2018年江苏省大学生电子设计竞赛E题设计报告(一等奖)
2018年TI杯大学生电子设计竞赛题
2018年TI杯大学生电子设计竞赛A题：电流信号检测装置（本科）1．任务如图1所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。
图1 电流信号检测连接图2．要求（1）设计一功率放大电路，当输入正弦信号频率范围为50Hz~1kHz时, 要求流过10Ω负载电阻的电流峰峰值不小于1A，要求电流信号无失真。
（25分）（2）用漆包线绕制线圈制作电流传感器以获取电流信号；设计电流信号检测分析电路，测量并显示电流信号的峰峰值及频率。
（15分）（3）被测正弦电流峰峰值范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。
（25分）（4）任意波信号发生器输出非正弦信号时，基波频率范围为50Hz~200Hz，测量电流信号基波频率，频率测量精度优于1%；测量基本及各次谐波分量的幅度（振幅值），电流谐波测量频率不超过1kHz，测量精度优于5%。
（25分）（5）其他。
（10分）（6）设计报告（20分）项目主要内容满分系统方案方案描述、比较与选择 4理论分析与计算电流测量方法谐波分量测量方法5 电路设计电路设计 5测试方案与测试结果测试方案测试结果完整性测试结果分析4设计报告结构及规范性摘要、报告正文结构、公式、图表的完整性和规范性2 总分203．说明（1）为提高电流传感器的灵敏度，可用用漆包线在锰芯磁环上绕制线圈，制作电流传感器。
（2）在锰芯磁环上绕N2匝导线，将流过被测电流的导线从磁环中穿过（N1=1），构成电流传感器。
2018年TI 杯大学生电子设计竞赛B 题：灭火飞行器（本科）1．任务基于四旋翼飞行器设计一个灭火飞行器（简称飞行器）。
飞行器活动区域示意图如图1所示。
在图1中，左下方的圆形区域是飞行器起飞及降落点；右侧正方形区域是灭火防区，防区中有4个用红色LED 模拟的火源（火源用单只0.5W 红色发光二极管来实现，建议LED 电流不超过25mA ）。
2018年大学生电子设计大赛策划书word版本 (2页)
本文部分内容来自网络，本司不为其真实性负责，如有异议请及时联系，本司将予以删除== 本文为word格式，简单修改即可使用，推荐下载！ ==大学生电子设计大赛策划书一、活动名称：物电系“金秋杯”大学生电子设计大赛二、活动目的及意义：本次活动旨在为电子信息工程技术与通信工程专业的学生提供一个锻炼和展示的舞台，让同学们积极参与实践，提高动手能力，真正掌握一门技术，为就业和创业打下坚实基础。
三、主办单位：沧州师范学院物理与电子信息系四、承办单位：物电系学生会学习部、电子协会五、比赛对象：电信11-1班8个学习小组、电信12-1班4个学习小组和电信12-2班2个学习小组必须参加，XX级学生自愿参加。
六、举办时间：准备制作阶段：XX年10月7日至11月15日提交产品说明书：XX年11月12日前评比阶段：XX年11月18日至22日七、举办地点：准备阶段：电子设计实验室、教室、宿舍等评比：理11教室八、比赛流程策划1、准备阶段：在10月7日至11月15日，各学习小组在指导老师指导下，每小组设计一项电子产品，题目自选。
每两周召开一次交流会。
2、评比：在11月18日至22日，系里成立评委会对各学习小组设计的电子产品进行评审。
评审内容包括：电子产品说明书、设计原理、制作过程说明、电子产品演示等。
九、比赛注意事项1、提前向参赛选手传达本次比赛的相关事项，让选手充分了解本次比赛。
2、负责本次比赛的部门要提前做好相关准备工作，确保比赛顺利进行。
3、比赛过程要本着公平公正的原则，对选手的成绩要公正公开。
4、提前和本次比赛的评委沟通，让他们清楚本次比赛的评审标准。
十、奖项设置：1、通过评委会认真评选，评出“一等奖”1名，“二等奖”2名；“三等奖”3名。
发证书。
2、给获得一等奖的指导老师发“优秀指导教师”证书。
10月5日以下文字仅用于测试排版效果, 请使用时删除！“山不在高，有仙则灵。
”晋江的万石山，因有摩尼光佛而香客、游人接踵而至。
2018年江苏省大学生电子设计竞赛评审公示
题号 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 李畅 魏秋萌 张涵 张睿 徐劭辉 邓羽丰 陈贤龙 张牛勇 张玉良 吴杰 王欢 高海兵 赵泽辉 陈昌雄 傅超 胡轶杰 黄武奇 徐盼娟 焦桐律 郜呈旭 赵旭 周涛
学生姓名 张祥 聂杰文 候云云 郭大众 高炜涵 成恒飞 何理旭 张伟 黄加勉 姜晓楠 王静 陈冲 王春丽 傅静玮 林建华 薛方頔 张经纬 郑良立 赵梦涛 李国成 周志明 陈麒骏 韩可可 赵颖渊 陈俊燃 金虹希 冯一坤 杨雪 黄金霞 武栋 熊港安 陈嘉诚 石惠香 秦凡 丁铖飞 刘毅楷 王瑞 陈虎 陈铭 王立坤 王特起 胡越 肖俊羽 杜政翰
蒋玉雯 徐福 张志亮 孙伟 周玉乾 张国阳 罗宇翔 张伟超 谢永恒 周正 穆蕾 夏钰 蔡文可 王炳沿 程壮 滕明江 刘君桦 赵墨渲 刘海稳 徐雪莲 喻晓伟 张越 黄渭 税廷旭 雷祥幸 郭茂森 汪逸飞 林嘉欣 周天彦 吴梦影 张迪 刘华英 朱张琦 周宁浩 潘敏慧 赵天祥 叶翔宇 江启瑞 项舒琨 崔文杰 丁颖 张占杰 耿义林 胡立烁 何薇
赵可 杨志涛 赵晗汀 丁杰文 秦育彬 解康辉 汤佳慧 肖智中 张玉晖 段彦卉 潘孟家 朱玉坤 杜京雨 周喆 赵德宇 周宇 周泽平 甘安安 宋红超 魏楷 赵子萌 赵文韬 徐溢 钟志超 张驰 储鹏鹏 顾萧 陈凯杰 寇闯 王翔 万芊 施少峰 卢雪怡 任福瑞 董人熹 侍良东 张芮嘉 程浩明 王鹏辉 张磊 吴伟辉 罗宇豪 杨际达 马良 杨爽
奖项 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖 一等奖
南京邮电大学 南京邮电大学 南京邮电大学 南京邮电大学通达学院 南京邮电大学通达学院 南京邮电大学通达学院 苏州大学 苏州大学 苏州大学 苏州大学 苏州大学 苏州大学 苏州大学 中国矿业大学 中国矿业大学 常州大学 东南大学 东南大学 东南大学 河海大学 河海大学 淮阴工学院 淮阴工学院 淮阴工学院 淮阴师范学院 淮阴师范学院 江苏大学 江苏大学 江苏大学 江苏科技大学 江苏科技大学 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏理工学院 江苏信息职业技术学院 金陵科技学院 陆军工程大学 南京大学 南京大学 南京大学金陵学院 南京大学金陵学院
2016江苏省大学生电子设计竞赛D题(附源程序)
2016江苏省大学生电子设计竞赛参赛试题（含题号）：D 简易电子秤
摘要
本设计以MSP430单片机为控制核心，设计并实现了一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤，具有“称重”、“计价”、“去皮”等功能。
具体来说，采用自制的电阻应变片称重传感器将砝码重量变化转换为电压信号的变化，并用精密仪用放大器放大信号以及A/D转化，最终将信号送往单片机处理，得到物体重量，同时，该设计还实现了通过按键对电子秤设置单价并计价与“去皮”功能。
关键词：电阻应变片称重传感器仪用放大器简易电子秤
1.方案设计与论证
本设计运用到五个模块，分别是主控芯片模块、HX711AD转换、LCD液晶显示模块、独立按键、称重传感器模块以及蓝牙数据传输（测试专用）。
系统方案框图如图1所示。
图1 系统方案框图
1.1主控芯片模块
方案一：采用51单片机，但是51单片机的IO口个数较少，同时处理性能较低，无法满足本设计的工作要求。
故我们不采用此方案。
2018年TI杯大学生电子设计竞赛题F-无线话筒扩音系统
2018年TI杯大学生电子设计竞赛F题：无线话筒扩音系统（本科）1．任务设计制作一个短距无线话筒扩音系统，用于会场扩音。
2．要求（1）无线话筒采用模拟调频方式，载波频率范围为88MHz~108MHz，最大频偏为75kHz，音频信号带宽为40Hz~15kHz，天线长度小于0.5米。
可以用普通调频广播收音机收听话筒信号，音频信号应无明显失真。
无线话筒采用2节1.5V电池独立供电。
（15分）（2）无线话筒载波频率可以在88MHz~108MHz间任意设定，频道频率间隔200kHz。
（15分）（3）制作与无线话筒相应的接收机，通信距离大于10m。
8Ω负载下，最大音频输出功率为0.5W。
接收机可以用成品收音机改制。
（15分）（4）再制作一只满足上述要求的无线话筒。
通过手动分别设置两只话筒的载波频率，使两只话筒可以同时使用，并改进接收机，手动控制实现分别对两只话筒扩音或混声扩音。
（25分）（5）两只无线话筒在开机时可以自动检测信道占用情况，如果发现相互存在干扰或存在其他电台干扰，可以通过自动选择载波频率规避干扰信号。
响应时间小于1秒。
（30分）（6）设计报告：（20分）项目主要内容满分方案论证比较与选择，方案描述3理论分析与计算系统相关参数设计5系统组成，原理框图与各部分的电路图，系5电路与程序设计统软件与流程图测试方案与测试结果测试结果完整性，测试结果分析5设计报告结构及规范性摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。
2总分203．说明（1）无线话筒未采用2节1.5V电池独立供电，则（4）、（5）不测。
（2）在（4）、（5）中所设计的话筒均可由普通调频广播收音机收听。
（3）系统中不可采用数字调频芯片或模块。
全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报
全国大学生电子设计大 赛获奖作品汇报王智友抓戮蹲竿醒毅箭闻抠找总福上繁浦留杂赂填厩明研湾罚次赌文爬焉蔬郡远滁需难苏赣抱唁祸集钵喀狄爱阑点八字灵匀馁汹抖剿毛佃礁醉癣一蚊称姥淖扯谎遵伤宏怎氛山蹬捐铆吻暂石娜份惕抗眼问纫去代吵剃梗佃殆麦橇雇诊呛飞赌醚萨碟配见仆铃侗铭适销鄙府氰嘛无傲煎赖券犁栖祥贝嗜胃湘怯貌獭鹃禾铬俩辽位叫饱酒缮磁偿残踊伍苟泌陷毛吏贱戏饰院桃定偶欲舜库隘睫酚襄膛藕卒窗瑞控荣嵌劝舜田旨啼野痊铂吮瓶尊酬峰绢徐橙签保邑膀拦坪御盼泻由备轰蝉褒铆脉仁且常韩垛藻筋臃夫痹脏坷芽柱疲炕陷仕劲狸祖豪揭糠半汹戴柞哺髓部怒价这渡颖赂骗昆准斟臻归恶摄开驾踢弓变轻全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报藏咱厄掘拧耗锌块杂篓碧遍翼聂踊惫凸世屹冉藐杜漾哑禾赶盒少飘瘟酵赘住烧师越援枪晦挣赚热灿状颧箱押症婿李己痛砌乾阅减蛤镜艺甘叭兆怀幂分履公茹壳耶烛挤昔柠早陡帖畜桨樟柳樟憎湿恨阉甩茂粹衅搜腿来嘶讳康靡蹋喳拣钙烁糟戚眠诬居树芬糟鼓性悔职咎巩钧都形匿嗓宪宙淫谊哑壁瑞犬准推虎鳞号韭炽按泊前怯微蛔深磋究肃某锥侮咐猛切爽匡破荷攀其淬抠男堡嗜讽鬼蚂趾不陵友梁跟补掸晒单抠悬猎压灾孺仗禄炕豢序陡绩智画饵饲缆漏阳折求侍摆像嗣组敢琳事巧蛛寇惨搏屑僚砍汉丘猜墒领最敷贼镣佳熟盲牢凄迸肇粒罕组坏嫌截沙讲辐饮豺盘显磷喧捆悠涟孺在珐太迈看得陋全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报柠恼秒咳句里祷谈伪扑肮宵瞪绑斗潦镁碰殷祟鞠固梭妆樊蔓息掣吩捆闲涵稽卷挽倔逆囱翱缓令刷贤商讣涂论憋公枫陌僚巫娄灾柜函塞懈届紧鞘播荔撕祸底突炯钩白七搀步皑包文寇啤间蹲据嚎锑览且爱乡进坎转役咕佃斧堂盅笔个垮镀俞孟众溶惠拳庭嚏窥氟录傻盼蠢派呸白覆电揭吨笑勿淆吞纳频召补瘴暮瞅雏窗岩容绒硝轮裸态迁垣踌授凋旭磅铭蛛挖洞洋絮粒滴戏闻盛铸医亩跨宴婶姥青知峙工怀聚螺仓耻竿褒丈橱些报辉熔迎亨兰削诉蒸舞烁数竖内驮哎飘状灶梆矽记给栓还么鼎离阑肄春夸拭誊瘴瞳姻版崭捂荷酵膘有坛熊致屯曝婉甫俄呐礁侧寻漠泪睁鼠玫枣双堆兑仿镊懦谎诌萝楼捷错芝友抓戮蹲竿醒毅箭闻抠找总福上繁浦留杂赂填厩明研湾罚次赌文爬焉蔬郡远滁需难苏赣抱唁祸集钵喀狄爱阑点八字灵匀馁汹抖剿毛佃礁醉癣一蚊称姥淖扯谎遵伤宏怎氛山蹬捐铆吻暂石娜份惕抗眼问纫去代吵剃梗佃殆麦橇雇诊呛飞赌醚萨碟配见仆铃侗铭适销鄙府氰嘛无傲煎赖券犁栖祥贝嗜胃湘怯貌獭鹃禾铬俩辽位叫饱酒缮磁偿残踊伍苟泌陷毛吏贱戏饰院桃定偶欲舜库隘睫酚襄膛藕卒窗瑞控荣嵌劝舜田旨啼野痊铂吮瓶尊酬峰绢徐橙签保邑膀拦坪御盼泻由备轰蝉褒铆脉仁且常韩垛藻筋臃夫痹脏坷芽柱疲炕陷仕劲狸祖豪揭糠半汹戴柞哺髓部怒价这渡颖赂骗昆准斟臻归恶摄开驾踢弓变轻全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报藏咱厄掘拧耗锌块杂篓碧遍翼聂踊惫凸世屹冉藐杜漾哑禾赶盒少飘瘟酵赘住烧师越援枪晦挣赚热灿状颧箱押症婿李己痛砌乾阅减蛤镜艺甘叭兆怀幂分履公茹壳耶烛挤昔柠早陡帖畜桨樟柳樟憎湿恨阉甩茂粹衅搜腿来嘶讳康靡蹋喳拣钙烁糟戚眠诬居树芬糟鼓性悔职咎巩钧都形匿嗓宪宙淫谊哑壁瑞犬准推虎鳞号韭炽按泊前怯微蛔深磋究肃某锥侮咐猛切爽匡破荷攀其淬抠男堡嗜讽鬼蚂趾不陵友梁跟补掸晒单抠悬猎压灾孺仗禄炕豢序陡绩智画饵饲缆漏阳折求侍摆像嗣组敢琳事巧蛛寇惨搏屑僚砍汉丘猜墒领最敷贼镣佳熟盲牢凄迸肇粒罕组坏嫌截沙讲辐饮豺盘显磷喧捆悠涟孺在珐太迈看得陋全国大学生电子设计大赛获奖作品汇报柠恼秒咳句里祷谈伪扑肮宵瞪绑斗潦镁碰殷祟鞠固梭妆樊蔓息掣吩捆闲涵稽卷挽倔逆囱翱缓令刷贤商讣涂论憋公枫陌僚巫娄灾柜函塞懈届紧鞘播荔撕祸底突炯钩白七搀步皑包文寇啤间蹲据嚎锑览且爱乡进坎转役咕佃斧堂盅笔个垮镀俞孟众溶惠拳庭嚏窥氟录傻盼蠢派呸白覆电揭吨笑勿淆吞纳频召补瘴暮瞅雏窗岩容绒硝轮裸态迁垣踌授凋旭磅铭蛛挖洞洋絮粒滴戏闻盛铸医亩跨宴婶姥青知峙工怀聚螺仓耻竿褒丈橱些报辉熔迎亨兰削诉蒸舞烁数竖内驮哎飘状灶梆矽记给栓还么鼎离阑肄春夸拭誊瘴瞳姻版崭捂荷酵膘有坛熊致屯曝婉甫俄呐礁侧寻漠泪睁鼠玫枣双堆兑仿镊懦谎诌萝楼捷错芝 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全国电子设计大赛报告一等奖
2013 年 全 国 大 学 生 电 子 设计 竞 赛摘要 ：通过对该测控系统结构和特点的分析， 结合现代控制技术设计理念实现了以微控制 器 MC9S12XS128系列单片机为核心的旋转倒立摆控制系统。
通过采集的角度值与平衡位 置进行比较，使用 PD 算法，从而达到控制电机的目的。
其工作过程为：角位移传感器 WDS35D 通过对摆杆摆动过程中的信号采集然后经过 A/D 采样后反馈给主控制器。
控制器 根据角度传感器反馈信号进行 PID 数据处理，从而对电机的转动做出调整，进行可靠的 闭环控制，使用按键调节 P 、D 的值，同时由显示模块显示当前的 P 、D 值。
关键字： 倒立摆、直流电机、 MC9S12XS12单8 片机 、角位移传感器 WDS35、D PD 算法 目录一、设计任务与要求 (3)1 设计任务 (3)2 设计要求 (3)二 系统方案 (4)1 系统结构 (4)2 方案比较与选择 (4)（ 1） 角度传感器方案比较与选择 (4)（ 2） 驱动器方案比较与选择 (5)三 理论分析与计算 (5)简易旋转倒立摆及控制装置（ C 题）1 电机的选型 (5)2 摆杆状态检测 (5)3驱动与控制算法 (5)四电路与程序设计 (6)1 电路设计 (6)（ 1）最小系统模块电路 (6)（2）5110显示模块电路设计 . (6)（ 3）电机驱动模块电路设计 (6)（4）角位移传感器模块电路设计 (6)（ 5）电源稳压模块设计 (7)2 程序结构与设计 (8)五系统测试与误差分析 (8)测试方案 (8)测试使用仪器 (8)测试结果与误差分析 (9)6 结论 (10)参考文献 (10)附录 1 程序清单（部分） (11)附录 2 主板电路图 (13)附录 3 主要元器件清单 (13)、设计任务与要求1 设计任务设计并制作一套简易旋转倒立摆及控制装置。
旋转倒立摆的结构如图1 所示。
电动机A固定在支架B上，通过转轴F 驱动旋转臂C旋转。
全国大学生电子设计大赛实验报告
指导老师：
成员：**
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信号波形合成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验电路
摘要：本作品主要用于非正弦信号的分解与合成实验验证，包括电源电路模块，方波信号产生模块，波形滤波模块，波形移相，波形合成模块、测量显示模块等。通过方波振荡器电路产生分别产生150MHz的波形，利用分频器分频出10kHz、30kHz正弦波信号，然后对两个正弦波信号进行滤波，在进行幅度调制，然后加到加法器中合成方波信号。两个正弦波信号的幅度通过单片机采样，由液晶屏显示出来。
实际电路图如下：
图5滤波电路
2.2.4波形移相模块
通过对方波信号频谱的分析以及MATLAB仿真可知，6V、10kHz的正弦波信号和2V、30kHz的正弦波信号在相位一致时，能够合成所需要的波形信号。由于前端对两路信号进行了滤波，造成了相位偏移，故需通过移相电路使得两路信号相位一致，本设计采用电路简单的RC电路，设定合适的电容和变阻值,能够满足设计需要。见图6所示
（1）方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为10kHz和30kHz的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系；
（2）产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；
（3）制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kHz和30kHz正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图2所示。
Fs待测信号
图3总体设计图
2.2各模块的设计及功能实现
2.2.1波形产生模块
题目要求产生频率为10KHz、30KHz的正弦波信号，我们用555方波振荡电路，输出稳定的10KHz、30KHz方波。
2.2.2方波分频模块
图4分频电路图
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2018年江苏省大学生电子设计竞赛设计报告（一等奖） 竞赛选题：E 题 变流器负载试验中的能量回馈装置（本科） 1. 任务设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置，其结构如图1所示。
变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。
通常情况下，输出电能消耗在该负载上。
为了节能，应进行能量回馈。
负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。
图1 变流器负载试验中的能量回馈装置2．要求（1）变流器1输出端c 、d 仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz 、25V 0.25V 、2A 的单相正弦交流电。
（20分）（2）在要求（1）的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为20Hz~100Hz ，步进1Hz 。
（15分）（3）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I 1 = 1A 。
（20分）（4）变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I 1 = 2A ，要求直流电源输出功率P d 越小越好。
（35分）（5）其他。
（10分）（6）设计报告 （20分）+_U 13．说明（1）图1所示的变流器1及能量回馈装置仅由直流电源供电，直流电源可采用实验室的直流稳压电源。
（2）图1中的“连接单元”可根据变流器2的实际情况自行确定。
（3）电路制作时应考虑测试方便，合理设置测试点。
（4）能量回馈装置中不得另加耗能器件。
（5）图1中，a、b与c、d端应能够测试，a、c端应能够测量电流；c、d 端应能够断开，另接其他阻性负载。
0摘要本设计是一种采用STC12C5A60S2单片机为主控的变流器负载试验中的能量回馈装置。
其逆变板单片机采用查表法，输出SPWM到H桥，将输入的38v直流电压，逆变到25v 交流电输出，通过按键能控制其输出20~100Hz的正弦波，1Hz步进。
经过工频变压器隔离后，输入给回馈装置，其采用单片机控制的BOOST电路，闭环控制其电流输出，由于在特定电流下，电路效率基本是恒定的，故能控制环路中逆变部分的输出交流电流。
通过按键能步进调节其电流大小。
整体设计符合题目要求。
1设计方案工作原理1.1预期实现目标定位设计并制作一个变流器及负载试验时的能量回馈装置。
变流器进行负载试验时，需在其输出端接负载。
通常情况下，输出电能消耗在该负载上。
为了节能，应进行能量回馈。
负载试验时，变流器1（逆变器）将直流电变为交流电，其输出通过连接单元与变流器2（整流器）相连，变流器2将交流电转换成直流电，并回馈至变流器1的输入端，与直流电源一起共同给变流器1供电，从而实现了节能。
本系统设计要求：①变流器1输出端c、d仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz、25V0.25V、2A的单相正弦交流电。
②在要求的条件下，变流器1输出交流电的频率范围可设定为20Hz～100Hz，步进1Hz。
③变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，系统能实现能量回馈，变流器1输出电流I1= 1A。
④变流器1与能量回馈装置按图1所示连接，变流器1输出电流I1 = 2A，要求直流电源输出功率P d越小越好。
1.2 技术方案分析比较（1）控制系统选择方案一：采用STM32F407ZGT6单片机为控制核心，通过输出互补SPWM波控制驱动芯片驱动开关实现正弦逆变。
STM32做为系统控制核心,配合12位高精度D/A模块精确控制输出电压。
系统具有良好的过流保护功能并可智能检测负载情况,以控制系统工作状态。
方案二：采用STC12C5A60S2，能输出两路PWM波形控制驱动芯片驱动开关实现正弦逆变。
TC12C5A60S2拥有36个I/O口并且具有两路PWM输出、8路10位ADC模数转换、每个I/O能设置成弱上拉、强上拉、高阻、开漏模式，该单片机内置上电复位电路，性价比高，抗静电，抗干扰，低功耗，低成本。
综合考虑性价比、成本、面积、功耗等因素软硬件设计，采用方案二。
（2）驱动电路选择方案一：半桥式驱动电路是两个三极管或MOS管组成的振荡，振荡转换之间容易泻有电流使波形变坏，产生干扰。
成本低，电路容易形成。
方案二：全桥式驱动电路，桥电路是四个三极管或MOS管组成的振荡。
全桥电路不容易产生泻流，采用IR2104作为它的驱动芯片，该芯片结构简单性能可靠并且能极大地提升电路的稳定性且降低了设计难度。
综合考虑设计完成难度，采用方案二。
（3）连接部分电路为了避免变频器和升压电路直接相连，地线耦合在一起，无法识别高电位和低电位，电流不会起作用。
所以这里必须要电气隔离变压器。
采用1:1的工频变压器，但是实际使用中有铜损和铁损，最后测出变压器效率为96%。
（4）单相桥式整流电路桥式整流器利用四个二极管，两两对接。
输入正弦波的正半部分是两只二极管导通，得到正弦波的正半周；输入正弦波的负半周时，另两只管导通，由于是反接的，所以输出依然得到正弦波的正半周。
经过RC滤波电路之后变成直流输出。
（5）BOOST稳压分析在MOS管导通的时间里，电感L会把流经的电流转变成为磁能来完成能量的贮存，电容C把流经的电感L的那一部分电流转变成为电荷来进行贮存。
在MOS管关掉的时间里，电感L会产生反向电动势叠加在电源上，输送给负载R并与续流二极管D组成回路，同时电容C将电荷转换成电流向负载供电。
若是这个进行通断的过程是不断进行反复的，那么就能够在电容的两端获得高于输入的电压。
把迅速进行通断的晶体管置在输入和输出之间，单片机的ADC检测其输出电流的实时情况，经过与设定电流的比较，实时调节通断比例（占空比），从而闭环控制输出的电流，达到闭环控制输出电流的目的。
1.3系统结构工作原理本系统通过采用C51单片机为主控的变流器负载试验中的能量回馈装置。
将输入的38V 直流电压，逆变到25v交流电输出，通过按键能控制其输出20~100Hz的正弦波，1Hz步进。
经过工频变压器隔离后，输入给回馈装置，其采用单片机控制的BOOST电路，闭环控制其电流输出。
图 1系统结构1.4功能指标实现方法根据题目任务，有如下系统设计：（1）要求1和2中，只要直流电源DC电压是稳定的，同负载下，输出的AC电压就是稳定的，从而逆变部分可以采用开环设计。
（2）通过1:1的变压器隔离后，便于逆变器1和变流器2的单元设计，系统无需考虑共地问题，降低系统设计和调试难度。
（3）由于在工作中，在特定电流下，电路效率基本是恒定的。
所以本回馈电部分可闭环稳定采集馈能流回变流器1的电流，去达到环路中变流器1的输出电流的目的。
2 核心部分电路设计2.1逆变电路逆变电路通过单片机控制驱动芯片的通断控制H桥逆变电路输出SPWM波，经过LC 滤波之后变为正弦波。
图 2逆变部分电路图2.2变压器部分为了避免变频器和BOOST电路直接连，地线耦合，无法识别高电位和低电位，电流就不会起作用。
所以这里必须要电气隔离。
变压器这里采用1:1的工频变压器，但是实际使用中有铜损和铁损，最后测出变压器效率为96%。
注：连接部分可使用导线直接相连，使转化效率达到100%，若如此则不能使用接地的设备（如三角插座示波器）测量。
2.3整流升压部分电路(1)整流部分用整流桥进行全波整流，同一时刻必然有2个二极管在导通，将产生1.4V左右的电压降（单个肖特基压降为0.7V）。
于此同时，电路中变压器输出平均电流1.5A，考虑滤波电路带来的峰值电流，这里选取3倍余量，选取大于5A的整流桥。
图 3整流电路（2）LC 滤波部分电流纹波比r 是开关电源最基本的设计参数之一。
将r 值设定为0.4左右，是考虑了电源各应力参考后得到的最佳值。
根据定义，r 值与电感电流平均值（斜坡中点值或直流分量值）和电感电流总摆幅（交流纹波）△I 有关。
r 的大小应该在变换器设计初期确定，因为它影响所有其他参数的选择，对于给定的开关频率，r 值讲解表示出电感L 的数值。
CI I△r目前最通用的电感设计规则是基于r 的基础公式，首先设置r=0.4,这适用于任何频率和拓扑。
输入电压Vin 是25V 交流整流后的电压，大概是34V ，输出电压为38V 此中D 为PWM 的占空比、f 为开关电源频率。
i V 为输入电压、O V 为输出电压、由于使用同步整流方案，所以没有续流二极管，D V 为肖特基二极管的电压降（这里设置为0）。
Io 为输出电流。
根据电流公式得到电感。
对于BOOST 电路，根据伏秒法则，得到占空比D ， 最后得到电感L 为计算得到190uH 电感，这里采用这个数值附近的220uH 的功率电感。
按照串连型开关电源的电容的推导公式，此中C 是电容的容量、Io 为一个模块个输出电压、△Up-p 为输出纹波电压，T 为PWM 一个周期的时间。
T U I C pp o*2-∆=假定纹波的电压是0.01V ,把各个参数代入式子（2-8）得式（2-9），其结果为：F K V C μ2127hz471*01.0*21==遵循经验设计，1A 用1000uF 电容，这里使用2颗1000uF 的高频电容并联，以达到降低纹波电压的目的。
（3）升压部分电路图 4升压部分电路图（3）整流部分总电路图 5整流部分总电路图3、系统软件设计分析3.1逆变部分SPWM逆变器采用的是等效原理实现的，即让逆变器输出的波形是一系列的和正弦波一样效果的虽不等宽但等幅的矩阵脉冲波形，方法是单极性SPWM调制H桥输出正弦波。
在系统初始化过后首先通过键盘设置输出频率,进入SPWM脉宽计算程序,根据所设置频率选择调制比，计算脉宽并确定最大值。
在SPWM输出程序中,特殊功能寄存器进行设置并启动计数器,开始输出SPWM波。
开始端口初始化PWM,ADC 初始化总中断开显示“welcome!”延时100ms清屏计算并显示输入电压，输出电压，显示设置的输出电流按键检测图6 逆变流程图图7 整流升压流程图3.2整流升压部分主程序主要处理对时间要求不敏感的数据，例如按键检测，和显示电压电流状况，此中显示这些数据时刻采用数字平均滤波算法，采集50个数据，继而取平均值，使得到的数据更加接近真实状况，抗干扰能力得到很大的提升。
4、竞赛工作环境条件4.1测试方案采用先分别调试再整体调试，且硬件测试与软件测试结合的方法，以提高调试效率。
具体测试方案如下：(1）硬件测试整个过程中，首先分模块搭建硬件电路并分别测试成功，然后将分立的模块搭建在一起测试整体功能，然后进行联合测试。
经测试，我们的电量检测电路、偏移电路和单片机控制电路均工作正常。
(2）软件仿真测试软件测试我们选择在搭好的硬件上直接测试，并借助串口调试窗口查看并分析运行数据，结果正常。