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综合测评题论文设计报告材料
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。
集成运放和外部反应网络相配置后，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。
本课程设计的根本目标：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、比拟器四个设计模块，每个模块均采用一个运放与一定数目的电容、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、比拟器目录一、设计任务2二、设计方案与比拟31. 三角波产生器42. 加法器53. 滤波器54. 比拟器6三、电路设计与理论分析7四、电路仿真结果与分析121.U端口121o2.U端口131i3.U端口132i4.U端口14o25.U端口143o五、总结15一、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参加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 信号再经比拟器后在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，由稳压电源供应。
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。
2011电子竞赛设计报告
开关电源模块并联供电系统(A题)设计报告2011年9月3日摘要本系统采用两组DC/DC模块组成开关电源并联供电系统。
DC/DC模块均采用降压型斩波变换电路，功率管采用MOSFET场效应管。
控制电路采用STC12C5616AD单片机，同时完成PWM信号产生、A/D转换两组模块的电流分配比例控制和短路保护功能。
PWM信号由TLP250光耦隔离后驱动MOSFET管。
辅助电源由反激式开关电源产生。
本系统具有线路简单、工作可靠、效率高、控制准确等特点。
经过实验验证，该电路能较好地实现题目所要求的功能。
关键词：STC12C5616AD；开关电源；BUCK型斩波电路。
目录1方案选择 (4)1.1 DC-DC主回路拓扑结构的论证与选择 (4)1.2 控制方法的论证与选择 (5)1.3 辅助电源的论证与选择 (5)2系统理论分析与计算 (5)2.1 主回路器件选择及参数设计 (5)2.2 辅助电源回路器件选择及参数设计 (6)2.3 控制回路器件选择及参数设计 (6)3电路与程序设计 (6)3.1电路的设计 (6)3.2程序的设计 (6)3.2.1程序功能描述与设计思路 (7)3.2.2程序流程图 (7)4指标测试 (8)4.1 测试仪器 (8)4.2测试结果及分析 (8)5 结论 (8)6文献参考 (9)7 附录 (8)1方案选择1.1DC-DC主回路拓扑的论证与选择DC-DC变换有隔离和非隔离两种。
输入输出隔离的方式虽然安全，但是由于隔离变压器的漏磁和损耗等会造成效率的降低，而本题没有要求输入输出隔离，所以选择非隔离方式，具体有以下几种方案方案一：串联开关电路形式。
开关管V1受占空比为D的PWM波的控制，交替导通或截止，再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压Uo。
该电路属于降压型电路，可获得题目要求的8V的输出电压。
（见图1）图1方案二：并联开关电路形式。
并联开关电路原理与串联开关电路类似，但此电路为升压型电路，开关导通时电感储能，截止时电感能量输出。
2011年电子设计竞赛作品报告
一、参赛队需上交的材料：
1、设计报告；
2、制作实物；
3、2011全国大学生电子设计竞赛登记表（学校统一准备，不需个人准备）
所有材料封入纸箱，密封后的纸箱内部所有物品及纸箱外部不得出现任何校名、参赛队代号、参赛队员姓名及其它暗记，否则视为无效。
二、《设计报告》写作与装订要求
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。
竞赛结束后，参赛队应将设计报告密封纸在距设计报告上端约2cm 处装订，然后将参赛队代码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面，最后用胶水在后面粘牢。
设计报告中不允许出现参赛队的学校、姓名等文字。
三、竞赛规定
评审测试中，个人计算机、移动式存储介质、开发装置或仿真器等不得带入测试现场，实际制作实物中凡需软件编程的芯片必须事先下在脱机工作（可以提前下载几个版本标注好备用），竞赛实物制作中所使用的“单片机最小系统板”仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A，否则取消测试资格。
电子设计大赛实验报告
电子设计大赛实验报告电子设计大赛实验报告引言：电子设计大赛是一个展示学生电子设计能力的舞台，通过参与大赛，学生们可以锻炼自己的实践能力和团队合作精神。
本文将介绍我们参加的电子设计大赛项目以及我们的设计思路、实验过程和结果。
一、项目介绍：我们参加的电子设计大赛项目是基于嵌入式系统的智能家居控制系统。
该系统可以通过手机App远程控制家居设备，实现智能化管理和控制。
我们选择这个项目的原因是智能家居是未来的发展趋势，我们希望通过参加大赛来提升自己在嵌入式系统设计方面的能力。
二、设计思路：我们的设计思路是基于物联网技术，将家居设备与嵌入式系统相连接，通过手机App进行远程控制。
首先，我们选用了一款性能强大的嵌入式开发板作为主控制器，并通过传感器模块采集家居设备的状态信息。
然后，我们设计了一个基于Wi-Fi的通信模块，使得开发板能够与手机App进行通信。
最后，我们开发了一个简洁易用的手机App，用户可以通过该App实现对家居设备的远程控制。
三、实验过程：在实验过程中，我们首先进行了硬件的搭建和连接。
我们将开发板与传感器模块、通信模块进行连接，并进行了必要的调试和测试。
接下来，我们开始进行软件的开发。
我们使用C语言编写了嵌入式系统的控制程序，并进行了功能测试和性能优化。
同时，我们还使用Java语言开发了手机App，并进行了界面设计和用户体验测试。
最后，我们进行了整体系统的集成测试，并对系统进行了功能和稳定性的验证。
四、实验结果：经过一段时间的努力和不断的改进，我们的智能家居控制系统取得了令人满意的成果。
我们的系统能够准确地采集家居设备的状态信息，并能够通过手机App实现对设备的远程控制。
同时，我们的系统还具备了良好的稳定性和可靠性，能够满足用户的需求。
在大赛的评比中，我们的项目获得了优秀奖，得到了评委和老师们的认可和赞扬。
结论：通过参加电子设计大赛，我们不仅锻炼了自己的实践能力和团队合作精神，还提升了自己在嵌入式系统设计方面的能力。
2011电子设计竞赛实验报告
2011年全国大学生电子设计竞赛E题：简易数字信号传输性能分析仪南京大学简易数字信号传输性能分析仪摘要本系统以Xilinx SPARTAN XC3S250E为核心设计了一个简易数字信号发生器和伪随机信号发生器。
采用LF353实现四阶有源RC滤波器；以OP37做射极跟随器并用可调电阻分压的方式实现了输出幅度可调的伪随机信号，并通过AD811搭建的反向加法器实现将两个信号叠加并输出。
在数字信号分析电路模块，经过加法器输入的信号依次经过五阶LC巴特沃兹滤波、反向放大和施密特触发输出信噪比减小的信号；通过另一块FPGA进行数字信号分析，实现对V2a的提取；最后通过示波器显示信号眼图。
本系统工作稳定，中的同步信号V4—syn可靠性高，并且设计性价比高，功耗低。
ABSTRACTThis system,taking the Xilinx SPARTAN XC3S250E as the control core,designs a simple pseudo-random digital signal generator and signal generator .Using LF353 achieve fourth-order active RC filter; to do OP37 emitter follower and an adjustable resistor divider means to achieve the output range adjustable pseudo-randomsignal, and built by the AD811 to achieve the two reverse adder signal superimposedand output. In digital signal analysis circuit module, the input signal through adderfollowed through fifth-order Butterworth LC filter, reverse amplification and schmitt triggeroutput signal to noise ratio decreases; through another piece of FPGA for digital signal analysis, to achieve the synchronization of V2a signal V4-syn extraction; last through theoscilloscope shows the signal eye diagram. The system is stable, reliable and cost-effective design, low power consumption.一、方案论证经过分析和论证，我们认为此次简易数字信号传输性能分析仪可分为信号产生、滤波和叠加、波形整形、信号分析这几个模块。
大学生电赛实验报告
大学生电赛实验报告实验目的本实验旨在通过设计和搭建一套电路系统，让大学生电子竞赛参赛选手能够进行实际操作与实践，提高电子技术和电路设计能力。
实验背景随着大学生电子竞赛的日益火热，为了培养选手们的电子技术和电路设计能力，本实验室决定开展一系列的实验活动。
这些实验设计旨在帮助选手加深对电路设计的理论知识的理解和掌握，加强选手们的实际动手能力。
实验内容本次实验的内容为设计一套自动控制咖啡机的电路系统，具体要求如下：1. 实现自动控制咖啡机的开关机功能。
2. 能够调节咖啡机的冲泡时间。
3. 实现咖啡出水口的开关控制。
实验步骤1. 根据咖啡机的需求，设计电路系统的整体框架。
2. 利用开关电源和稳压电源提供电源电压。
3. 使用逻辑门电路来实现咖啡机的开关机功能。
4. 结合计时器和可变电阻，实现咖啡机冲泡时间的调节。
5. 利用继电器控制咖啡出水口的开关。
实验结果经过设计和搭建，我们成功实现了自动控制咖啡机的电路系统。
实验结果如下：1. 咖啡机的开关机功能正常，可以按需开启和关闭。
2. 冲泡时间可以通过调节可变电阻来控制，实现了时间的灵活调整。
3. 咖啡出水口的开关控制也可以正常工作，方便用户控制咖啡流出的时间。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了电路设计的原理和技术，并成功将之应用在自动控制咖啡机的电路系统中。
在实验过程中，我们不仅学到了电路元件的使用和搭配技巧，还学到了如何合理布局和连接电路，以确保电路的正常工作。
同时，我们也对调试电路时可能遇到的问题和解决方案有了更多的认识。
本次实验不仅提高了我们的实验操作技能，也增强了我们对电子技术的理解能力。
在未来的电子竞赛中，我们将更加自信地应对各种电路设计和实验操作的挑战，为取得更好的成绩做好充分准备。
2011全国电子设计大赛赛后报告
2011年全国电子设计大赛赛后报告经过两个月的努力，此次比赛终于结束了。
这次比赛由我们组三个人的共同努力和老师的指导下很荣幸获得了省级一等奖。
虽然获得了奖，但是自身还是存在很多问题。
现在就从假期准备到比赛结束进行总结。
我组准备的是控制类的题目，所以在假期的时候一直都是拿小车来做例子一点点的练习。
小车可以分为两种，一种是步进电机驱动小车，另一种是直流电机驱动小车。
我们准备的是直流电机驱动小车，所以我主要说一下直流电机驱动小车，直流电机速度要比步进电机快，但是对直流电机的控制是很难的。
走直线一直是直流电气最难的事情，这个问题我们用过纯程序控制，在短距离内效果还不错，可是距离大于两米误差就很大了。
还用过码盘控制，用的是42个尺的码盘，用光电开关检测。
可是这也不能达到预想的目的，最好状态就是在所在直线左右做波浪运动。
由本人总结直流小车本身不需要做太多的控制，最重要的还是对传感器应用。
传感器在比赛中得到了很多应用，主要有寻线传感器，壁障传感器，超声波测距传感器，无线模块，角度传感器，和电子罗盘等等。
对应相应的题目可以用壁障传感器和循迹传感器把直流小车调的很准确，还有角度等都能为直流小车带来准确性。
在假期校园内看不到几个人，只有我们的身影穿梭在实验室与餐馆之间，我们每天大多数的时间都在实验室度过，包括晚上睡觉。
这样的条件让我们适应了在比赛时4天3夜。
在8月31号早上八点题目下来我们就开始紧张在比赛当中，首先是每组的三个人凑在一起讨论应该做什么题目，我组选得是自由摆的平板控制系统，当我们选定题目时就开始组织方案。
经过讨论和老师的建议我们确定了大概三个方案。
第一方案就是用角度传感器来控制平板的平衡，这样就要用到AD模数转换。
第二方案是用划线变阻器，也是通过检测阻值大小，用AD转换来检测信号。
第三方案就是用码盘，用循迹模块检测码盘的黑白线条来控制平板的平衡。
由于角度传感器没有调出来，所以当时选得是第二方案。
确定方案之后就开始实行，分配任务，我负责把硬件组装好。
2011电子设计大赛分析 总结
2011仪器器件清单分析（全）——决战2011全国大学生电子设计竞赛决战2011全国大学生电子设计竞赛——仪器器件清单分析2009 、1.基本仪器清单 20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入）60MHz双通道数字示波器 60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）高频信号发生器（1MHz~40MHz）标准高频信号发生器（1MHz~30MHz，可输出1mV小信号）函数发生器函数发生器（10 MHz，DDS）低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计 100 MHz频率计失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源秒表秒表2米卷尺量角器四位半数字万用表四位半数字万用表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及PLD开发系统扫频仪（15MHz）扫频仪（20MHz）低频扫频仪100℃温度计20112.主要元器件清单单片机最小系统板单片机最小系统板A/D、D/A转换器 A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件小型电动车小型电动车小型继电器小型继电器小型步进电机漆包线漆包线电子开关高频磁芯电阻器：30Ω/30W，36Ω/30W 滑线变阻器（100Ω/2A、10Ω/5A）变容二极管（2pF~30pF）光电传感器光电传感器角度传感器超声传感器大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W等）无线收发模块无线收发模块红外收发管隔离变压器：额定功率50W，3个绕组变比n1:n2:n3=20:10:1,电流依次为I1=1.5A、I2=3A、I3=0.1A 小型直流风扇控制类每届电设，做控制类题目的同学都是最多的，这我在之前文章中好几次都说到了。
先来分析控制类清单。
需要注意的几个大变化，我在第一弹中已经用红色标记出了：仪器里面增加了量角器和温度计；元器件里面增加了一大堆，步进电机、角度传感器、超声传感器、红外收发管、小型直流风扇。
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图3
由图可见，当Q=0.707时，幅频响应较平坦，而当Q>0.707时，将出现峰值，当Q=0.707和 =1情况下， ；当 =10时， 。这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果好得多，所以采用此方案。设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=500Hz，试确定电路中有关元件的参数值,根据实验过程中发现仅仅2阶波形会被高频信号干扰，所以在输出再加一个低通滤波。
五、实验注意事项
1. 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。
2. 要求预留 、 、 、 、和 的测试端子，建议在相应节点焊接导线，方便测试。
3. 实验中基本部分的制作只允许使用电阻、电容和一个LM324芯片。
4.LM324芯片及芯片座、电路板、导线、焊锡丝等统一发放，电阻、电容等外围器件在焊接室元件柜按规定自取。
加法器部分
.
加法电路要实现 由于是同向加法器，Ui2=(R8/R4)*U7//R8=R4//R5//R6。如设R8=20K, R7=1K则R4=20K, R5=2K, R6=2K.
2阶低通滤波电路:
二阶压控电压源低通滤波器如图2所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压源，它的电压增益就是低通滤波的通带电压增益，即
三、实验器材
（一）实验仪器
•万用表
•直流稳压电源
•示波器
•低频函数信号发生器
•电烙铁
（二）实验元件
基本部分：通用电路板一块、LM324一片、电位器4个，电阻，电容，细导线，焊锡丝等若干。
四、实验原理
1. 类似三角波的产生可利用方波产生电路中的RTCT充放电的波形。
2.加法器、滤波器（低通）、比较器电路见模拟电路教材。
比较器部分
比较器部分信号Uo1与Uo2进行比较，当两个信号值相同时输出电压发生跳变，输出的电压通过运放的自身实现限幅，为了在1k负载上得到Vp-p=2V的电压电路图中利用R13进行分压，Uo3=（RL/（R13+RL））*U.
完整电路仿真图
仿真结果图
实物图
测试结果记录：
PCB图
PCB板
三角波
加法器
正弦波
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;
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。
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 ，f0=500Hz的正弦波信号，加至加法器输入端。
方波
总结与改进方案
LM324的综合应用增强了我们的实际动手能力，通过理论联系实际解决具体问题提升了学习电子技术的兴趣。
电路调试的时候花去的时间占据了大半的课程设计时间，通过对本次课程设计的实践，我们进一步熟悉了示波器，波形发生器，数字万用表的使用。希望下次能够用更少的时间完成实验，更好的设计出电路。
2.自制三角波产生器产生T=0.5ms（±5%），Vp-p=4V的类似三角波信号 ，并加至加法器的另一输入端。
3.自制加法器，使其输出电压Ui2= 10Ui1+Uo1。
4.自制选频滤波器，滤除 频率分量，得到峰峰值等于9V的正弦信号 ， 用示波器观察无明显失真。
5.将 和 送入自制比较器，其输出在1KΩ负载上得到峰峰值为2V的输出电压 。
。
1.传递函数
可以推导出二阶压控电压源低通滤波器的传递函数为
上式为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中n为特征角频率，而Q则称为等效品质因数。上式表明，AO=AVF<3，才能稳定工作。当AO=AVF≥3，A(s)将有极点处于右半s平面或虚轴上，电路将自激振荡。
2.幅频响应
用s=j代入上式可得幅频响应和相频响应表达式为
5.芯片使用方法请认真阅读各芯片的PDF文档。
6.电路焊接时，应选择焊完一部分则调试一部分，不可一次焊完后再调试。
7.焊接工具不允许带入调试场地。