使用C51语言或者ASM汇编语言进行调试；
f、可选使用用户晶振，支持0－40MHZ 晶振频率；
g、片上带有768字节的xdata,可以在仿真时选用，进行xdata 的仿真；
h、可以仿真双DPTR 指针；
i、可以仿真去除ALE 信号输出。
方案二：STM8单片机
STM8S是意法半导体公司近些年推出的8位微处理器，与AVR等新一代8位微处理器相比，其功能更强大，但价格相对便宜。其功能特点如下：
a、最大支持128kB FLASH、6Kb RAM、2Kb EEPROM,可达30万次擦写，最大封装有68引脚；
b、灵活的时钟控制，4个主时钟源，并带有时钟监控的时钟安全保障系统
c、带有32个中断的嵌套中断控制器，6个外部中断向量，最多27个外部中
断；
d 、高级控制定时器：4个捕获/ 比较通道，3个互补输出，死区控制和灵活的同步，16位通用定时器，带有3个捕获/ 比较通道(IC 、OC 或 PWM)，带有8位预分频器的8位基本定时器，自动唤醒定时器，2个看门狗定时器：窗口看门狗和独立看门狗；
e 、非常强健的I/O 设计，对倒灌电流有非常强的承受能力
方案选择：51单片机是一款典型的单片机，但是由于51单片机的FLASH 和RAM 都比较小，寄存器和定时器的数量少，体积大，所以不建议采用。方案二中的STM8S 系列单片机，体积小，功能强大，价格便宜。所以选择STM8作为主控制MCU 。
2. 单元硬件电路设计
2.1 现场模拟信号产生器
（1）电路功能
产生8路频率在200Hz~2kHz 可调的正弦波，为信号采集器的输入信号，并经过处理，显示在LCD 屏幕上。 （2）电路设计及参数计算
实用的RC 正弦波震荡电路有很多，但最具典型性的是RC 桥式正弦波震荡电路，也常称之为文氏震荡电路，电路结构如下图所示。电路的选频网络由RC 串、并联结构构成，电路的正反馈网络由RC 并联部分构成，R 1、R 2、R W 及二极管等元件构成了振荡电路中的负反馈及稳幅电路。调节电位器R W ，可以改变运算放大器的负反馈深度，以满足振荡电路产生自激振荡所必需的幅度条件并能够改善振荡电路输出波形。利用两个反向并联二极管V 1、V 2正向电阻的非线性特性来实现振荡电路的输出稳幅，V 1、V 2采用硅二极管且要求参数匹配，同时硅二极管的温度稳定性好，可以保证输出电压波形正、负半周对称且受温度影响较小。电阻R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善振荡电路输出波形的失真。
RC 振荡电路输出信号频率： RC
f π21
0=
振荡电路产生自激振荡的条件： 2
1≥R R F
公式中：负反馈电阻
)
//(32D W f r R R R R ++=，其中r D 是二极管正向导通电
阻。
在振荡电路中改变负反馈电阻R F （即调R W ）的大小，可以调节振荡电路的负反馈深度，使振荡电路满足自激振荡的条件开始起振，并可以使电路输出波形的失真程度最小。如果振荡电路不能起振，则说明电路的负反馈作用太强，应适当加大负反馈电阻R F ；如果电路输出波形出现严重失真，则应适当减小负反馈R F 阻值。当改变电路选频网络的参数C 或R 的数值时，即可改变电路输出信号的频率，通常在振荡电路中采用改变电容器容量C 的方式做频率量程切换，而调节R 做量程内的频率细调。
（3）主要元件介绍 LM358
本电路的运算放大器采用的是LM358，LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
管脚功能如下图
2.2 八路数据采集器部分电路
2.2.1 采集模式选择电路
（1）电路功能
受MCU 控制，选择循环采集模式或是选择采集模式。 （2）电路设计
该部分电路主要由CD4051组成，通过STM8的I/O 口控制其三个控制输入端，选择选通模式，八个输入端输入需采集的正弦波信号，一个选择输出端。 （3）主要元件介绍 CD4051
CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有A 、B 和C 三个二进制控制输入端以及INH 共4个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5
～
20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时，所有的通道截止。只有当INH=0时，三位二进制信号才可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至输出。其中VEE 可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。
管脚功能如下图
2.2.2 波形转换电路
（1）电路功能
由于频率/电压转换电路需输入方波，所以需要将正弦波信号转换成频率不变的方波信号。
（2）电路设计
本电路采用的是双运算放大器-LM358。电路简单，是理想的波形转换电路。电路如下所示。
2.2.3 频率/电压转换电路
（1）电路功能
实现频率/电压转换，200Hz 对应1V ，2kHz 对应3V 。 （2）电路设计及参数计算
输入脉冲i f 经31C R 、组成的微分电路加到输入比较器的反相输入端。输入比较器的同相输入端经电阻32R R 、分压而加有约Vcc/6的直流电压，反相输入端经电阻1R 加有cc V 的直流电压。当输入脉冲的下降沿到来时， 经微分电路31C R 、产生一负尖脉冲叠加到反相输入端的cc V 上，当负向尖脉冲大于Vcc/12时，输入比较器输出高电平使触发器置位，此时电流开关打向右边，电流源I 对电容L L R C 、充电，同时因复零晶体管截止而使电源Vcc 通过电阻t R 对电容t C 充电。当电容L C 两端电压达到Vcc/6时，定时比较器输出高电平使触发器复位，此时电流开关打向左边，电容L C 通过电阻L R 放电，同时，复零晶体管导通，定时电容t C 迅速放电，完成一次充放电过程。此后，每当输入脉冲的下降沿到来时，电路重复上述的工作过程。从前面的分析可知，电容CL 的充电时间由定时电路t t C R 、决定，充电电流的大小由电流源IR 决定，输入脉冲的频率越高，电容L C 上积累的电荷就越多输出电压(电容L C 两端的电压)就越高，实现了频率－电压的变换。可得到输出电压\0V 与fi 的关系为：
S t t L R fi C R R V /09.20
由此得V o 与f i 在几个特殊 频率上的对应关系如表所示。
（3）主要元件介绍
LM331
LM331由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。LM331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.0～40V之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc 短路。
管脚功能如下图
2.3 主控制部分电路
2.3.1 电路功能
主控制电路使用了两块STM8S105系列芯片和一块2.8英寸的LCD液晶显示屏。功能包括采集模式选择、采集数据的处理和LCD显示。
2.3.2 电路设计
（1）主控制MCU电路
本设计的单片机最小系统直接使用STM8S-Discovery板，性能稳定且连接方便。
（2）LCD转接板
本设计选用了一块2.8英寸分辨率为240*320的16位LCD液晶显示屏，用于连接MCU和LCD，同时安装了功能选择按键、复位按键和下载开关。
（3）RS-485远距离传输电路
题目发挥部分要求实现15米串行传输，直接传输衰减严重、抗干扰能力低，所以需要辅助电路来实现远距离传输。
RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，抗噪声干扰性好。RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。
本设计采用工业标准485总线芯片SN75176,组成的基本串行通信电路如下图所示。其中，发送器使能端DE与接收器使能端RE接在一起，由MCU的一个I/O引脚控制。发生器输入端T与MCU UART接口的串行数据发送端TXD
相连，接收器的输出端可与MCU UART 接口的串行数据输入端RXD 相连。电阻42R R 、是为了保证RS485总线处于悬空状态时，使A 、B 差分处于确定的高、低电平状态，避免网络瘫痪。电阻65R R 、和电容21C C 、是为了减小电路的电磁辐射干扰。电阻1R 为上拉电阻。TVS 管21D D 、有过压保护功能。
3. 程序设计
3.1 设计软件
本次设计采用的MCU 是意法半导体公司（ST ）的8为单片机-STM8S105C6，所以选用ST 的官方软件- ST Visual Develop 来下载与仿真。ST Visual Develop 集成开发环境(IDE)，可使用汇编语言进行开发（使用其它语言需第三方软件协助），集软硬件仿真、调试、下载编程于一体。ST Visual Develop 支持STM8开发工具STLinkIII 下载仿真以及可以利用C 编程器Cosmic STM8或者Ride7进行C 语言编译。ST Visual Develop 作为一款ST 官方出的软件，无论是兼容性、还是对新型号芯片的支持都是最好的。
3.2 设计语言
汇编语言。
3.3 程序设计框图
3.3.1 主机模式
3.3.2 从机模式
4. 系统调试
4.1 调试方法
软件调试、实物调试
4.2 调试工具
Multisim
Proteus
万用表
直流稳压电源
函数信号发生器
双通道示波器
4.3 调试内容
4.3.1 软件调试
（1）电路设计阶段运用了软件调试方法，使用了multisim和proteus两个软件。其中波形发生器电路使用了multisim软件仿真，通过改变电路设计和元件值来得到所需的正弦波信号。仿真结果如下图所示：
仿真结果显示，该正弦波最大周期为5.163ms，最小周期为423.768um，峰峰值为2.606V。即频率在145.6Hz~2.36kHz之间可调，且波形无失真，满足题目要求。
（2）信号采集器电路，使用了Proteus软件仿真，电路包括波形八路模拟开关、波形转换电路和LM331频率/电压转换电路。仿真结果显示，当输入信号频率为200Hz时，输出直流电压为1.012V；当输入信号频率为2kHz时，输出直流电压为2.967V，符合题目要求。
4.3.2 实物调试
LM358正弦波信号发生器需要+12V、-12V供电，其他芯片电路只需要+5V 供电，所以需要直流稳压电源提供两种电源。
波形发生器和8路数据采集器部分电路主要是通过调节电阻和电容的值，来达到题目的要求。
主控制电路主要是通过修改程序来进行调试。
5. 系统功能、指标参数
5.1 波形发生器测试
（1）8路正弦波发生器
要求。
5.2 8路数据采集器测试
（1）采集模式选择电路
通过对CD4051的控制端（20~S S ）置入初值，能够正常选通，所以采集模式选择电路正常。
（2）频率/电压转换电路 用函数信号发生器，对频率/电压转换电路输入频率200Hz~2kHz 的正弦波信
8路数据采集器部分电路符合题目要求。
5.3 传输距离测试
（1）1米传输测试
1米距离传输是比赛的基本要求功能，由于传输距离较短，且选择了UART 通信串口传输，通信能力强，所以未使用RS232及RS485传输。
经测试，1米传输，信号无明显衰减，实现要求功能。 （2）15米传输测试
15米距离传输，使用了RS485通信接口。用15米传输线测试，信号传输正常。
5.4 LCD 显示测试
（1）基本要求
设计基本要求，能同时显示地址和相应的数据。经测试，本系统经功能选择，能选择现在单路信号的波形、地址、频率和幅值等信息，能达到题目要求。
（2）发挥要求
发挥部分要求，一个界面能同时显示4路以上实时信号曲线，并能显示信号的幅频参数。经测试，该部分功能能实现。
发挥部分要求，将1-4路信号叠加、5-8路信号叠加构成两组信号，在界面中同时显示两组信号幅频曲线。经测试，四路信号能混合，但是波形显示仍需改进。
6. 设计总结
这次电子设计大赛，从选择题目到最后提交作品，总共用了两个多星期的时间。期间的工作包括了电路设计、PCB排版及做板、成品电路调试、编写设计报告等。期间花费了很多时间和精力，但总的来说，收获比付出的多得多。
本次设计实现了比赛基本要求的功能和部分发挥功能。在整个设计过程中，面对最大的问题是程序设计部分，由于刚开始学STM8单片机，所以都是一边摸索一边用的，通过这次比赛，我们也认识到，单片机的学习只学理论而不实践是没意义的，只有实际运用了，才能真正明白它的原理。同时，经过了这次比赛，我们认识到了团队合作和分工的重要性，为以后的比赛和合作奠定坚实的基础。
方案经过认真思考和论证，不仅具有成本低，开发周期短等特点，而且经进一步扩展可以增大其应用范围。但是有些地方仍需继续改进，比如，输入方式选择使用了按键输入方式，LCD触摸功能未开发；混合信号不能正常显示等。这些地方都有待完善。
参考文献
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[7]潘永雄，STM8S系列单片机原理与应用[M].西安.西安电子科技大学出版社，2011
[8] 张晓丽，数据结构与算法[M].北京.机械工业出版社，2002 附录1 主要元器件清单
附录2 电路原理图及印刷板图
正弦波发生电路
信号采集器电路
附录3 程序清单
（1）主机模式主要程序
EXTERN SHOW5
#DEFINE TAST_FLAG RAB
#DEFINE SHOW4_TIMES RA1
SENT_M_
MOV UART2_DR,SENT_M
CLR SENT_M
.MAIN_RUNNING_W A VE
;检测是否有数据要发送
;TNZ KEY_BUSY
;JRNE CALL_KEY_V AL;如果有值,则将命令转化为相应数据,发出去BCPL PD_ODR,#0
TNZ TAST_FLAG;判断是否有按键选择进入菜单模式
JRNE SHOW5_JP
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
电子设计实验报告
电子技术课程设计报告
目录 1. 电子琴 (2) （1.1 ）设计要求 (2) （1.2 ）设计的作用. 目的 (2) （1.3 ）设计的具体实现 (3) （1.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (7) （1.5）附录 (8) （1.6 ）参考文献 (9) （1.7 ）附图 (9) 2. 温度控制电路 (10) 2.1 ）设计要求 (10) （2.2 ）设计的作用. 目的 (10) （2.3 ）设计的具体实现 (10) （2.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等12 （2.5）附录 (12) （2.6 ）参考文献 (13) 3. ...................................................... 信号发生器13 （3.1 ）设计要求 (13) （3.2 ）设计的作用. 目的 (13) （3.3 ）设计的具体实现 (14) （3.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (17) （3.5）附录 (17) （3.6 ）参考文献 (17) 4. ...................................................... 音频放大器18 （4.1 ）设计要求 (18) （4.2 ）设计的作用. 目的 (18) （4.3 ）设计的具体实现 (18) 4.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (21) （4.5） .......................................... 附录21
（4.6 ）参考文献 (21) 简易电子琴设计报告 一.设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。 （1）．按下不同琴键即改变RC 值，能发出C 调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。 （2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3）．连接安装调试电路。 （4）．写出设计总结报告。 二. 设计的作用、目的 1. 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生 自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能 力。 2. 培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科 学态度和勇于探索的创新精神。 3. 通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准 与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
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
第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛获奖结果公告
第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛获奖结果公告为了繁荣建筑创作，提高建筑专业大学生的设计能力和综合素质，促进青年人才的成长，中国建筑学会与全国高等学校建筑学专业指导委员会、中国联合工程公司在去年成功举办第一届“中联一等奖 杯”全国大学生建筑设计方案竞赛的基础上，今年举办的第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛又创出佳绩。本次竞赛至2010年10月20日截稿之日，共收到包括香港地区在内的全国26个省、自治区、直辖市100多所高校报送的746项作品，创近年来新高。 第二届中联杯评选工作于2010年12月23日在杭州进行，评审委员会由中国工程院院士何镜堂，全国建筑设计大师韩光宗、何玉如、郭明卓，中国建筑学会秘书长周畅，全国高校建筑学科专业指导委员会主任仲德崑，以及清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学、重庆大学、西安建筑科技大学等著名院校建筑学院的院长、副院长等十三位专家组成，何镜堂院士任评审工作委员会主任。评审工作自始至终坚持“公开、公正和公平”的评选原则，通过评委会多轮的投票筛选，共选出107项入围作品，其中包括一等奖2项，二等奖5项，三等奖10项以及优秀奖90项。对于此次参赛作品的综合水平，评委们给予了极高的评价，不论是从参赛数量还是作品质量，相对于去年都有了一个较大的提升。以“我的城市，我的明天”为主题的746份作品，以不同的创作手段，不同的表现方式，体现出年轻设计者对中国城市发展中的焦点问题的关注，同时也具有一定的探索未来的意义。对于今年部分作品中体现的环保与绿色建筑的思想，也反映了我国建筑教育的一大进步。对于“中联杯”的两次成功举办，评委们给予了很高的肯定与期望，希望它能成为建筑学大学生的一个“品牌”，成为学生放飞思想、释放创意的一个良好平台，为推动建筑学的发展做出贡献。 获奖人员及项目名单详见附件。 附件：第二届“中联杯”全国大学生建筑设计方案竞赛获奖结果 中国建筑学会 中国联合工程公司011年1月30日
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
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
2011-年全国大学生电子设计竞赛实验报告
2011 年全国大学生电子设计竞赛实验报告 一、实验目的 1、熟练掌握各种常用实验仪器的使用方法。 2、熟悉LM324运放的典型参数及应用。 3、掌握PDF 资料的查询与阅读方法。 4、掌握电子设计与调试的基本流程及方法。 二、实验内容 设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1，实现下述功能： 1. 使用低频信号源产生100.1sin 2()i U f t V =∏，f 0 =500Hz 的正弦波信号，加至 加法器输入端。 2. 自制三角波产生器产生T=0.5ms （±5%），V p-p =4V 的类似三角波信号1o u ，并加至加法器的另一输入端。 3. 自制加法器，使其输出电压U i2 = 10U i1+U o1。 4. 自制选频滤波器，滤除1o u 频率分量，得到峰峰值等于9V 的正弦信号2o u ，2o u 用示波器观察无明显失真。 5.将1o u 和2o u 送入自制比较器，其输出在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 方案论证与数值计算： 由于电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给，而
LM324N具有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V,双电源：1.5V-15V,经过试验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建
三角波发生部分： 方案一： 三角波发生器电路按照由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。 方案二： 利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1））*U。选取电容为较常见的47nf , 计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K; 加法器部分
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
北京大学生建筑结构设计竞赛
第七届北京市大学生建筑结构设计竞赛 B组赛组（桥梁方向） 一.题目 北京市自行车专用路跨京藏高速高架桥设计 二.设计资料 （一）工程概况 1.具体交通需求 为解决回龙观地区非机动车出行不便问题，北京市拟建一条自行车专用路。该专用路与京藏高速相交，采用立体交叉形式上跨京藏高速。在京藏高速东西两侧辅路设有人行梯道，保障拟建自行车专用路与现况京藏高速辅路非机动车系统及行人道实现交通跨越。 沿着京藏高速路纵向240米范围内，共有5座跨京藏高速路的高架桥（2座已建，2座待建，1座本桥），跨京藏高架桥作为此区域从北向进京的第一座桥，形成标志。 图2-1-1 拟建高架桥平面图
图2-1-2 拟建高架桥道路纵断面 2.跨越线路需求-京藏高速 京藏高速主路按高速公路标准建设，计算车速为100km/h，双幅路形式，三上三下六车道，中间分隔带宽度2.5m，西侧主路横断面形式为：0.5m路缘带+3×3.75m车行道+3m硬路肩（含0.5m路缘带）+0.75m土路肩，宽度为15.5m。京藏高速辅路在主路两侧布置，为单向3车道，横断面形式为1.0m检修步道+0.25m路缘带+3×3.25m机动车道+2.5m非机动车道 +1.5m人行道。 道路等级、规划红线、规划断面、节点形式等见下表：
图2 拟跨越线路具体情况 （二）拟建场地工程地质条件 1 地形、地貌及地物概述 本工程场地地貌属温榆河冲洪积扇的中部。地形较平坦，钻孔地面标高在 42.64～44.88m 之间。 根据本次钻探野外描述、原位测试及室内土工试验成果，按土的岩性及工程特性将地层划分为 11 大层，其中①层土为人工填土层，②～?层土为第四纪沉积土层。 现自上而下分述如下： 2.2.1 人工填土层 a.素填土①:黄褐色，稍湿～湿，稍密，具中压缩性。主要成分为粉质黏土、粉土，含少量砖渣、碎石。本层厚度为 0.70～4.00m，层底标高为 40.71～43.21m。 b.杂填土①1:杂色，稍湿，松散～稍密。主要由砖块、灰渣、碎石等组成。本层厚度为 0.30～4.00m。 2.2.2 第四纪沉积土层 a.粉土②：褐黄色，稍湿～湿，中密～密实。含云母片、氧化铁条纹，夹粉质黏土②1、黏土②2 薄层或透镜体。本层厚度为 2.00～6.20m，层底标高为 36.57～ 39.89m。 b.粉质黏土②1：褐黄色，可塑，具中压缩性～高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚度为 0.40～2.70m。 c.黏土②2：褐黄色，可塑，局部软塑，具中压缩性～高压缩性。含氧化铁条纹。本层厚
人竞赛抢答器实验报告
数电实验报告 姓名：侯婉思 专业：通信工程 班级：1111 学号： 指导老师：田丽娜 四人竞赛抢答器实验报告 一．前言 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的高分辨率的4路抢答器。该抢答器为全数字集成电路设计，具有分组数多、分辨率高等优点。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有优先能力,定时及复位功能。主持人通过控制开关使抢答器达到复位的功能。 二．实验目的 1. 学习并掌握抢答器的工作原理及其设计方法 2. 熟悉各个芯片的功能及其各个管脚的接法。 3. 灵活运用学过的知识并将其加以巩固，发散思维，提高学生的动手能力和思维的缜密。 三．设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器。选手抢答时，数码显示选手组号。 2.设计要求： 抢答器的基本功能： 1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管清零）。 3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
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。
微弱信号检测装置(实验报告)剖析
2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】
微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图
1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。
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)