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机器人电子设计竞赛论文

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2011年第二届机器人电子设计大赛

作品论文

论文名称: 2011年第二届机器人电子设计大赛

院系全称:电气工程学院

申报者姓名:崔振男

(集体名称):傲视群雄

目录

第一章前言 (2)

第二章设计分析 (4)

2.1分析要求 (4)

2.2 总体分析 (4)

第三章硬件设计 (6)

3.1 小车布局 (6)

3.2 显示按键电路设计 (8)

3.3 测速电路设计 (9)

3.4 电机驱动电路设计 (9)

第四章调试 (10)

1 软件调试 (10)

2 硬件调试 (10)

设计感言 (11)

参考文献 (12)

附录(一) (13)

附录(二) (14)

附录(三) (18)

第一章前言

论文深入研究了ZigBee网络技术,在考察和比较目前我国矿井生产现状的基础上,得出了ZigBee技术用于矿井人员管理的可行性与优势。在做了上述调研工作后,提出了基于ZigBee技术和CAN总线技术的矿井人员管理系统的总体方案。

整个系统通过ZigBee网络实现矿井人员的考勤管理和实时定位,通过CAN总线方式将井下ZigBee无线网络采集到的信号强度、人员信息以及环境参数及时地传送到地面监控中心,监控中心对取得的数据进行处理并将井下人员在各个巷道的动态分布以及每个矿工的运轨迹显示在Gls地图上,实现对矿井人员的实时管理。在矿井人员定位时,论文通过对多种定位技术的比较,结合煤矿井下的实际环境和定位要求,选择了基于RSSI的定位技术。

关键词:ZigBee技术;矿井人员管理;人员定位;CAN总线;RSs

Abstract

The paper has depth studied of the ZigBee network technology, in the study and comparison of the current status of China's mine production, based on ZigBee technology for mine obtained the feasibility and advantages of personnel management.In doing the above research work is proposed based on ZigBee technology and CAN mines the overall program technology of personnel management system.

ZigBee networks through the entire system of mine management and real-time attendance officer position, way underground through the CAN bus collected ZigBee wireless network signal strength, personnel information, and environment parameters in a timely manner to send to the ground control center, monitoring center of the data obtainedprocessing and tunnel underground personnel in all the dynamic distribution and transport path for each miner on a map displayed on the Gls achieve real-time management of the mine personnel.Positioning in the mine workers, the paper by comparing a variety of positioning technologies, combined with the actual

coal mine environment and positioning requirements, select the RSSI-based positioning technology.

Keywords: ZigBee technology; mine personnel management; personnel positioning; CAN bus; RSs

第二章设计分析

2.1分析要求

1、基本要求

(1)机器人从起点出发,自动将木箱逐一运送到库房内(允许倒车)。从上电后开始计时。(2)木箱运送到库房时应逐一排成一列,不能超出挡板。

(3)用秒表记录并显示整个搬运的时间。

设计并制作一个能自动行驶在起始位置与终点库房间的搬运机器人。可用图像、光电、超声波等无线自动导航识别技术,将场地内固定位置的3个木箱搬运至库房内。

搬运场地面积2m*2m,表面为白色,终点库房设与地面垂直的U形挡板,长宽高为20*20*10cm。

分析当前场地为1米2乘以1米的的场地,没有黑色寻际线。场地中有三个不同的木块,要求找到它。我想来想去,只有通过查找电机速度,用速度乘以时间等于路程。

把当前场地分成N个格子,就可以计算出当前不车所在位置,用这种方法就可找找到木块,就可以完成这种推法

2、分析电机测速

我采用U型槽式光电对管,在车轮上安装光电码盘,通过查找码盘回馈脉冲个数,及相关计算来计算当前电机转速。用S=T*V

图2。1 U型槽式光电对管

槽式光电开关:它通常采用标准的U字型结构,其发射器和接收器分别位于U型槽的两边,并形成一光轴,当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时,光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体,并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。

输出状态:分常开和常闭。当无检测物体时,常开型的光电开关所接通的负载由于光电开关内部的输出晶体管的截止而不工作,当检测到物体时,晶体管导通,负载得电工作。

2.2 总体分析

用小车做为可移动的机器人,在上面可以加装对射式光电对管,可以检测当前木块的存在。也可用用查步数的方式来查找木块。我采用后者,用集成STC89C52 单片机做为处理器,用U型槽式光电对管做为测速传感器,用LM298做为电机驱动电路,用动态显示做为显示电路。

考虑到电压,电流的等级及尺寸,外观等因素,可选用集成电机驱动芯片L298。L298

时双H高电压大电流集成电路,其输出脚用来连接电流检测电阻。Vss接逻辑电路的电源,常用5v,Vs为电机驱动电源。

图2.2 l298

总体方案:小车先循迹到达取物台,循迹方式为传感器检测到黑色木块,根据不同情况小车左右转弯,直到检测到木块停止。当两个传感器均检测到黑线时候即小车已达取物台,执行抓取目标物体的动作抓取完毕小车整体旋转。将物体放入指定位置。然后小车转弯直便按原路返回。

第三章硬件设计

硬件设计

根据已选用的方案,在硬件上设计车斗的装载测量及翻转系统。

原理:智能小车核心是基于AT89S52的控制系统,各模块的传感器通过检测而引起相应的电平变化,AT89S52检测到其对应引脚的电平变化情况,控制驱动模块的运动和动作,从而实现物料检测、走迷宫以及在指定卸料地点卸料。

3.1 小车布局

图3.1小车元件布局

图3.2小车原理图

图3.3小车原理图

3.2 显示按键电路设计

图3.4显示电路

3.3 测速电路设计

图3.5测速电路3.4 电机驱动电路设计

图3.6298驱动电路驱动电路引脚对片机的连接图

图3.7

第四章调试

1 软件调试

通过程序对小车的驱动部分进行调试,看能否达到驱动电机的要求,在对显示部分做了测试,检测能否达到计时的作用,各个分块测试结束后对电机总体进行调试

2 硬件调试

将小车加载程序后对车进行硬件调试,将做好的木块放在模拟场地进行测试,根据小车的状态对硬件电路进行再次的调试,将小车的各个部分都进行测试确保无误

完成小车的制作和程序的编写之后,我们便与合作组所设计的翻斗式小车进行实际测试,调试过程中循迹,避障,抓物取料等基本功能已经都能实现。

设计感言

在制作过程中,我们不仅体会到了学以致用的喜悦,进一步提升了对机械原理知识的理解与掌握的;更体会到了合作的快乐,一起解决问题,一起讨论、协同工作,交流经验、取长补短,使得工作高效地进行。在完成单片机控制机械手课程设计后,我们发现我们还有许多不足, 但通过学习实践,增强了我们的动手能力,提高和巩固了单片机方面的知识。从中增强了我们的团队合作精神。组员之间相互督促相互学习,不断对作品提出更高的要求才能完善这次设计。还有就是很多问题都是在实践的过程中才能发现的,遇到问题时要从多个解决路径考虑,比较出最优的方案。

最后真诚地感谢老师能够给我们提供如此难得的一次课设机会以及课设过程中老师们的细心指导!

参考文献

[1]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[2]胡光永.CAN总线节点电路的设计与实现[J].嵌入式网络技术应用,2006.

[3]张智勇,郭铁梁,李志军.基于CC2431的井下人员跟踪系统设计[J].通信技术,2009.

[4]何科奭,周炯如,马正华.基于S3C44B0X的无线监控终端设计[J].微计算机应用,2008.

[5]王艳秋,曾维鲁,岳宇君.ZigBee技术在仓储管理中的应用[J].通信技术,2008.

[6]朱峰.基于zigBee的井下无线定位与通信系统[J].电子元器件应用,2008

元件清单:

晶振12兆 1个

Stc89c52rc片机 1个Lm298驱动芯片 1个104滑动变阻器 2个7805 1 个

贴片式小灯 4个

贴片电容 5个

贴片电阻 3个

三极管 4个

动态显示 1个

按键 3个

码盘 2个

U型槽式对管 1个

2k电阻 4个

300欧电阻 8个

插针若干

软件设计

org 0000h

reset: ajmp main

org 000bh

org 0030h main: mov sp,#60h shineng:

clr p2.1

clr p2.2 qianjin:

setb p2.7

clr p2.6

setb p2.5

clr p2.4

mov tmod,#01h mov tl1,#00h

mov th1,#00h

loop: jnb p0.4,loop setb tr1

loop1: jb p0.4,loop1

loop2: jnb p0.4,loop2

clr tr1

mov a,tl1

anl a,#0fh

mov 40h,a

mov a,tl1

swap a

anl a ,#0fh

mov 41h,a

mov a,th1

anl a,#0fh

mov 42h,a

mov a,th1

swap a

anl a ,#0fh

mov 43h,a

loop3: lcall jtxs

jtxs:mov r0,#40h ;;;;;;;4位静态显示子程序

mov r7,#4

mov scon,#00h ;;;;显示采用串行口移位寄存器方式lp: mov a,@r0

mov dptr,#tbb ;;;;定制段选码查表首地址 movc a,@a+dptr ;;;;;查表获取段选码

mov sbuf,a

wait1:jnb ti,wait1

clr ti

inc r0

djnz r7,lp

ret

TBB: DB 11H;0 ;;;;;段选码表

DB 0f9H;1

DB 23H;2

DB 61H;3

DB 0c9H;4

DB 45H;5

DB 05H;6

DB 0f1H;7

DB 01H;8

DB 41H;9

DB 07dH;a

DB 01H;b

DB 0d8H;c

DB 11H;d

DB 0e8H;e DB 78H;f

DB 0ffh;灭码

DB 00h;全亮end

附录(三)

机器人电子设计竞赛论文

序号: 编码: 2011年第二届机器人电子设计大赛 作品论文 论文名称: 2011年第二届机器人电子设计大赛 院系全称:电气工程学院 申报者姓名:崔振男 (集体名称):傲视群雄

目录 第一章前言 (2) 第二章设计分析 (4) 2.1分析要求 (4) 2.2 总体分析 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 小车布局 (6) 3.2 显示按键电路设计 (8) 3.3 测速电路设计 (9) 3.4 电机驱动电路设计 (9) 第四章调试 (10) 1 软件调试 (10) 2 硬件调试 (10) 设计感言 (11) 参考文献 (12) 附录(一) (13) 附录(二) (14) 附录(三) (18)

第一章前言 论文深入研究了ZigBee网络技术,在考察和比较目前我国矿井生产现状的基础上,得出了ZigBee技术用于矿井人员管理的可行性与优势。在做了上述调研工作后,提出了基于ZigBee技术和CAN总线技术的矿井人员管理系统的总体方案。 整个系统通过ZigBee网络实现矿井人员的考勤管理和实时定位,通过CAN总线方式将井下ZigBee无线网络采集到的信号强度、人员信息以及环境参数及时地传送到地面监控中心,监控中心对取得的数据进行处理并将井下人员在各个巷道的动态分布以及每个矿工的运轨迹显示在Gls地图上,实现对矿井人员的实时管理。在矿井人员定位时,论文通过对多种定位技术的比较,结合煤矿井下的实际环境和定位要求,选择了基于RSSI的定位技术。 关键词:ZigBee技术;矿井人员管理;人员定位;CAN总线;RSs Abstract The paper has depth studied of the ZigBee network technology, in the study and comparison of the current status of China's mine production, based on ZigBee technology for mine obtained the feasibility and advantages of personnel management.In doing the above research work is proposed based on ZigBee technology and CAN mines the overall program technology of personnel management system. ZigBee networks through the entire system of mine management and real-time attendance officer position, way underground through the CAN bus collected ZigBee wireless network signal strength, personnel information, and environment parameters in a timely manner to send to the ground control center, monitoring center of the data obtainedprocessing and tunnel underground personnel in all the dynamic distribution and transport path for each miner on a map displayed on the Gls achieve real-time management of the mine personnel.Positioning in the mine workers, the paper by comparing a variety of positioning technologies, combined with the actual

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

全国大学生电子设计竞赛文档模板

题目 摘要:……(左顶格小四宋体)摘要是概括地总结论文的内容。一般写摘要应考虑必须自成系统,并尽量提供更多的信息。摘要应包括下列内容: A.简明扼要地说明课题研究的主要意义和目的; B.作者做了哪些工作; C.如何做的(采用的方案); D.主要结果和结果的意义。 摘要应避免写成正文小标题的罗列,应具有独立性和自含性,并采用第三人称表述,一般以300字内为宜。 关键词:…;…;…(3~5个) 关键词是反映文章主题内容的名词和术语,应尽量从汉语主题词表中选取,第一关键词应能体现出文章的学科分类 TOPIC Abstract: Keywords:…;…;… 设计报告的密封方法:按页码顺序整理好并装订,第一页为设计题目、400字以内的中文设计摘要及对应的英文摘要,并将“设计报告封纸”在距设计报告上端约2厘米处装订,然后将参赛队的代码(代码由赛区组委会统一编制,在发放题目时通知各参赛队)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后,最后用胶水在后面粘牢。 竞赛组委会设计报告格式要求:设计报告每页上方必须留出3厘米以上空白,空白内不得书写任何内容,每页下端注明页码,如需绘图,应尽量绘制在报告纸上;如采用别的方式绘制,则应将图纸剪下,粘贴在报告纸的相应位置上;如有计算机打印的程序,也要粘贴在报告纸的相应位置上。 报告正文前需附一篇400字以内的中文摘要及对应英文摘要。

一、XXXX方案设计与论证 (考虑过的各方案框图、简要原理和优缺点以及所选方案之理由等)。 文内标题力求简短、明确,各层标题均单独占行书写,一级标题:三号黑体,居中;二级标题:小三幼园,空两格书写序数,空一格书写标题;第三级标题:四号宋体,空两格书写序数,空一格书写标题;四级标题:四号华文新魏,空两格书写序数,空一格书写标题。五级建议采用:小四宋体,(1),(2);、六级建议采用:小四宋体,①、②、③。 汉字“一、二、三、……”作为序号时,其后应用顿号,即“一、” 正文:小四号宋体;均缩进2个字符(全角)。 行间距采用1.25倍行距,段前0.5行、段后0.0行。 页码在页面下方,居中。 纸型:A4 页边距:上:3cm ,下:2.54cm,左:3.17cm,右3.17cm 1 XXX方案 1.1 XXXXXX 1.1.1 XXXXXX 图号、图名,五号加粗宋体,图号图名间空1个字符,段前2磅、段后8磅,图下居中。图居中,图中文字:5号宋体,段前0行、段后0行,单倍行距。图序以阿拉伯数字连续编号,仅有1图者于图题处标明“图1”;图需卧排时,应顶左底右。 图5.7.2 PCA定时/计数器和比较/捕获单元 表格应尽可能采用三线表。表格应有表序和表题。序号和表题居中排于表格上方,两者之间空1字。表序以阿拉伯数字连续编号,仅有1表者,于表题处标

电子设计竞赛论文要点

程控增益放大器(B题) 程控增益放大器 摘要:本设计采用带通滤波器来选择输入信号带宽滤除杂质。以工作稳定、性能指标较高的STC89C52RC单片机作为微控制器核心来控制选择DDS模块的信号输出、放大器步进选择以及液晶显示。用两个AD603为放大电路核心组成级联放大电路,通过单片机控制DAC0832将数字量转化为模拟量来进行程控放大,提高了放大增益、扩展了通频带宽、而且具有良好的抗噪声系数。放大器带宽可以预置并显示,经测试本设计基本满足题目要求。 关键词:STC89C52RC AD603 程控放大器 AD9850 带通滤波 目录 1、引言: 1 2、方案设计: 1 2.1 总方案框图 1 2.2 DDS模块选择 1 2.3 滤波电路的选择 2 2.4 增益控制部分,放大器的选择 2 3、设计实现: 2

3.1 硬件设计 2 3.1.1 最小系统设计 3 3.1.2 滤波电路 3 3.1.4 放大电路 3 3.1.5 数模转换,电压输出电路 4 3.2软件设计 4 4、测试: 5 4.1、测试方法 5 4.2、测试条件 5 4.3、测试仪器 5 4.4、测试结果 6 5、结论及体会: 6 5.1 结论 6 5.2 体会 6 参考文献: 7 附录一: 8 1 最小系统和按键模块电路原理图 8

2 滤波电路原理图 8 3 自制DDS模块及其外围电路系统原理图 9 4 增益控制电路原理图 10 5 DAC8032数模转换电路图 11 附录二:主要源程序 12 1、引言: 放大器是电子系统中最基本的单元电路,放大器的增益又是其中一个重要的性能参数,随着电路控制的日益精细,对放大器增益的控制和调整也变得越来越细致。程控增益放大器与普通放大器的差别在于反馈电阻网络可变且受控于控制接口的输出信号。不同的控制信号,将产生不同的反馈系数,从而改变放大器的闭环增益。通过单片机用程序来控制放大的增益,通过键盘输入放大倍数,再利用单片机输出相应的数字信号,然后通过DA变换,换成模拟电压信号,使用这个电压信号来控制放大器的放大倍数,实现了程控增益放大。在灵活性方便性上远远优于传统的放大器。 2、方案设计: 2.1 总方案框图 Ui 本系统原理方框图如图2.1所示。本系统由DDS模块、51单片机、滤波电路、键

全国大学生电子设计大赛应该准备哪些模块

全国大学生电子设计大 赛应该准备哪些模块 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

2012-04-24 3:55全国大学生电子设计大赛应该准备哪些 模块 主要可以针对以下几类准备模块:电源类、信号源类、无线电类、放大器类、仪器仪表类、控制类。 建议现在打好基础,做好知识储备: 1数电,模电,单片机原理,C语言,这几个是必学的,重要,相当重要。 2收集相关资料,比如芯片数据手册,应用笔记,源程序,制作实例,现在吧资料积累好了,到时候用起来很方便。 3多跑电子市场,买些元件回来自己动手做一些东西,锻炼实践能力。 4看往年电子设计大赛的题目,学习别人设计的长处,最好自己总结下,写成自己的东西。 5找你们学校以前带电子设计竞赛的老师,告诉他你自己的想法,希望他能给你点建议或者帮助。 6坚持,坚持,再坚持,克服困难,持之以恒! 这些最基本的东西学好了,等你正式参加比赛的时候,什么ARM,DSP,FPGA等用起来也就不是很困难了!切记,不要赶时髦,追新潮,最基本的东西全掌握了,新东西也不就那么神秘了!!课程方面: 还要学单片机啊、嵌入式系统、数字电路、CPLD/FPGA设计、C语言、汇编、微机接口模电要好好学,信号没多大用CPLD/FPGA编程/模拟用II 单片机模拟用P 模电模拟用M 单片机编程用K,用的C语言和汇编 嵌入式还要用到L的内核还有个画PCB板的,P 99SE,现在最新的叫“A D” 反正这些东西都会要用的,要学起来东西很多,建议你要用到什么看书吧~而且电子设计竞赛都是几个人一组,分工合作吧~ 在此留贴激励自己备战两年后的全国大学生电子设计大赛。 在这两年完成自己技能的升级,能力的质变: 1熟练PCB L O规则(EDA 工具P99SE,OR CAD) 2熟练基于VHDL、AHDL的CPLD、FPGA、GAL的内核设计 3熟练基于M的电路仿真分析 4熟练基于MCS-51或其它系列的单片机程序设计(C/A混合编程) 5熟练基于ASIC 的中小规模时序及组合数字电路设计 6熟练基于ASIC 的通用模拟及高频通信电路设计 7熟练基于ASIC 的DA/AD及传感器检测电路设计 8熟练基于ASIC 的锁相环电路及近代频率合成技术 9熟练单片机的外围扩展电路设计及MCU标准通信协议 10掌握基于VB/VC 的上位机程序设计(串并口通信) 11熟练各种通用电参量的定义及测量方法 12熟练万用表、示波器、扫频仪、信号源、频率计等仪表的使用 13能在规定时间内独立完成业余条件下的PCB制作

电子设计竞赛论文要点

程控增益放大器(B题)

程控增益放大器 摘要:本设计采用带通滤波器来选择输入信号带宽滤除杂质。以工作稳定、性能指标较高的STC89C52RC单片机作为微控制器核心来控制选择DDS模块的信号输出、放大器步进选择以及液晶显示。用两个AD603为放大电路核心组成级联放大电路,通过单片机控制DAC0832将数字量转化为模拟量来进行程控放大,提高了放大增益、扩展了通频带宽、而且具有良好的抗噪声系数。放大器带宽可以预置并显示,经测试本设计基本满足题目要求。 关键词:STC89C52RC AD603 程控放大器 AD9850 带通滤波

目录 1、引言: (1) 2、方案设计: (1) 2.1 总方案框图 (1) 2.2 DDS模块选择 (1) 2.3 滤波电路的选择 (2) 2.4 增益控制部分,放大器的选择 (2) 3、设计实现: (2) 3.1 硬件设计 (2) 3.1.1 最小系统设计 (3) 3.1.2 滤波电路 (3) 3.1.4 放大电路 (3) 3.1.5 数模转换,电压输出电路 (4) 3.2软件设计 (4) 4、测试: (5) 4.1、测试方法 (5) 4.2、测试条件 (5) 4.3、测试仪器 (5) 4.4、测试结果 (6) 5、结论及体会: (6) 5.1 结论 (6) 5.2 体会 (6) 参考文献: (7) 附录一: (8) 1 最小系统和按键模块电路原理图 (8) 2 滤波电路原理图 (8) 3 自制DDS模块及其外围电路系统原理图 (9) 4 增益控制电路原理图 (10) 5 DAC8032数模转换电路图 (11) 附录二:主要源程序 (12)

电子设计竞赛论文

1系统方案设计与论证 1.1设计要求 (1)设计一个可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态的装置,电器电流范围 0.005A – 10.0A,用电器包括LED 灯、节能灯、USB 充电器(带负载)、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶。 (2)可识别的电器工作状态总数不低于 7,电流不大于 50mA 的工作状态数不低于 5,同时显示所有可识别电器的工作状态。自定可识别的电器种类,包括一件最小电流电器和一件电流大于 8A 的电器,并完成其学习过程。 (3)实时指示用电器的工作状态并显示电源线上的电特征参数,响应时间不大于2s。特征参量包括电流和其他参量,自定义其他特征参量的种类、性质,数量自定。电器 的种类及其工作状态、参量种类可用序号表示。 (4)随机增减用电器或改变使用状态,能实时指示用电器的类别和状态。 (5)具有学习功能。清除作品存储的所有特征参数,重新测试并存储指定电器的特征参数。一种电器一种工作状态的学习时间不大于 1 分钟。 1.2设计基本思路 题目要求设计可根据电参数分析用电器类别的装置,区分用电器的方法可以是电流的 大小,电压电流的相位差。因此,装置采用ZMPT101B电压互感器、ZMCT103C电流 互感器采集电压电流信息,判断用电器类型,并经28027单片机程序控制在显示屏显示。该装置可以检测键盘的输入,处于学习、识别两种不同模式,存储信息的模块采 用AT24C64,存储用电器的信息。为完成便携终端信息的接收和提示,系统还加入蜂 鸣器和WIFI无线传输模块。 1.3系统框图 1.4方案比较与选择 (1)控制器 方案一:TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元,具有分析和断点功能。可 以借助硬件进行实时调试。60MHz器件,3.3V 单电源集成型加电和欠压复位,两个内部 零引脚振荡器多达 22 个,复用通用输入输出 (GPIO) 引脚三个,32 位 CPU 定时器片载 闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存。

全国大学生电子设计竞赛论文模板

2017年全国大学生电子设计竞赛 XXXXXXXXXXXXX(X题) 【本科组】 2017年9月7日

摘要 本系统以飞思卡尔单片机MC9S12XS128作为主控制芯片,通过数字摄像头OV7620采集靶面图像,进行图像信息的处理,得到靶面上弹着点的位置信息,并在OLED上显示弹着点的环数、方位。同时为了方便摄像头的图像的校准,设计了激光三点定位装置。另外设计了以步进电机和直流减速电机驱动的二维激光头移动调节架,通过按键控制可实现激光点在靶面上的移动、自动中心打靶、定位打靶。 关键词:激光打靶单片机数字摄像头步进电机 Abstract This system adopts the Freescale MCU(MC9S12XS128) as the core processing chip, target surface image are gained by the digital camera OV7620, the spot position information on the target is got after the image information processing, the ring number and location are displayed on the OLED. At the same time , in order to facilitate the image of the calibration of cameras, the laser at 3 o 'clock positioning device is designed. In addition , step motor and DC gear motor are designed to drive 2D position control frame, it can be realized through the key control that the laser spot on the target mobile, automatic target and hit the bull 's-eye, automatic positioning. Key words: laser-shooting microcomputer digital camera step motor 电子设计大赛论文报告格式 **设计报告内容: 1.封面:单独1页(见样件) 2.摘要、关键词:中文(150~200字)、英文;单独1页 3.目录:内容必要对应页码号 4.设计报告正文: 一、前言: 二、总体方案设计: 包括方案比较、方案论证、方案选择 (以方框图的形式给出各方案,并简要说明) 三、单元模块设计:

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

第十届中国研究生电子设计竞赛-技术论文格式要求

附件2:技术论文格式要求 一、技术论文正文的基本结构和要求 技术论文正文建议8000-10000字,须包括以下部分: (一)作品难点与创新 (二)方案论证与设计 (三)原理分析与硬件电路图 (四)软件设计与流程 (五)系统测试与误差分析 (六)总结 二、技术论文正文以外应包括的其他内容 除正文以外,技术论文必须包括以下内容:论文封面、中文摘要、英文摘要、中英文关键字、目录、参考文献,以及页眉页码。 封面内容包括作品题目、参赛单位、参赛队伍名称、指导老师、参赛队员、完成时间。中文摘要500-1000字,简要说明作品的现实意义、设计思路及创新点。英文摘要与中文摘要相对应。关键词3-5个。目录包含三级标题。参考文献没有数量要求,列出写作过程中所参考的论文和书籍。 技术论文正文中的每一页都必须有页眉,页眉的内容分两行,第一行内容为“第十届中国研究生电子设计竞赛”字样,第二行内容为论文的题目。居中排列。 技术论文必须有页码,页码需放到每一页下方的右侧,编码从正文开始。 三、技术论文中图表脚注的处理 1、图题和表题 技术论文中的图表需要有图题、表题(图表的序号和名称)。图题放在图的下方,表题放在表的上方。 2、图表的序号使用 技术论文中图表的序号统一使用“图1-1”(第1章第1图),“表1-1”(第1章第1表)的形式。图和表的序号分开排列,图表的序号顺

序要在每一章重新编号,如第1章的图表从“图1-1”、“表1-1”开始,第2章的图表从“图2-1”、“表2-1”开始。 3、图表的资料来源 图表下方应注明资料来源。表的资料来源注释应放到表的下方,图的资料来源注释应放到图题下方。 4、脚注的使用 技术论文中凡是引用和参考别人的研究成果以及有数据的地方都要用脚注注明出处。论文需使用全文连续脚注,脚注放在每一页的页面底端。脚注的具体内容应包括作者、题目、出版要素三个部分,脚注的序号统一使用“①”“②”“③”…的形式。如使用网络文章,要注明详细网址。 四、技术论文排版要求 论文封面单独占一页,目录单独占一页。论文的每一章开始必须另一起一页,每一节开始时应另起一行。正文段落和标题一律采用固定行间距20pt。 版式与字体要求 1.封面: 第十届中国研究生电子设计竞赛 技术论文(一号黑体) 论文题目: (中文)(小二号黑体) (英文)(小二号黑体) 参赛单位:

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)

2016年电子设计竞赛论文

2016年全国大学生电子设计竞赛降压型直流开关稳压电源(A题) 论文编号: 参赛学校: 参赛学院; 参赛队员: 联系方式: 2016年7月28日

为实现将16V直流电转为5V直流电的稳定输出,本系统以buck电路为核心,利用LM5117 的宽工作频率范围和自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS 功率开关管的优点,通过LM5117芯片的RAMP引脚所连接的电阻、电容设置PWM斜坡斜率,通过HO和LO输出PWM,对MOSFET管CSD18532kcs进行控制,进而实现对输出电压的控制,使其输出稳定的5V直流信号,转换效率高,且具有过流保护等功能。本系统具有转换效率高、稳定性强等优点,满足设计要求。 关键词:DC/DC直流电源、buck电路、LM5117、CSD18532kcs

一、方案论证与选取 (1) 1.1 方案论证 (1) 1.2 方案的选取 (1) 1.3 总体设计 (1) 二、理论分析与参数计算 (2) 2.1降低纹波的方法 (2) 2.2 DC-DC变换方法 (2) 2.3 稳压控制方法 (2) 2.4 Buck电路参数的计算 (3) 2.4.1电感值的计算 (3) 2.4.2 电容的计算 (3) 三、电路与程序设计 (3) 3.1 LM5117与buck主电路模块 (3) 3.2 过流保护电路 (4) 3.3 反馈电路 (4) 四、测试方案与测试结果 (5) 4.1测试方案及测试条件 (5)

4.2测试结果及分析 (5) 五、参考文献 (7) 六、附录 (7)

A 题:降压型直流开关稳压电源 一、 方案论证与选取 1.1 方案论证 方案一:采用简易的Buck 电路,用单片机输出PWM 波。Buck 电路是一种主要的降压型DC/DC 变换拓扑,通过PWM 控制开关器件的占空比来控制输出电压。 方案二:采用反激式拓扑结构,能够取的比较好的稳压效果和较小的纹波电压。 方案三:利用TI 公司的降压控制器LM5117芯片来输出PWM 控制两个MOS 管开关进而控制输出的电压,电路结构简单,输出功率大,效率高,具有良好的输出特性。 1.2 方案的选取 方案一设计复杂,程序编写繁琐,出错率高;方案二反激式开关电源初级和次级线圈的漏感都比较大,工作效率低,电路复杂,短时间难以实现题目要求;而方案三电路结构简单,易于连接,且所用芯片稳定,不需编写繁琐程序,完全由电路控制,所以我们选择方案三。 1.3 总体设计 图1:系统方框图

2016年吉林省大学生电子设计竞赛论文--模板

2016年吉林省大学生电子设计竞赛 XXXXXXXXXXXXX(X题) 【XX组】 2016年8月30日

摘要 11.《设计报告》写作与装订要求 《设计报告》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。 报告封面及每页纸上一律不得出现参赛队的学校、代码、姓名等文字,否则取消评审资格。

目录 1系统方案 (1) 1.1 XXXX的论证与选择 (1) 1.2 XXXX的论证与选择 (1) 1.3 控制系统的论证与选择 (1) 2系统理论分析与计算 (1) 2.1 XXXX的分析 (1) 2.1.1 XXX (1) 2.1.2 XXX (1) 2.1.3 XXX (1) 2.2 XXXX的计算 (1) 2.2.1 XXX (1) 2.2.2 XXX (2) 2.2.3 XXX (2) 2.3 XXXX的计算 (2) 2.3.1 XXX (2) 2.3.2 XXX (2) 2.3.3 XXX (2) 3电路与程序设计 (2) 3.1电路的设计 (2) 3.1.1系统总体框图 (2) 3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图 (2) 3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图 (2) 3.1.4电源 (2) 3.2程序的设计 (3) 3.2.1程序功能描述与设计思路 (3) 3.2.2程序流程图 (3) 4测试方案与测试结果 (3) 4.1测试方案 (3) 4.2 测试条件与仪器 (3) 4.3 测试结果及分析 (4) 4.3.1测试结果(数据) (4) 4.3.2测试分析与结论 (4) 附录1:电路原理图 (5) 附录2:源程序 (6)

2015年全国大学生电子设计竞赛A题论文

2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器(A题) 2015年8月15日

摘要 本系统以STM32单片机为主控制器,以非隔离式Buck-Boost型电路为核心,设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器,实现可按键设定亦可自动转换电池充放电模式的功能。系统由STM32内部寄存器及扩展口功能,加上按键模块、集成运放模块、LCD液晶显示模块、双向DC-DC变换电路组成。提高了电源效率,有效的保护了电路,经测试,系统能够实现基础部分所有要求。 关键词:DC-DC变换器;高效率;STM32;电流控制精度 Bbstract This system is given priority to with STM32 MCU controller, with the isolation type Buck - Boost circuit as the core, the design and construction of double DC - DC converter for battery energy storage device, implement key setting can be automatically switched to the battery charging and discharging mode function.System of STM32 internal registers and extension mouth function, and key module, integrated operational amplifier module, LCD liquid crystal display module, two-way DC - DC conversion circuit.Improve the efficiency of the power, the effective protection circuit, after the test, the system can realize all basic requirements. Keywords:DC-DCconverter;Highefficiency;STM32;Current control accuracy I

电子设计竞赛经验

全国电子设计竞赛(经验之谈) 1、软件与硬件电路最好是同时做,不要前几天都在搞软件,等到最后才来焊板,到时如果出问题都没时间改了,我参加时就是遇到了这种情况。要么也可以在面包板实践下,有人可能产能用仿真软件仿真,但那毕竟是仿真,有时跟实际相差还是很大的。反正是不能到最后才来做印制电路板。 2、队员分工好,最大限度发挥整个队的能力,而且经常讨论,让三个人都知道对方的进展,同时也好处理各个负责模块之间的链接。 3、在竞赛前就应该做好准备:做好一两个单片机最小系统(最好有下载口,支持在线编程)、5V/12V稳压电源和显示板等小模块,将各个模块程序编写好。如 7段数码管的显示(建议使用串口,节省单片机的I/O口,如搭配74LS164或74HC595,我那时是使用两块74HC595芯片,一片位选,一片发送数码)这样可以节省很多时间。 4、由于前期已经做好各模块板了,因此竞赛时具体做板只需改进,从而达到题目要求。画PCB板我个人认为单面板好,好焊板。焊接芯片时能用插座的还是用吧。这样既可以防止焊接时焊坏芯片,而且芯片可以多少使用。赛前自己也准备些常用的器件。 5、竞赛前还是在图书馆借点书来,方便赛查阅。 6、论文在赛前一定要试写一两篇,至少也应该看过些论文,知道它的格式。论文可以一个人负责,后面大家一起修好下,也可以个人负责自己模块的,最后再汇总。 7、赛期是4天3夜,时间还是很紧的,但也要注意休息,这几天一定要坚持,能挺住。最后不管得不得奖,参加过总可以学到很多东西的,最后再说下要多总结,每次工作后总结出做得好和不好的地方方便以后的工作和学习。电子设计竞赛其实不是很难的,其中,我觉得模数电路基础和单片机这两方面最重要。一般来说,把这两个方面摸熟一点就行了,像DSP,FPGA/CPLD等都可以不用。 我们碰到的一般都不是很复杂的控制,也没什么数字信号处理方面等对时效较高的东西,没有必要去用DSP。说实话,DSP的使用可比我们所学的8位单片机复杂得多了。FPGA/CPLD也可以不怎么管,因为一些低速的时序逻辑也可以用单片机来完成,并且灵活性要高一些。真正需要高速的地方不是很多,用专用或通用的数字逻辑芯片就行了,如果是因为所用的通用的数字逻辑芯片(如74系列)较多,想综合到一块FPGA/CPLD芯片去实现,这在MAX+plus II中也很容易实现,在它里面就有像74系列这些常用东西的库,在原理图中把它们拉出来,连好线就行了,实在不行的话,还可以找老师帮忙。 对于模数电路,书上最基本的东西要掌握,这些是你的基础。虽然在竞赛时碰到的东西可能都是你在书本上没有看到过的,但是你可以上网找出它的原理图和实现电路的参考图,你可以用你所学的基础,把它们综合到你的设计中去(不会很困难)。在网上搜索引擎很多,多找找看,肯定可以找到你感兴趣的东西的。图书馆也有像实用电路大全这种书,书上可能就有你想要或者差不多的电路,去试试吧。另外,Electronics WorkBench这个东西个人觉得比较有用,你可以先用它来验证你的设想,应该学会使用它。 至于单片机,我们所要用到的东西也不会很多,通常都是一些定时、简单的运算与控制、还有就是键盘与显示等东西。键盘接口书上可能都有现成的例子。显示要看是否使用专用的芯片,推荐使用专用的芯片,不然会占用大量单片机的引脚接口的,网上还可以找到对应的发送模块程序,如果不用,直接通过单片机的并口把数据送出去也简单。控制就不必说了,看你需要什么样的功能吧。至于运算,有些单片机可能没有乘法和除法指令,需要自己编个移位加减作乘除的子程序来实现,把移位加减作乘除的原理搞懂,浮点运算估计用不上,但最好还是看一看怎样用加减法来实现。定时书上有说的,看书吧。编程时,最关键的是搞清楚各种情况下单片机各种状态寄存器的状态:是否开/关了某个中断(中断允许标志位),中断

全国电子设计大赛一等奖论文

题目名称:音频信号分析仪(A题) 华南理工大学电子与信息学院参赛队员:陈旭张洋林士明 摘要:本音频信号分析仪由32位MCU为主控制器,通过AD转换,对音频信号进行采样,把连续信号离散化,然后通过FFT快速傅氏变换运算,在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理,然后通过高分辨率的LCD对信号的频谱进行显示。该系统能够精确测量的音频信号频率范围为20Hz-10KHz,其幅度范围为5mVpp-5Vpp,分辨力分为20Hz和100Hz两档。测量功率精确度高达1%,并且能够准确的测量周期信号的周期,是理想的音频信号分析仪的解决方案。 关键词:FFT MCU 频谱功率 Abstract: The audio signal analyzer is based on a 32-bit MCU controller, through the AD converter for audio signal sampling, the continuous signal discrete, and then through the FFT fast Fourier transform computing, in the time domain and frequency domain of the various audio frequency signal weight and power, and other indicators for analysis and processing, and then through the high-resolution LCD display signals in the spectrum. The system can accurately measure the audio signal frequency range of 20 Hz-10KHz, the range of 5-5Vpp mVpp, resolution of 20 Hz and 100 Hz correspondent. Power measurement accuracy up to 1%, and be able to accurately measuring the periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution. Keyword:FFT MCU Spectrum Power

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